[科普中国]-航天飞机

航天飞机（Space Shuttle）是一种载人往返于近地轨道和地面间的有人驾驶、可重复使用的运载工具。它既能像运载火箭那样垂直起飞，又能像飞机那样在返回大气层后在机场着陆。航天飞机由轨道器、外贮箱和固体助推器组成。1

航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑，最早由美国研发。2著名的航天飞机有美国的哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号，以及前苏联的暴风雪号。

发展历程1969年4月，在耗资巨大的“阿波罗登月计划”行将结束之际，沉溺在太空探索激情中的美国国家航空航天局（NASA）认为需要建设一种可重复使用的航天运载工具。31972年1月，美国正式把研制航天飞机空间运输系统（STS）列入计划，确定了航天飞机的设计方案，即由可回收重复使用的固体火箭助推器，不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。经过5年时间，1977年2月研制出一架企业号航天飞机轨道器，由波音747飞机驮着进行了机载试验。1977年6月18日实施首次载人试飞，参加试飞的是航天员海斯（C·F·Haise）和富勒顿（G·Fullerton）。1977年8月12日，载人试飞圆满完成。又经过4年，第一架载人航天飞机终于出现在航天发展历史舞台，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。4

迄今只有美国与前苏联曾经制造能进入近地轨道的航天飞机，并曾实际成功发射并回收，而美国是唯一曾以航天飞机成功进行载人任务的国家。其他国家发展的类似计划则尚未有实际发射并进入轨道的纪录。

自1981年4月12日NASA发射首个航天飞机开始，在之后的30年时间里，NASA的哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号航天飞机先后共执行了135次任务，帮助建造国际空间站，发射、回收和维修卫星，开展科学研究，激励了几代人。2011年7月21日，最后一次航天飞机任务——亚特兰蒂斯号在佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心的主港着陆，宣告着航天飞机时代的结束。5

美国政府起初对航天飞机计划的预算为430亿美元（换算为2011年的美元价格），每次发射费用预计为5400万美元，但由于航天飞机系统过于复杂（机身超过250万个零件），技术和系统维护需要大量的人力物力，这一计划远远超出预算。根据NASA的统计，截至2010财年，航天飞机的准备和发射成本平均为7.75亿美元。奋进号航天飞机的建造成本约为17亿美元，航天飞机计划共花费1137亿美元。6

基本结构美国航天飞机由轨道飞行器、外挂燃料箱和固体火箭助推器三大部分组成。7

轨道飞行器轨道飞行器，简称轨道器，是美国航天飞机最具代表性的部分，长37.24米，高17.27米，翼展29.79米。它的前段是航天员座舱，分上、中、下3层。上层为主舱，有飞行控制室、卧室、洗浴室、厨房、健身房兼贮物室，可容纳8人；中层为中舱，也是供航天员工作和休息的地方；下层为底舱，是设置冷气管道、风扇、水泵、油泵和存放废弃物等的地方。它的中段为货舱，是放置人造地球卫星、探测器和大型实验设备的地方，长18.3米，直径4.6米，可装载24吨物品进入太空，可载19.5吨物资从太空返回地面。货舱的上部可以像蚌壳一样张开。与货舱相连的还有加拿大制造的遥控机械臂，用于施放、回收人造地球卫星和探测器等航天器。在货舱中也可用上面级火箭将航天器发射到更高的轨道。在货舱中还可对回收的航天器进行修理。它的后段有垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。主发动机在起飞时工作，它使用外挂燃料箱中的推进剂。每台可产生1668千牛的推力。7

在轨道器中段和后段外两侧是机翼。在轨道器的头部和机翼前缘，贴有约2万块防热瓦，保护轨道器在回返时不被气动加热产生的600－1500℃的高温所烧毁。在轨道器的头锥部和尾部内，还有用于轻微轨道调整的小发动机，共44台。7

轨道飞行器主要参数：

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外挂燃料箱外挂燃料箱，简称外贮箱。长46.2米，直径8.25米，能装700多吨液氢液氧推进剂，它与轨道器相连。7

