【國家地理】工程新典範（三季全） P2 - 02.航天飛機

美國航空航天局建造的航天飛機 是最複雜的機器之一 它也是世界上最昂貴的運載工具之一 它的速度比發射的子彈還要快25倍 它運載的貨物更是價值數千萬美元 這是世界上第一個可重複使用的航天器 它每次執行任務都要飛行約650萬公里 但不管這些火箭科學家多麼聰明 這個不可思議的工程奇蹟都要歸功於 教堂風琴 德國的U型潛艇 電車軌道 照相機 太棒了 還有炮彈 阿波羅登月計劃大獲成功 但就在人類仍在月球上漫步的時候 大家已經在猜測 美國航空航天局接下來的計劃是什麼 答案就是航天飛機 在我身後的就是位於佛羅裏達州的發射臺 全球首個可重複使用的航天器 就是在這裡發射進入太空的 由5架航天飛機組成的艦隊 從肯尼迪航天中心發射升空130多次 他們成功地將1000多噸的貨物運往太空 包括大部分的國際空間站以及哈佛望遠鏡 這對於一個運載工具來說 也是很了不起 儘管它的價格十分昂貴 一架新的航天飛機的造價是17億美元 而它盤旋飛行一圈 則需要花費4億5千萬美元 但為了減少太空探索的花銷 美國航空航天局設計的航天飛機 都是可以重複使用的 它既是飛機又是火箭 這樣的設計可以說是一舉多得 我現在要近距離接觸航天飛機 只有宇航員或火箭工程師 才能如此接近航天飛機 這就是航天飛機發射的地方 它的下一站就是太空 當工作人員為航天飛機最後一次發射做準備時 美國航空航天局特准我近距離瞭解 航天飛機是如何建造的 你就這麼拿起來了 當你想用小模型瞭解航天飛機時 禮品店就派上了用場 我們大多數人心中的航天飛機是這一部分 這個白色飛機是用來運載宇航員和貨物的 這叫做軌道飛行器 進入太空的就是它 它的後面有三臺引擎 這些引擎又大又耗油 而這些引擎的燃料 就儲存在這個橙色的燃料箱裡 但這還不夠 這兩邊還各有一個固體火箭助推器 以提供更大的推力 所以這有兩種不同的推進裝置 航天飛機進入軌道需要約八分半鐘 在這期間 軌道飛行器的三臺主引擎會劇烈燃燒 這些引擎十分強勁 它們的功率達到了3700萬馬力 它們要把2000噸重的航天飛機 推送至地表650千米以上的地方 美國航空航天局準許我 進入它們檢修引擎的工廠 這是我們的主引擎車件 這就是一切開始的地方 我們會在這裡對飛行後的引擎重新安裝 你準備再次飛行 這些就是引擎 邁克·科斯格羅夫可不是普通的技工 他是美國航空航天局的頂尖火箭科學家之一 這就是我們接下來要組裝的引擎 我們正在進行收尾工作 這些引擎在飛行後 就會被送到這裡並接受整修 現在整修工作快要結束了 所以下次飛行就用這個 是的 不是隻用一次嗎 不是的 這是可重複使用的引擎 其中有一些已經飛行過25次了 一次飛行約400萬英里 它可以飛行一億英里 沒錯 那確實應該保養了 這些引擎不僅能飛行很長距離 它們還能承受極高的溫度 如果沒有任何保護措施 它們就會自我毀滅 它們要承受的溫度超過了3300攝氏度 也就是約6000華氏度 在6000華氏度時它們會怎樣 一般的金屬會融化 對 會被燒光 這是一個很大的問題 融化掉的引擎可沒法正常運轉 為了避免這種事情發生 火箭科學家們 從一些簡單的機器中獲得了靈感 那就是18世紀英國的教堂風琴 而這些風琴需要鼓風才能運作 這是控制桿 這些是風箱 