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进入轨道

为了将450万磅(205万千克)的太空梭从发射台运入近地轨道(115~400英里/185~643千米),太空梭使用了以下一些动力:

·两个固体火箭助推器(SRB)
·轨道器上的三个主发动机
·外挂贮箱(ET)
·轨道器上的轨道机动系统(OMS)

让我们更详细地看看这些组成部分。

固体火箭助推器

固体火箭助推器(SRB)提供了让航天飞机飞离发射台的主要推力,大约占总推力的70%。另外,固体火箭助推器还支持着发射台上整个航天飞机轨道器和燃料贮箱的重量。每个SRB具有下面的尺寸、参数和组成部分:

·固体火箭发动机-外壳、推进剂、引燃剂、喷管
·固体推进剂

燃料-铝粉(16%) 
氧化剂-高氯酸铵(70%) 
催化剂-氧化铁粉(0.2%) 
粘合剂-丙烯酸聚丁二烯(12%) 
硫化试剂-环氧树脂

·连接构件
·连接件之间的合成橡胶
·飞行仪器
·回收系统

降落伞(减速伞、主伞) 
漂浮装置 
信号装置

·爆炸分离装置
·推力控制系统
·自毁装置

SRB 参数 

*高度-大约150英尺(46米) 
*直径-12英尺(3.7米) 
*重量:
空重-192,000磅(87,090千克) 
满重-1,300,000磅(589,670千克)

*推力-265万磅(1170万牛)


因为SRB都是固体火箭发动机,一旦被引燃将无法阻止其燃烧。所以,它们是发射时最后被引燃的部分。

主发动机

轨道器的机身背后是三个主发动机,每个引擎长为14英寸(4.3米),最宽的喷管处直径为7.5英寸(2. 3米),重为6,700磅(3039千克)


航天飞机主发动机之一

主发动机提供了剩余所需的推力(29%)将太空梭送入轨道。

发动机的液氢液氧推进剂由外挂贮箱(ET)供给,燃料配比为6:1。它们以惊人的速度将外挂贮箱中的液氢液氧抽出,每10秒内抽出的推进剂量相当于一个家用的游泳池。部分燃料在前燃烧室内燃烧,高温燃气会驱使涡轮泵(燃料泵)运转。大多数燃料会在主燃烧室

内完全燃烧,产生的气体(水蒸气)将会在尾喷管处以6,000英里每小时(10,000千米每小时)的速度排出。单台发动机一般可以产生375,000 到 470,000 磅(1,668,083到 2,090,664 牛)的推力,推力值可以控制在最大推力的65% 到 109%之间。发动机安装在控制排气方向的平衡环(圆形支承面)上,使火箭能够向前飞行。

外挂贮箱

正如上文所提到的,主发动机的燃料都是储存在外挂贮箱(ET)内。贮箱长约158英尺(48米),直径约为27.6英尺(8.4米)。空贮箱大概66,000磅(30,000千克),它可以装载160万磅(719,000千克)的推进剂,总容积为526,000加仑(200万升)。

外挂贮箱是由铝与铝合金建造的,里面有两个分开的油箱:前面的储存液氧,后面的储存液氢,由中间油箱隔开。每个油箱有导流片用来减缓内部流体的运动。液体通过一个直径17英尺(43高分)的传输管路从油箱流出,并由脐带状线路流入主发动机内。通过这些管路时,液氧能以最大速度17,600加仑每分钟(66,600升每分钟),液氢能以最大速度47,400加仑每分钟(179,000升每分钟)的速度流出。在最初的几次飞行任务中,贮箱都被涂成了白色;但是为了减轻重量,NASA以后再也没有这样做过。

轨道机动系统

两个轨道机动系统(OMS)的发动机安装在轨道器后部的吊舱内,尾部两侧各安装一个。这些发动机用于将太空梭送入最终轨道,或者把太空梭从一个轨道送入另一个轨道,还有在重返大气层时将其减速。

轨道机动系统发动机是以甲肼(CH3NHNH2)为燃料、四氧化氮(N2O4)为氧化剂的。有趣的是,这两种物质一旦接触就会自动燃烧(无需电火花),而且在没有氧气的情况下也可以。燃料和氧化剂分别储存在不同的油箱里,每个都由高压氮气压缩。氮气将液体压出燃料管道(不需要机械泵),有两个压缩弹簧螺线管控制线路阀门的开关。从发动机附近一个小型储箱中喷出的高压氮气被用于冲开阀门,使得燃料剂和氧化剂可以流入主发动机的燃烧室。当发动机关闭时,氮气立刻从阀门流入输油管道,将管内任何残余的燃烧机和氧化剂吹除,这种管道净化避免了任何潜在的爆炸危险。在一次单独的飞行中,会有足够多的氮气能将阀门和管路清理10次。

任何一个轨道机动系统发动机都可以点火,取决于轨道机动的需要。每个发动机可以产生6,000磅(26,400牛)的推力,几台轨道机动系统发动机同时点火时将会产生2 ft/s2 (0.6 m/s2)的加速度,这个加速度可以改变轨道器的速度多达1,000 ft/s (305 m/s),为了进入轨道或者脱离轨道一般要求速度上可以实现100-500 ft/s (31-153 m/s) 的改变,轨道姿态调整需要2 ft/s (0.61 m/s)的变速。发动机可以实现启动关闭1000次,连续燃烧15小时。

现在我们把它们全部整合在一起准备发射!

航天飞机发射上升直至入轨的简介






当停靠在发射架上的航天飞机完成点火时,那是将重达450万英镑或者200万千克举起。航天飞机距离发射之前所履行的程序从前31秒开始具体如下:


NASA提供
固体火箭助推器分离

1. 发射前31秒-主控制台上的计算机启动发射程序
2. 发射前6.6秒-航天飞机的主发动机点火(以0.12秒的间隔),达至推力的90%
3. 发射前3秒-航天飞机的主发动机处于上升临界状态
4. 发射-固体火箭助推器点火,航天飞机飞离发射台
5. 发射后20秒-航天飞机向右滚转(滚转180度,倾斜78度)
6. 发射后60秒-航天飞机的发动机推力达到峰值
7. 发射后2分钟-固体火箭助推器与轨道器、主外挂贮箱分离,高度28英里(45千米),主发动机继续燃烧。

·降落伞从固体火箭助推器打开
·固体火箭助推器溅落在大西洋,距佛罗里达州海岸140英里(225千米)的海域
·海军舰船将固体火箭助推器拖回卡纳维纳尔角发射中心,以便再次利用


8. 发射后7.7分钟-主发动机推力减小使重力加速度控制在3g以内,防止飞机解体
9. 发射后8.5分钟-主发动机关闭
10. 发射后9分钟-外挂贮箱从轨道器分离,它将会在坠入大气层时烧毁
11. 发射后10.5分钟-轨道机动系统点火将其送入低轨
12. 发射后45分钟-轨道机动系统再次点火,将其送入更高的圆形轨道(250英里/400千米)


现在你就进入了外太空,准备继续你的任务。

让我们来看看你在太空时所居住的地方。



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