外贮箱分为液氢箱和液氧箱两部分。液氧箱在前部，约占外贮箱体积的1/4，容积为552立方米，可加注液氧604.195吨，可加压到20-22磅/平方英寸。液氢箱在后部，两者之间有一小段隔舱。液氢箱容积为1523立方米，可装液氢101.606吨，可加压到32-34磅/平方英寸。两箱都备有通风管和放气孔以供加载、增压和卸载用。1

固体火箭助推器共两台，连接在外贮箱两侧上，长45米，直径约3.6米，每枚可产生15682千牛的推力，承担航天飞机起飞时80%的推力。7推进剂为高氯酸铝粉、铝粉、氧化铁粉和粘合剂的混合物。在助推器的前、后部，还各配置有四台分离火箭、分离和回收电子装置、靶场指令安全炸毁系统、推力终止和故障监测分系统以及推力向量控制分系统。助推器前端，借助一 个紧固件与外贮箱连接。并装有回收分系统的驾驶仪、导伞和主伞吊带。通过前承载紧固件和后部火工品装置，助推器同轨道器分离。固体助推器前后端各有四台分离发动机。分离后的助推器飞行到67公里的最高点、然后降落，降到5.8公里高度时，抛掉头部的整流罩，开始回收。1

特点与用途航天飞机与弹道式运载火箭相比，具有以下优点：1

1 ) 可以重复使用。

2 ) 维修方便，发射程序简化，有利于空间活动经常化和快速反应。

3) 执行任务较灵活。航天飞机配上各种上面级，可以满足发射各种低、中、高轨道卫星和星际探测器的要求。

4) 可 以使卫星设计简化，可靠性提高，工作寿命延长，从而减少卫星研制的总费用。

5) 上升段和再入段过载较小，未经严格空间飞行训练的普通人员也可参加空间活动。

航天飞机的主要用途有：部署卫星、检修卫星、回收卫星、太空营救、空间运输、空间实验和生产、空间探测。1

发射与返回

航天飞机的发射与返回，一般都是在预定的程序内自动进行的，也可以由宇航员自行操纵。它的常规飞行程序大致有以下步骤：9

1.起飞。航天飞机直立在发射台上，两台固体火箭助推器和三台液体火箭基本同时点火（三台主发动机点火时间间隔0.12秒，然后是固体火箭点火），固定航天飞机系统的系留带松脱，航天飞机垂直上升；
2.助推火箭分离。航天飞机上升约120秒时，达到40公里高度，助推器燃料耗尽，自动熄火并同航天飞机分离，主发动机继续工作，航天飞机持续上升。助推器在海上回收；
3.外挂燃料箱脱落。航天飞机起飞后500秒左右，到达100多公里高度，时速达每秒7.8公里，外挂燃料箱推进剂耗尽并自动与轨道器分离，陨落大气层烧毁；
4.轨道器入轨。轨道器以28800公里的时速飞行，依靠自身的44个小型喷气发动机（它们可以单独点火，也可以串联点火），即轨道机动动力系统调整到达预定轨道；
5.返航。启动轨道机动动力系统，脱离轨道，进入椭圆形轨道，宇航员连接好生物医学测量传感器，穿好增压宇航服，向计算机输入重返大气层执行程序，根据地面指令，启动机首和机尾姿态调整发动机，形成机尾向前，机腹向地面的姿势。同时轨道发动机逆向喷射，使轨道器急剧减速。离着陆为1小时23分时，调整为机头向前，此时轨道器以音速的25倍超高速、40度俯冲角进入大气层。机身与稠密的空气剧烈摩擦产生超高温，外壳烧红，形成电离，使轨道器与地面无线电通讯中断16分钟。下降到50公里高度时，速度为每小时10800公里，距离地面38公里时，速度降为每小时7680公里。可改为手动操纵，关闭所有发动机。最后以340公里的时速拖带减速伞降落在跑道上。9