要想讓風琴工作 我就在移動控制桿把空氣打進去 就像這樣 這就是原版的哈蒙德牌風琴 好吧 一時沒忍住 當然隨著時間的推移 幫風琴鼓風的人就被機器取代了 在19世紀80年代 內燃機仍處於發展初期 最先用於為教堂風琴鼓風的內燃機 升級成為一個很巧妙的新發明 而就是這樣一個機器 會代替我繼續為風琴鼓風 這是一個單缸內燃機 它和其他內燃機有一個同樣的問題 線索就是它的名字內燃 也就是說這裡面會發生爆炸 這會使得內燃機變得很熱 甚至會很危險 所以內燃機外面會有水流動 另一個氣缸裡裝的 就是用來冷卻的水 冷水會不斷地圍繞內燃機循環 這就是第一個內燃機冷卻系統 與航天飛機上使用的冷卻系統相比 這個版本要簡單得多 儘管冷水能冷卻這些內燃機 但對於美國航空航天局來說 這還遠遠不夠 航天飛機散發的熱量極高 大多數金屬不但會融化 而且還會蒸發掉 所以火箭科學家要想出新方法 來冷卻引擎 幸好美國航空航天局 已經有現成的冷卻液 在這些巨大的橙色容器裡裝的燃料 就是溫度極低的冶氫 這些零下253攝氏度的冶氫 是用來冷卻引擎的最佳選擇 巨大的火球會從這裡噴射出來 就像我們在電視上看到的那樣 為了冷卻引擎 我們會把液氫壓送到引擎各處 然後我們會通過這些分佈管 把液氫往下引到側邊的噴嘴處 之後液氫會填滿集合管 接下來液氫會通過1080根管子 迴流到主燃燒室並燃燒 所以你們使用的燃料 會在這些管道裡流動 我還以為這些管道都是些記號 這些都是管子 它們用於冷卻以避免引擎過熱 然後液氫會被送去引擎燃燒 這就是這個引擎效率極高的原因之一 它的燃料在燃燒前還有別的用處 航天飛機之所以不會融化 是因為這種引擎使用了 最先用於為風情鼓風的冷卻系統 這些冷卻系統能減少熱量 航天飛機的燃料冷卻系統效率極高 它能讓引擎保持在54攝氏度 儘管引擎的原本溫度比這高很多 但就算是世界上效率最高的 引擎爆發的驚人力量 也不足以讓航天飛機升上太空 航天飛機的重量太大 工程師需要更大的動力 但同時又要限制重量 這是一個很棘手的問題 更大的動力意味著 你需要更多引擎和燃料 而這無疑會增加航天飛機的重量 所以航天飛機上還安裝了助推器 這些是固體火箭助推器 兼稱SRB 它們的重量合適 並且能爆發出巨大能量 看名字就知道 它們燃燒的不是液體 而是固體 這種助推器還極其易爆 這些高度相當於15層樓的助推器 是史上最大的固體火箭助推器 燃料被點燃時 會產生約1300噸的推力 相當於約17000臺F1賽車的引擎 為了獲得這些動力 燃料必須在極高的溫度下燃燒 其中的祕密成分 則要追溯到電車軌道 在18世紀 電車軌道之間是用螺栓連接在一起的 其中的縫隙會讓電車變得很顛簸 在18世紀90年代 德國化學家漢斯·戈爾德·施密特 發明瞭把軌道焊接在一起的方法 戈爾德·施密特發現 通過燃燒某種材料能產生高溫 而這種材料絕對會讓你意想不到 那就是鋁 鋁焊接首先應用於德國的愛森 這讓電車運行變得更加順暢 這也徹底改變了全球的電車軌道 美國航空航天局正式利用了燃燒鋁 能產生高溫這一點 即使燃燒一點鋁 就足以融化並切穿鋼鐵 這也是為什麼我會拿著這個 這是一根鋁條 是用廚房裡用的鋁箔做成的 我把鋁箔緊緊地捲成小管子 然後用更大的鋁箔包住它們 請不要在自家廚房裡模仿 但你大概也不會有另一種原料 