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返回地球(重返与着陆)

   2003年2月1日的早晨,哥伦比亚号航天飞机在重返阶段时解体,事发高度位于德州上空超过200,000英尺的地方。虽然发生这种灾难的潜在风险总被提及,但这仍然是该类悲剧的第一次发生。

   首先轨道器要机动到准确的位置,这对一次安全的着陆来说是至关重要的。


轨道器为重返大气层进行轨道机动

   当所有任务均已完成,太空梭距离着陆点(Kennedy航天中心、Edwards空军基地)还有半个地球的路程时,任务指挥将会召唤机长回家,他会提示机组完成以下这些:

   1. 关掉货舱门。大多数情况下,他们是机鼻向前、机背向下飞行的,所以他们要打开反作用控制系统(RCS)的小推力发动机,以便使机尾向前。
   2. 一旦机尾朝前,机组打开轨道机动系统(OMS)发动机,使轨道器减速向地面下落。在轨道器到达大气层最上层时,总共要花费大约25分钟。
   3. 与此同时,机组打开反作用力控制系统的发动机,将轨道器底部面向大气层(40度),重新把机头调整向前。
   4. 最后处于安全考虑,他们将前部RCS发动机的燃料燃烧殆尽,这一部位在重返阶段将受到最为严重的热烧蚀。


   这些材料被设计于吸收大量的热量,而自身的温度却不会提高(具有高比热的特点)。在重返阶段,尾部发动机保持了轨道器的40度姿态。包裹在轨道器全身的高温电离气体粒子,阻碍了天地之间的通讯,整个过程大约要持续12分钟(电离屏蔽)。


轨道器着陆飞行路线

   当整个重返阶段成功完成时,轨道器将会遇到大气层稠密的空气,此时它就要像一架飞机那样飞行。轨道器被设计具有小展弦比后掠三角翼的升力体。通过这种设计,轨道器可以通过一个不大的机翼面积产生升力。此时轨道器实际上是由飞行控制计算机接手的,它要进行一系列的S型倾斜转弯以完成减速,在它最终降落到跑道之前。机长会收到跑道上的战术空军导航系统(Tactical Air Navigation System)的指令。轨道器已经飞临距离着陆点140英里(40千米)高度150,000英尺(45,700米)的地方。在25英里(40千米)的地方,太空梭的着陆计算机将会把指令传给机长,机长将太空梭按照一个近似的圆形轨迹飞行(直径为18,000英尺或 5,500 米),使轨道器对准跑道,同时降低高度。在这最后一次接触中,机长要把机头放下负20度,这大概要比普通的商业客机陡7倍。


航天飞机触地

   当轨道器飞到距地面2,000英尺(610米)高时,机长将机头抬起以减缓下落的速度。飞行员展开起落架,轨道器安全触地。机长进行刹车,垂直安定面上的减阻措施打开。减速伞也会在机尾处打开,帮助轨道器减速。这些措施都大大增加了轨道器的阻力。一般滑行到跑道处一半或者四分之三的地方,轨道器就可以停下来。


减速伞打开帮助轨道器着陆时减速


轨道器着陆后接受地勤检查

   安全着陆之后,机组成员开始执行关闭轨道器的程序。整个过程需要花费20分钟的时间,轨道器需要冷却,那些在重返阶段由于热烧蚀产生的有害气体要被吹除。一旦轨道器关闭所有动力,机组成员走出来以后,地面的技术人员开始维修检查的工作。


 


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