航天飞机除了可以在天地间运载人员和货物之外，凭着它本身的容积大、可多人乘载和有效载荷量大的特点，还能在太空进行大量的科学实验和空间研究工作。它可以把人造卫星从地面带到太空去释放，或把在太空失效的或毁坏的无人航天器，如低轨道卫星等人造天体修好，再投入使用，甚至可以把欧空局研制的“空间实验室”装进舱内，进行各项科研工作。9

航天飞机的飞行过程大致有上升、轨道飞行、返回三个阶段。起飞命令下达后，航天飞机在助推火箭的推动下垂直上升，直至进入预定轨道，完成上升。进入轨道后，航天飞机的主发动机熄火，由两台小型火箭发动机控制飞行。到达预定地点后，航天飞机开始工作。航天飞机完成任务后，便开始重新启动发动机，向着地球飞行。进入大气层后，航天飞机速度开始放慢，并像普通滑翔机一样滑翔着陆。9

典型型号美国所有的航天飞机均由罗克韦尔公司制造，每艘航天飞机都根据具有科学和探索影响力的舰船命名。6

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企业号企业”号从1974年6月开始建造。不过一年之后，NASA开始开发“哥伦比亚”号，后者的尾翼设计更容易上天。1976年9月17日，“企业”号正式推出。NASA原计划先将“企业”号用于“返回及着陆”测试。随后，再将其送入太空。然而，测试却成为这架航天飞机终身的命运。与“哥伦比亚”号相比，“企业”号显然不具备什么优势。不久，NASA选择让“哥伦比亚”号升空。“哥伦比亚”号坠毁后，“企业”号仍有升空的希望。但是，由于设计方案的更改，NASA发现如果把“企业”号送上太空，将花费大量的更新资金，还不如更新另一架测试样机“挑战者”号便宜。10

在“企业”号上，NASA做了大量的地面和飞行测试。1977年，由经过特别改装的波音747飞机驮着它进行了机载试验。此外，大量的轨道副系统在还未进入大气前，都在“企业”号上先行测试。上世纪80年代开始，“企业”号开始退役，除了一部分结构拆卸后用于其他航天飞机之外，它开始了全球巡展。1985年入驻华盛顿的史密斯学院。“挑战者”号折翼后，NASA又一度考虑将“企业”号改装升空，最后仍然出于节省经费的考虑，选择了“奋进”号。10

哥伦比亚号（OV-102）哥伦比亚号名字源于第一艘环绕世界航行的美国帆船，是第一个进入轨道的航天飞机执行STS-1任务。“哥伦比亚号”的成功开启了美国、乃至全人类的“航天飞机时代”。它的前四次任务是测试飞行，验证航天飞机设计的合理性。6

哥伦比亚号于1981年4月12日从肯尼迪航天中心首次发射，服役期间部署了多颗卫星。2003年2月1日上午9点，即将返航着陆的“哥伦比亚号”航天飞机发来一个信息：出现了“轮胎压力”的问题，此后，航天飞机和控制室彻底失去了联系。9点16分，本该是航天飞机着陆的时间。在着陆地点，美国卡纳维拉尔角的倒数已经指向了零，却依然没有见到任何飞机的影子。控制室一片沉默，这时，得州传来信息，有目击者听到了上空响雷般的爆炸声，如火焰燃烧着的残骸冲向大地。不久，NASA宣布，“哥伦比亚号”在飞临得州上空时发生爆炸，7名宇航员全部丧生。经调查，事故原因可能是隔热板受损，飞机左翼出现孔洞，使得超高温气体进入航天飞机，最终酿成事故。11

挑战者号（OV-099）挑战者号名字源于英国皇家海军“挑战者远征”中的旗舰——“挑战者”号，6是美国正式使用的继哥伦比亚号之后的第二架航天飞机，于1983年4月4日进行首次发射（STS-6任务）。挑战者号开发初期原本是被作为高拟真结构测试体，但在挑战者号完成初期测试任务后，被改装成正式的轨道载具。12