那就是壓縮的氧氣 氧氣就放在那邊的氣罐裡 氧氣會沿著管道流動 並到達鋁條上方 只要一點燃 鋁條就會燃燒 理論上來說 鋁條在點燃後 就會達到至少2500攝氏度 這大約相當於太陽產生熱量的一半 但這根自製的鋁條 能對石心的鋼鐵產生影響嗎 只有一個辦法能找到答案 我們開始吧 有時你只要有理論和紙上的數據就夠了 但有時你則需要確鑿的證據 我認為這就是很確鑿的證據 鋁燃燒時的溫度真的很高 鋁燃燒產生的熱量 不僅能切穿鋼鐵 也能把電車軌道焊接在一起 而這就是航天飛機的固體火箭助推器中 十分關鍵的一種原料 當然SRB中除了鋁箔 還有其他材料 而且你絕不會想用這些東西包三明治 高氯酸鞍能提供燃燒所需要的氧氣 還有氧化鐵也就是鐵鏽能幫助燃燒 它能產生極高溫度的其實是鋁粉 高溫能把固態燃料轉變成大量氣體 而正是這些氣體推動火箭升空 因為當大量氣體 被迫從窄小的管口中噴出時 你就能得到推力 氣球在放氣時就是這樣 裡面的空氣會遭到擠壓並噴出 這會產生同等的反作用力 把氣球往這邊推 氣球也就會往這邊飛走 美國航空航天局面臨的挑戰是 他們要讓火箭在一開始 就獲得儘可能多的推力 因為航天飛機在靜止時是最重的 為了了解他們是如何辦到的 我請到了火箭專家戴維·彼頓 來幫我建造 只有兩支火箭的英國太空艦隊 就像航天飛機的火箭助推器一樣 我們也使用了鋁粉做的固體燃料 這就是燃料嗎 我能拿嗎 可以 它危險嗎 不危險 這兩支火箭裡的燃料一樣多 而且燃料都會完全燃燒掉 但燃料中間 有洞的火箭應該會燃燒得更快 因為它在被點燃的瞬間燃燒的燃料更多 所以它從一開始就會飛得比較快 在燃料相等的情況下 因為它燃燒得比較快 對 所以它獲得動力也就更快 對 這能讓它獲得最大動力 而且燃燒的同時推力也會不斷增加 這種區別能看出來嗎 可以 我們能測試一下嗎 好的 要不要來場比賽 沒問題 除了點火槽和顏色外 這兩支火箭完全一樣 如果它掉在地上會怎樣 可能會有不好的事情發生 那好吧 所以這支火箭燃燒得比較快 你的那支燃燒得比較快 好的 這就是火箭科學 看起來沒問題 完成了 記住這個是我的 系統就緒 5 4 3 2 1 發射 紅色火箭在10秒鐘內 上升到600米的高空 很明顯紅色火箭上升得更快 紅色火箭裡的燃料燃燒得更快 因為在點火的同時 這裡面有更多的燃料燃燒 所以它在短時間內能產生更多熱氣 並為火箭提供更大推力 藍色火箭最終也能達到大約同樣的高度 但是消耗的時間比較長 儘管它還提前起飛了 它確實很快 沒錯 這只是因為它燃燒得更快 是的 它們釋放的能量相同 只是紅色火箭釋放得更快 沒錯 我們得去找火箭了 你說得對 美國航空航天局的航天飛機 需要獲得最大推力 所以它們的燃料需要燃燒得更快更猛 就像紅色火箭一樣 在發射時 每個助推器每秒燃燒的燃料 都重達五噸 它們會持續燃燒約兩分鐘 然後燃料箱就會被投氣 多虧了電車軌道的焊接技術 固體火箭助推器所提供的推力 才足以讓航天飛機從發射臺起飛 並讓它在幾百千米外的太空中 開始自己的旅程 但是強勁的火箭 還有一個十分危險的問題 這個問題會在火箭升空時出現 那就是火箭在產生熱氣 提供動力的同時 也會產生巨大的升能 而巨大的升能 可能會造成致命的後果 這就是火箭發射時所用的發射臺 在發射時這個地方 可是充滿了能量 