升空多久後航天飛機才進入軌道
從技術上講,當航天飛機的三台液態燃料發動機關閉——也就是升空8.5分鍾後,航天飛機即進入了軌道。航天飛機的軌道是一個橢圓,其最高點為290千米(根據所執行任務的不同需要而定),最低點為60千米。但航天飛機不能呆在最低點,大氣層的摩擦力會令其墜落。所以,要到達能讓航天飛機呆得住的高度,航天飛機在升空後還要借助發動機的動力再飛行45分鍾。在這段時間內,航天飛機的時速可升至230千米,足以將飛機送上高約300千米的軌道。(航天飛機載有約8.5噸供自動操作係統用的燃料,作入軌、軌道調整和出軌之用。)
從什麼高度起算是進入了太空
沒有一個明確的標誌高度,因為大氣層是漸變的。海拔越高,空氣就越稀薄。在海拔8千米的高度,氣壓降至海平麵氣壓的1/2,到8萬米的高度則降至1/1000。一般認為,到8萬米以上的高度就算是進入太空了。在8萬米以上的高度也並不意味著什麼都沒有,那裏仍有無數的各種各樣的氣體分子存在,隻是因為太稀薄,故被視作真空。
航天飛機能永久呆在軌道上嗎
不行。雖然我們把太空稱作真空,但實際上在航天飛機運行的軌道仍有無以數計的各種各樣的氣體分子存在。它們雖然極其稀薄,但航天飛機與它們之間仍有碰撞,所產生的空氣動力仍會對航天飛機產生阻滯作用,從而導致軌道衰變(軌道高度慢慢降低)。除非重新施加助推力,任何一顆衛星都會因大氣的阻滯作用而最終墜回到地球上。在標準軌道高度(290千米),航天飛機軌道運行的最長期限為一個月左右。這個時限並不影響航天飛機任務的執行,因為通常一架航天飛機升空一至兩個星期後就得返回。另外一些衛星需要在軌道呆很長時間——譬如哈勃望遠鏡及未來的空間站——空氣阻滯力對它們來說就是個大問題了。解決的辦法是定期給它們施加助推力。哈勃望遠鏡就是由航天飛機在對其執行維修任務的同時給它施加助推力的。未來空間站則將自帶噴流設備,以定期噴流助推。噴流所需的燃料由俄羅斯的無人火箭油箱從地球上送到空間站。
航天飛機的飛行速度有多快
航天飛機的軌道航行時速最高可達2600千米。平均每秒8千米,相當於步槍射出的子彈速度的10倍。以這樣的速度,隻需10分鍾就可從洛杉磯飛抵紐約。速度如此驚人,宇航員卻難有感覺,因為他所處的高度太高了。如果是一位當過空軍的宇航員,他會告訴你,駕駛戰鬥機以1000千米的時速飛行,所感受到的速度都要比在地球軌道上以21600千米時速飛行時的速度快得多。
宇航員在作太空行走時為什麼不會被航天飛機拉下
首先,大多數太空行走都是在宇航員被係在航天飛機上的情況下進行的,因此他們不可能被拉下。而即使他們解掉係繩,他們也不會被拉下,因為他們是跟航天飛機在同一軌道、以同樣的速度在運行著。
做一個簡單的實驗,就可以幫助你更直觀地對此有所理解。下次乘坐汽車時,當汽車以100千米的時速前行,請你用一隻手舉起一枚硬幣,再鬆開手,任其自由下落,它會落在你的另一隻手上。它下落的過程約為1/8秒,在此過程中,汽車已前行了約3米。這時你會問自己:“車已走了3米:硬幣怎麼沒撞到後窗上去呢?”答案是,硬幣與汽車同步前行的速度並沒有改變。它在墜落的過程中獲得了向下的速度,但向前的速度沒變,它跟汽車一樣也在以100千米的時速前行。同理,宇航員在作太空行走之時,他也跟航天飛機一樣同時在作軌道運行,即使他解掉係繩情形也不會有所改變。
航天器的軌道對接危險嗎
每當讀到媒體誇大其辭的說法就讓人感到好笑,他們總愛渲染航天器軌道對接之時的時速——21600千米,不在這樣的高速之下航天器的對接是一件危險之至的事。其實完全不是這麼回事。21600千米是航天飛機的絕對時速,根本不會給對接造成任何危險。隻有航天飛機與它所要對接的目標之間的相對速度才有造成危險的可能。而要對接的兩個航天器的運行速度同為21600千米/小時,也就是說,相對速度幾乎等於零。相比之下,其危險性還不如時速為216千米的兩架普通飛機相會合時更大。
是什麼給航天飛機提供了保護,使其在返回大氣層時不致因摩擦生熱而融化
製造航天飛機的主要材料是鋁,離3000℉(1649℃)的耐溫要求差得很遠。因此必須給它加一個隔熱層。早期的航天項目,宇宙飛船上加的是可融隔熱層。這種隔熱層團融化而將熱量消耗掉。它給宇宙飛船提供了有效的保護,缺點是它是一次性的,不能重複使用。而航天飛機裝備的則是一種先進得多的隔熱層。
這種熱保護係統(TPS)的主要構成是貼在航天飛機腹部的20000塊黑色隔熱瓦。製作隔熱瓦的基本材料是普通的沙子,被做成很細的纖維。由於隔熱瓦體積的90%是空氣,所以它的重量極輕,拿在手上就像拿了一塊塑料泡沫似的。隔熱瓦的厚度分為25毫米和12.5厘米兩種,最高可耐2300℉(1260℃)的高溫。