1986年1月28日11时38分（美国东部时间），挑战者号在执行第10次太空发射时，因右侧固态火箭推进器上一个O形环失效，导致一连串连锁反应，在升空后73秒爆炸解体坠毁，机上7名宇航员全部罹难。12

发现号（OV-103）发现号航天飞机是肯尼迪航天中心的第三架航天飞机，它的名字来源于十七世纪七十年代英国探险家詹姆斯库克发现夏威夷群岛时所驾驶的两艘船中的一艘，另一艘为奋进号，也是另外一架航天飞机的名字。于1984年8月30日进行了首度飞行（STS-41-D任务）。13

发现号从前任航天飞机中吸取了许多经验，在首飞时，它比哥伦比亚号轻6,870磅；发现号和挑战者号曾进行过KSC改装，以使其能够运载“人马座”的最上端一节。改进包括加装外部管道，以为“人马座”注入或排出推进剂，并且在航天飞机的后机身进行监视和控制。实际上，由于将装满燃料的“人马座”作为航天飞机的载荷过于危险，这项工程并未能升空。13

1990年，“发现”号把哈勃望远镜送上了太空，这是人类历史上最重要的科学项目。除送哈勃望远镜登天外，“发现”号还是NASA的急先锋。“挑战者”号和“哥伦比亚”号分别于1986年和2003年发生事故。两次挫折后，NASA需要选择一艘“重新起飞”的飞船，以重振航天飞机事业，这两次，都是“发现”号担当重任。1994年，俄罗斯航天员谢尔盖·克里卡列夫成为第一个驾驶美国航天飞机的俄罗斯航天员。14

亚特兰蒂斯号（OV-104）1985年4月9日，“亚特兰蒂斯”号交付肯尼迪航天中心，建造耗时仅为“哥伦比亚”号的一半。1985年10月3日第一次飞行就承担了美国国防部的秘密行动——将两颗国防通信卫星送入地球同步轨道。1995年6月29日，执行STS-71次使命的“亚特兰蒂斯”号与俄罗斯“和平”号空间站成功对接，这是美国航天飞机首次与该空间站对接，也是美俄飞行器首次以对接方式联合飞行，在那5天中，美俄航天员首次在太空中进行了互换。而这恰恰是美国第100次载人航天飞行。15

2009年5月11日，“亚特兰蒂斯”将7名航天员送上太空，维修哈勃望远镜。这是NASA最后一次派航天员维修“哈勃”。25年中，“亚特兰蒂斯”号7次前往“和平”号空间站，11次造访国际空间站，是执行国际合作项目最多的航天飞机。15

奋进号（OV-105）奋进号名字来源于18世纪英国著名探险家、航海家和天文学家詹姆斯库克的一艘船，于1992年5月7日执行首次飞行任务（STS-49）。由于几乎每一次升空的任务都不尽相同，因此，奋进号航天飞机设计时就突出了任务适应性。空重151,205磅，装发动机后重172,000磅。16

奋进号采用了许多新技术扩展其能力，大多数这些被验证成功的技术和设备都又被安装到了其他的航天飞机上。如直径40英尺的减速伞，可缩短着陆滑跑距离1000到2000英尺；扩展续航时间的线路和管道使其具有执行长达28天任务的能力；改进的航空电子仪器包括通用计算机，增强的惯性仪器和战术导航系统，恒星追随系统，改进的前轮操纵系统；还加装了新型辅助动力系统，可用于驱动航天飞机的液压系统。16

前苏联暴风雪号航天飞机“暴风雪”号航天飞机外型与美国航天飞机相似，机身全长40米，高16米，机身直径5.6米，翼展24米，有效载荷货舱直径4.7米，长18.3米，可将30吨载荷送入低轨道，能运回20吨货物，比美国航天飞机的货舱稍大一点。航天员舱容积70立方米，可供2至4名宇航员使用，另外有6个座位，其中除机长、驾驶员外，还有卫星维修人员2名，机械手操作员1名，科研人员2至3名。全机起飞总重105吨。17

