科學科普視頻集合 航天飛機是如何發射的？

在這視頻中,我想向你展示他們如何發射航天飛機。 我們會看看所有事前的準備工作。 然後是發射臺的細節,接着是他們八分半鐘的太空之旅。 遺憾的是,這艘航天飛機已經退役,不再飛行。 但瞭解它仍很重要,因爲一些技術仍在太空計劃中使用。 爲了準備這個視頻,我讀了幾本書。 其中一本名叫《乘坐火箭》,是三次執行宇航任務的宇航員麥克·木蘭所著。 他很好地捕捉了乘坐航天飛機的感覺。 我聯繫了麥克,他很樂意提出許多好建議。 在我們深入之前,讓我們回顧一下。 這是軌道飛行器,看起來像飛機,負責將宇航員和有效載荷送入太空。 我有一個視頻,專門介紹飛行器的內部情況。 我會在下方的視頻描述中放上一個鏈接。 進入太空需要大量燃料,因此我們需要一個巨大的油箱, 即橙色外部油箱,爲三個航天飛機主發動機提供燃料。 即便如此,這還不足以將我們送入太空, 還需在兩側各加裝兩個額外的火箭, 簡稱SRBs,即固體火箭助推器。 要準備好這些部件發射,工作量很大。 太空梭有兩個發射地點,佛羅里達的肯尼迪航天中心和加利福尼亞的范登堡空軍基地。 范登堡發射場的航天飛機發射最終取消。 所有135次航天飛機任務都從佛羅里達發射。 讓我們仔細瞭解佛羅里達的肯尼迪航天中心。 它有兩個發射臺,39A和39B,用於發射航天飛機任務。 這邊有幾座建築,離發射臺大約5公里。 其中有一個大的叫做組裝大樓,或者VAB, 高度相當於38層樓,用於組裝航天飛機準備發射。 旁邊那個是發射控制中心,位置很好,可以看到兩個發射臺。 這建築是OPF,用於軌道飛行器任務間維護,共有三座OPF建築。 這是航天飛機着陸設施,任務在此結束。 但它們並不總是在這裏着陸。 有時候,由於天氣或其他情況,航天飛機會在加利福尼亞的愛德華茲空軍基地着陸。 這種情況下,我們需要將軌道飛行器運回佛羅里達,航天飛機無法再次起飛飛行,因爲它不是爲此設計的。 情況是這樣的,軌道飛行器被送到對接分離裝置MDD, 吊起航天飛機,再裝載到名爲航天飛機運載機的特殊飛機背上。 它隨後橫跨美國飛回佛羅里達州的肯尼迪航天中心。 工程師們會徹底檢修並更換多個部件,確保下次任務安全進行。 整個過程可能需數月完成,也是航天飛機成本高昂的原因之一。 與此同時,我們在車輛裝配大樓VAB開始工作。 從固體火箭助推器開始,逐塊組裝。 內部裝的是固體火箭燃料,一旦點火升空,無法關閉。 現在是時候把外部燃料箱吊裝到位了。 裏面有兩個小罐,一個裝液氫,另一個裝液氧。 這些罐子將保持空置,直到發射前幾小時才充填。 現在,氫和氧在室溫下都是氣態,佔據大量空間。 將它們置於極低溫度下,就會變成液體,這樣就能在罐子裏裝更多燃料。 每罐液體將通過管道流向航天飛機。 這邊是液態氫,這邊是液態氧。 準備就緒後,軌道飛行器便從處理設施轉移到裝配大樓。 這被稱爲翻滾。 軌道飛行器被掛鉤到起重機上,小心翼翼地吊起,移至高備區,安裝到外部燃料箱的側面。 燃料和電氣連接安裝在軌道飛行器底部,頂部附近還有另一個連接點。 一切準備就緒後,我們需要將其轉移到超過5公里外的發射臺,這稱爲轉運。 整個航天飛機組合體的重量由機座上的8根固定柱和每個固體火箭柱推器上的4根支撐柱支撐,再用固定螺栓固定在位。 升空時,固定柱爆炸,釋放航天飛機。 它所在的平臺被稱爲移動發射平臺。 下面是履帶式運輸車,以每小時不到1.5公里的速度移動整個組合體。 它需要花費很多小時才能到達兩個發射臺之一,然後它沿斜坡緩緩移動到位,平臺放在支架上。 履帶車沿着斜坡緩緩下行。 移動發射平臺上有大型孔洞,用於排放火箭尾焰。 三個主發動機的火焰將穿過孔洞。 兩個固體火箭駐推器的火焰將穿過孔洞。 發射臺下有火焰溝,點火升空時,火焰向兩側引導。 航天飛機旁的結構有兩個主要部分,固定服務結構,不動。 可旋轉的服務結構能完全包圍航天飛機,圍繞旋轉。 有時候,有效載荷會垂直放置在這裏。 有時候它們是在軌道飛行器還在地面上的軌道處理設施時就已經裝載好。 