其中包括火焰 我現在位於航天飛機發射臺的下方 這是火焰隔離槽 我能待在這裡 是因為航天飛機還沒有就位 你絕對不想在發射時待在這裡 火箭發射時產生的巨大聲音 會猛烈撞擊在隔離槽底部 這個聲音也是一種能量 系統工程師約翰·洛奇知道 這種能量是多麼強勁 就算在三公里以外 你也能感受到 這股能量在衝擊你的胸腔 這股能量真的十分巨大 如果不對這股能量加以抑制 它會直接從地面反彈至航天飛機 所以工程師們想方設法 防止反彈的能量摧毀航天飛機 為此他們要把猛擊下來的升能吸收掉 以防它回彈打到航天飛機 回到我在英國的哈蒙德太空中心 我無法複製航天飛機那震耳欲聾的噪音 但我能讓你見識一下升能的破壞力 我要在這裡搭建一堵牆 並要用一股氣流把牆吹倒 當然是比這大得多的氣流 這是最後的板塊磚 我可真會打牆 牆打好了 這就是我希望能把牆吹倒的東西 那就是渦流炮 首先我們要對它進行測試 3 2 1 這是我見過的最不可思議的景象之一 渦流炮底部的爆炸 形成了一股像甜甜圈一樣的氣流 與聲波不同 渦流穿過空氣時更像是一枚導彈 儘管渦流的能量很大 但它能推倒我的牆嗎 吉姆正在往裡面裝一圈 準備進行發射 別裝太多了 這會是一股強有力的氣流 謝謝大家都準備好了嗎 倒數3 2 1 這只是空氣而已 慢動作能讓我們看到 渦流以每小時320多公里的速度 穿越空氣 而且它的破壞力也很驚人 但航天飛機面臨的問題 比這要大得多 航天飛機的廢氣 會以每小時約4000公里的速度 噴射而出 並通過振動造成巨大的聲能 工程師必須找到 保護航天飛機的方法 這次美國航空航天局 從U型潛艇上找到了靈感 那就是通過氣泡 南安普頓大學的聲學專家蒂姆·萊頓 要給我示範如何用氣泡 保護航天飛機 這就是我們的迷你聲納系統 它包括一管水 位於底部的揚聲器 以及安裝在頂端的特製水架麥克風 它是用來接收聲音的 揚聲器發出的吱吱聲 會在屏幕上顯示出來 我現在要在水中導入氣泡 因為氣泡很吸收聲音 所以重點就在這裡 聲音很快就會消失了 所以你就是用機器往裡面吹氣泡 我聽到泡泡的聲音了 但你看屏幕 聲音沒有了 管子裡的氣泡把聲音全都吸收了 我們仍在往水中播放聲音 但就連最小的氣泡 也能讓麥克風接收不到聲音 裡面沒有氣泡了 這樣也可以嗎 是的 但我幾乎看不到氣泡了 所以這些微小的氣泡把聲音全都吸收了 所以氣泡確實能吸收聲音 但這對潛水艇有什麼幫助呢 在第二次世界大戰中 德軍的U型潛艇隨時會受到攻擊 所以德軍想讓他們的潛艇 不被盟軍的驅逐艦和聲納系統探測到 盟軍的聲納系統會從艦上發出聲波 然後接收聲波碰到固體後的回撥 這樣盟軍就能確定德軍潛艇的位置 如果德軍能把聲納發出的聲波吸收掉 那麼德軍的潛艇就如同隱形一般 所以德軍發明瞭帶有氣泡的橡膠板 粘在潛艇表面 這就是二戰時德軍潛艇所用的原版橡膠板 光滑的這一面會粘在潛艇上 而另一面則佈滿了小洞 這些小洞會收集空氣 並形成數千個小氣泡 當聲納發出的聲波擊中橡膠板 橡膠板會像那些氣泡一樣吸收聲音 這就是為什麼氣泡 能讓德軍的U型潛艇變得隱形 但航天飛機顯然不是在水中 而且它要處理的聲音也比這大得多 為了吸收火箭引擎發射時產生的巨大噪音 美國航空航天局決定換一種方式利用吸音作用 他們並不是把空氣放入水中 而是把水放進空氣裡 地母的另一根管子裡裝的是空氣 我們仍在往水中傳遞聲音 但這次我們要用水霧來阻擋聲波 把這個倒進這裡面 把水倒入乾冰中 好的 那我把水倒進去 起霧了 我不知道我在往哪裡倒 希望是倒進管子裡了 好的 我倒進去了 我感覺自己就像一個巫師 我的咒語似乎起作用了 你快看 這確實把聲音吸收掉了 這只是水霧 而不是水 空氣中細小的水滴通過振動把聲能轉變成了熱能 美國航空航天局採用了同樣的方法保護軌道飛行器 當然 他們使用的系統要比這個複雜得多 這看起來像是一個倉庫 但實際上這是移動發射臺 航天飛機和其他零件就放在上面 那上面有三個噴頭 航天飛機發射9秒後 它們就會達到最大流量 也就是每分鐘噴射出90萬加侖的水 換算過來就是每分鐘340萬升的水 那麼水真的能與渦流炮對抗嗎 現在我們就來看看航天飛機採用的方法能否保護我的牆 首先我們要重新搭建牆 太棒了 接下來我們需要水 這就是我們的噴頭 它的設置很簡單 不能說每個家庭都有 但這其實就是用抽水機抽取湖水 然後湖水經過這些管子再從頂端灑下來 這樣也就形成了一面水牆 接下來的發射會和之前的發射力道相同 但這次渦流炮和磚牆之間會有一道水簾 準備好了嗎 倒數 3 2 1 用慢動作可以看出空氣渦流撞擊在水牆上 然後失去了能量 你看 我想說美國航空航天局幹得不錯 我剛剛證明瞭他們的方法是奏效的 他們應該會很感激我 這真的有用 美國航空航天局的工程師們用數百億顆水滴 減少了能量脈衝 軌道飛行器和它的貨物也得到了保護 這多虧了氣泡的力量 升空後的八分半鐘 軌道飛行器就會上升到地球上空的三千多千米處 它進入了太空 幾分鐘後宇航員就要準備執行任務了 軌道飛行器其實就相當於一輛貨車 只不過這是一輛技術先進且十分昂貴的貨車 它的工作就是把貨物運往太空 到目前為止它已經運送過衛星 望遠鏡還有大部分國際空間站 但這並不像把後門打開 然後卸貨那麼簡單 特別是當你的貨物是一顆衛星 或是空間站的一部分時 這些東西都不容易被移動 而且十分昂貴 所以航天飛機的貨倉中都配備有協助工具 別擔心 我現在不是在太空中 這是位於肯尼迪航天中心的遠比利模型 就算宇航員能自己處理貨物 太空漫步也是很危險的 所以美國航空航天局決定用機器人來協助宇航員 具體說來是機械手臂 名為加拿大機械臂 這是由加拿大的航空科學家建造的 航空科學家要面臨的一個問題是 人們要如何在太空中抓取東西 並且不會失手把東西弄丟在銀河系中 問題答案就在照相機的鏡頭裡 照相機鏡頭和人眼一樣有紅膜 照相機鏡頭的紅膜是由交互咬合的金屬板構成的 扭轉金屬板能改變光圈的大小 但這和航天飛機上的加拿大機械臂有什麼關係呢 最初的加拿大機械臂抓取東西的方式和人手差不多 但工程師們很快就意識到這存在一個問題 只要機械臂一不小心輕輕推動了貨物 貨物就可能會飛走 太空中沒有空氣阻力 所以貨物一旦開始移動就不會停下來 美國航空航天局不允許我在軌道上 把玩這個價值一億美元的機械臂 所以為了了解這個問題有多嚴重 我請到了尼爾·比林漢姆 他將為我介紹他的一個機器人 所以我這麼做 它就會往前 這有點詭異 我現在和宇航員在太空中做的事情一樣 我開始找到訣竅了 我想看它能不能撓我的鼻子 我的鼻子正好很癢 這是我見過的最好玩的東西 太棒了 在地球上 手臂尾端的鉗子可以打開和關閉 