固定服務結構頂部有一個避雷針,然後是三個服務臂。 其中兩個是通風臂,用於收集外部油箱中的多餘氫氣和氧氣。 這是氫氣排放臂與地面連接載體板緊密相連的末端。 頂部有氣太陽排放臂,燃料極冷,冒狀照至關重要,以防止結冰。 第三個臂稱爲軌道飛行器進入臂,在它的末端是白色式。 這就是宇航員登上軌道飛行器準備發射的方式。 這裏有兩個尾部服務桅杆,它們連接着軌道飛行器的兩側。 發射當天,燃料就從這裏注入,給橙色的外部油箱加註燃料。 如果發射臺有緊急情況,宇航員需要快速撤離, 他們會到這裏的逃生系統,幾個籃子能快速將他們帶離發射塔。 每個籃子可以容納三人。 移動發射平臺的另一個特點是聲音抑制系統。 發射前幾秒鐘,水從多處湧出,限制聲音衝擊波反彈,保護髮射臺設施。 航天飛機離開地面時,誰儲存在發射臺上的這座高大塔樓中? 讓我們看看發射當天會發生什麼。 很多事情需要按順序進行。 視頻無法詳細展示,我會展示主要步驟。 在發射前5小時35分鐘,燃料開始注入外部儲罐。 燃料來自發射臺邊緣的白色球形儲罐。 請記住,固體助推器內已裝填固體燃料。 在發射前3小時,宇航員前往發射臺並準備。 由於航天飛機在發射臺上垂直,所有座椅向後傾斜。 大多數任務有7名宇航員,中層甲板3人,飛行甲板4人。 中層甲板無窗,部分宇航員升空時無法看外景。 隨着發射時刻的臨近,人們的興奮情緒也隨之高漲。 然而,如果出現問題,如機械故障或惡劣天氣,發射可能會被推遲或取消,直到另一天。 這就是發射終止,可能在發射前的任何時刻發生, 甚至是在發射前幾秒鐘。 在T7分30秒時,航天飛機的接入壁會慢慢收回,以被緊急情況下迅速放回原位。 在T3分45秒時,進行主發動機偏航測試,以確保其正常工作。 當T減2分55秒,會看到一頂逗帽升起。 氧氣通風壁已收回。 T減10秒時,啓動氫氣燃燒抑制系統,但不會真正啓動引擎,因爲引擎啓動在燃燒室內。 這些火花點燃多餘氫氣,如不處理,可能在發射時引發爆炸。 在發射倒計時6.6秒時,三臺主發動機點火。 三臺發動機必須正常運轉,否則將關閉並終止發射。 升空時,將同時發生多個事件。 氫氣排放壁已從外部燃料箱撤回。 尾部服務圍的兩個連接點將會收回。 八個螺栓爆炸釋放飛機,接着兩個火箭助推器點火。 航天飛機進入太空的旅程,大部分由自動駕駛一控制,宇航員可接管。 離開發射塔後不久,他們會執行滾轉程序,確保航天飛機頭朝下,正確升入太空。 這可減少機翼上的空氣動力學應力,同時讓宇航員在升入太空時看到地球的曲線。 現在,我們加速時,宇宙飛船前端的大氣會產生壓力,隨着升高,空氣變得稀薄,稱爲最大動壓,即空氣動力壓力最高點。 在最大動壓時,我們會減少主引擎推力,避免過快加速。不久後,可再次增加推力。 發射後兩分鐘多一點,兩個固體火箭助推器完成任務。 它們分離後,每個助推器頂部和底部的小型火箭發動機點火,確保與飛行器成功分離。 固體火箭助推器將通過降落傘在海洋中軟着陸,它們將被船隻回收,翻新後用於未來的航天任務。 現在三臺主發動機獨立運行了。隨着升高,外部油箱中的燃料減少,航天飛機變輕,必須降低推力,避免過快加速。 目標是宇航員感受到三個G的最大加速度,即地心引力的三倍。 大約八分半鐘時,我們會進行主發動機熄火,即MECO,以免損壞發動機需在油箱耗盡前完成。 外部油箱已分離,尚未進入軌道,將返回地球在大氣層中燒燬。 外部油箱分離後,航天飛機底部的兩扇門將關閉。如果未關閉,任務結束時熱防護盾可能受損,影響不小。 此時,軌道飛行器正沿着外部油箱相同軌跡飛行,速度尚不足以維持地球軌道。 請記住,外部油箱爲三個航天飛機主發動機提供燃料,所以我們不能再使用這些發動機了。 相反,我們將使用兩個軌道機動系統OMS火箭發動機,燃料存放在艙內。 這爲我們進入地球軌道提供了最後的推力。現在它的速度達到每小時28000公里,比子彈快很多。 現在是做科學實驗的時候了,釋放衛星或者對接到國際空間站。