並能很好地抓取物體 這是關閉 另一個是打開 還好撓鼻子時沒碰到這個 所以這個鉗子在地球上 是個很有用的多功能裝置 那麼在太空中呢 我們現在就來揭曉 就用我自己做的衛星 氦氣球確實與在太空中失重的衛星有些相似 所以它很難被抓住 這可不是我瞎說的 彼得·斯蒂布拉尼 是一名加拿大機械幣專家 準備就緒 我要開始了 這完全不管用 它還會把氣球往前推 這要是在太空就糟糕了吧 沒錯 這絕對會把目標推走 要是在太空中 它就會一直往前飄 在現實中 這個15米長的機械幣犯一個錯誤 就可能會讓幾千萬美元的衛星逃之夭夭 肯定會有人為此大發雷霆 美國航空航天局要想出新方法 幫宇航員在太空中抓取東西 並保證不會有任何失誤 有一個研發機械幣的工程師靈感一線 同為攝影師的他 就是從照相機的光圈中獲得了靈感 這就是他參與設計的加拿大機械幣的迷你版本 它和照相機光圈一樣可以旋轉 但構成它的並不是金屬板 而是三條能相互逼近的金屬線 我幾乎馬上就能抓住目標 我認為 它只用了幾秒鐘就抓住了我的太空望遠鏡 為什麼這比一般的機械幣要簡單得多 它能抓取體積非常大的物體 你只需要確定抓取目標在洞中就可以了 而不用再去對齊 真實的加拿大機械幣的末端直徑是20釐米 所以只要我的目標在這個區域中 它就一定會被抓住 因為機械幣會把它夾住 然後放在正確的地方 沒錯 就算角度不對也沒關係 抓得太靠前或太靠後也不成問題 抓緊之後 宇航員就能輕鬆地移動衛星 自1981年起 加拿大機械幣就抓取過哈勃太空望遠鏡 運送過200多噸的空間站進入軌道 並讓宇航員帥氣地來往於地球和太空 這都要歸功於簡單的照相機光圈 如今的加拿大機械幣 在航天飛機任務中扮演著重要角色 但在任務完成後 航天飛機仍要解決安全返回地球的迫切問題 返回地球是航天飛機任務中 最危險的一個環節 這個環節可能會發生致命危險 宇航員們對此都非常清楚 2003年哥倫比亞號航天飛機 在返回地球大氣層時爆炸 機上的七名宇航員全部遇難 事故原因就在於速度太快 在重返地球時 軌道飛行器的時速高達兩萬七千公里 高速在太空中不成問題 因為太空中沒有大氣層 但高層大氣中數萬億個微小粒子 會使情況有所改變 撞擊這些微粒會產生大量摩擦力 而大量的摩擦力則會產生熱能 飛機導彈和子彈通常都是流線型的 所以它們在穿越空氣時能把摩擦力降到最低 而早期的科學家認為 這個理論同樣也適用於火箭 但在20世紀50年代 太空科學家哈維·艾倫意識到 火箭的高速也會帶來問題 火箭以超過五倍音速的速度行進 它產生的摩擦力十分巨大 不管它的設計是多麼的圓滑 沒有哪種物質能經受如此長時間的高溫 艾倫的方法聽上去有些極端 他提議不把機頭設計成尖銳的流線型 而是刻意違反空氣動力學 使用圓盾的機頭 這也是為什麼軌道飛行器圓盾的機頭 和另一個不符合空氣動力學的飛行物體有關 那就是炮彈 我們知道圓形的炮彈並不適合飛行 但它的終極任務並不是飛行 而是僅可能的摧毀目標 這正是艾倫認為軌道飛行器返回地球時應該做的 那就是把周圍的空氣炸開 而不是試圖穿透空氣 這就相當於與空氣動力學背道而馳 但是粉碎空氣如何能幫助軌道飛行器重返大氣層 我現在是在曼徹斯特大學 這是學校裡一個很特別的小角落 因為這些機器都是為一個很特別的機器服務的 那就是風洞 這些風的速度高達六馬赫 已達到了高超音速 這相當於音速的六倍 當然這意味著風洞會釋放和控制大量能量 所以風洞的實際大小 或許沒有你以為的那麼大 所以為了能夠在風洞裡做實驗 我要用到一個尖頭和一個盾頭的迷你軌道飛行器 克斯塔斯康蒂斯是航空航天研究中心的主管 我想先來看看為什麼尖頭設計不適用於軌道飛行器 我想這樣擰得很緊纔行 那當然 零件在裡面亂飛會很危險 要是我把手放裡面會怎樣 你的手可能會消失 被吹斷 我可不想那樣 咱們還是速戰速決 要想在如此高速下看清發生了什麼 你需要一個鏡片 鏡頭和高速照相機組成的系統 請關燈 等一下會有很多能量通過這裡對吧 沒錯 準確來說是時速高達六千公里的噴射激流 開始 這有點嚇人 咱們來看看拍到的畫面 好的 這是尖頭模型 沒錯 你可以看到衝擊波 機頭周圍的空氣被嚴重壓縮 形成了一股過熱的衝擊波 衝擊波真的會打在機翼上 這是一個很棘手的問題 因為衝擊波溫度很高 所以這很危險 所以衝擊波會穿過空氣打在機翼上 我還以為這種流線型設計會更好 但這個衝擊波直接打在了機翼上 而且這裡聚集了大量能量 飛機一肩暴露在高速空氣中 因而會產生很多摩擦力 而在軌道飛行器的高速下 衝擊波的溫度能達到幾千攝氏度 所以這種機頭實際上會把自己的機翼弄斷 沒錯 但機翼是很重要的一部分 在返回地球前 航天飛機充當的是火箭的角色 但此刻它則是要飛回地球的飛機 所以這和我們設想的完全相反 尖頭形狀完全不起作用 那麼圓盾的機頭又表現如何呢 開始 好了 開燈吧 現在是揭曉真相的時刻 希望會有所不同 來吧 好的 這再清楚不過了 圓盾的機頭讓衝擊波完全避開了機翼 並讓高速空氣遠離了軌道飛行器的機翼 所以這沒有產生任何摩擦力 這真的和我的直覺完全相反 要是讓我來設計重返大氣層的軌道飛行器 我會認為尖頭的更好 但這和我們的直覺完全不同 所以多虧了炮彈 我們知道了 盾頭是返回大氣層的最佳選擇 但從這段軌道飛行器的駕駛艙內拍攝的視頻可以看出 飛行器周圍的衝擊波會發出強光 在25馬赫的速度下 飛行器會升溫到5500攝氏度 可以想像飛行器內肯定十分溫暖 所以在美國航空航天局的肯尼迪航天中心 科學家馬丁威爾遜專門負責製造耐熱磁磚 這真的很熱 所以這是一個窯 沒錯 這是其中一個窯 在製作過程中 我們會在窯裡對磁磚進行不同的熱處理 裡面有多少度 窯裡的溫度是2200華氏度 約為1200攝氏度 這就是我們用來製作耐熱磁磚的材料 你就這麼拿起來了 這是純矽石 但這剛從窯裡拿出來啊 是的 就在幾秒鐘前 這還相當熱 你的手有特異功能嗎 我能拿嗎 可以 只要抓兩個腳就可以 這才剛從窯裡拿出來 真是太神奇了 你還能看到能量在裡面四處亂竄 硅石的邊緣冷卻得很快 但這些磁磚實際上是硅石泡沫 這裡面其實充滿了空氣 它們也因此成為絕佳的隔熱材料 所以多虧了這些耐熱磁磚和砲彈 軌道飛行器才能安全返回大氣層 並滑行降落 它的著陸時速僅僅是350公里 所以在以約23倍音速的速度 完成400多萬英里的旅程後 航天飛機最終剩下的部分 也就是軌道飛行器 終於安全返回地球 30多年來 美國航空航天局的航天飛機 行駛了8億多公里 它運載人類進入太空 並環繞我們的地球 同時也讓我們獲得更多新知識 而它的工程設計 都要歸功於教堂風琴 德國的U型潛艇 電車軌道 照相機以及砲彈