尽管“暴风雪”号在研制过程中参考了美国的航天飞机，但仍有自身的特点：（1）前苏联航天飞机与“能源号”运载火箭是相互独立的，无需在轨道器上外挂贮箱和助推器一起点火发射，从而使用时受限制较少。（2）前苏联航天飞机没有主发动机，只是在尾部装了两个小型入轨发动机。这样大大降低了航天飞机的发射重量，节省了有效空间。（3）由于尾部装有两台小型发动机，航天飞机的进场着陆相对比较容易，横向机动距离较大，据称可以在紧急情况下进行二次着陆。（4）“能源号”火箭各级全部使用液体推进剂，通过适当的故障防护措施可以保证在助推器或芯级中任一个发动机产生故障的情况下，火箭能继续飞行。（5）前苏联航天飞机在大气层滑翔时，能像普通飞机那样借助副翼、操纵舵和减速板来控制。（6）前苏联航天飞机与美国航天飞机的机翼形状略有不同。美国采用圆弧线型，前苏联航天飞机机翼则棱角分明，加工比较简单。（7）前苏联航天飞机装有计算机控制的自动飞行控制系统，它可以实现无人自动轨道飞行。这样在作为空间站服务工具时，它可以实现无人货运发射，从而减少对航天员生命的威胁。（8）前苏联航天飞机的表面防热系统与美国航天飞机轨道器有所不同。“暴风雪号”表面用38000块由特别细的玻璃纤维和碳碳复合材料构成的轻型耐热陶瓷片覆盖，可承受2000℃的高温。18

“暴风雪”号航天飞机的飞行程序是：航天飞机首先被推力为3550吨的“能源”号运载火箭推到亚轨道速度之前，第一级液体火箭发动机脱离，然后，在160公里高度时，启动自身的发动机，将航天飞机推到轨道速度。这时，主发动机和大型燃料箱把航天飞机送到可能进入轨道的高度后，即脱离航天飞机，同时再次启动机上发动机，使之达到260公里的圆轨道。返航着陆情况与美国航天飞机一样，着陆速度为340公里/每小时，地面滑行距离1100至2000米，需要弹出减速伞。17
1988年11月15日，前苏联用一枚“能源号”运载火箭将无人驾驶的“暴风雪号”航天飞机送入250千米高的预定圆形轨道，前后用了47分钟的时间。“能源号”首先将航天飞机送入亚轨道，然后航天飞机上的两个小型机载发动机继续推进，进入轨道。“暴风雪号”自动绕地球飞行两圈，在轨道上运行3小时后，按预定计划于当天9时25分受控返回地面，准确降落在距发射场12千米外的机场。“暴风雪号”的首次不载人自动轨道飞行获得圆满成功。19

1989年以后，由于前苏联内部动荡、经济每况愈下，航天飞机载人计划一推再推。在极其艰难的情况下，1991年载人的“小鸟号”（亦称“暴风雪2号”）进行了地面实验。随着8·19事件前苏联解体，原来的航天计划被蒙上了一层阴影。前苏联解体后，俄罗斯经济状况不佳，维持“和平号”空间站的运行已经力不从心，再无力继续航天飞机计划。除经济原因外，进入20世纪90年代后航天飞机的实际用途也不明确。正像一位前苏联专家所说的：“可重复使用的航天器思想，无疑是很先进的，但在我们的航天计划中，还从没有一个有效载荷超过25～30吨的。“暴风雪号”就像一辆重型卡车在高速公路上空车奔跑。”由于经费及使用目的不明确等原因，1993年6月30日，叶利钦政府正式决定中止航天飞机计划。19

暴风雪号航天飞机的计划是前苏联时代为了与美国进行太空军备竞赛而开展的，在前苏联解体后不久此计划也宣告正式终结，残存的设备归属给前苏联时代太空中心所在地的哈萨克斯坦共和国拥有。暴风雪计划中共有五架航天飞机实际上已开始建造，但是只有第一架的暴风雪号（Buran 1.01）真正被完成并且顺利发射升空与回收，而包括二号机小鸟号（Ptichka，也就是Buran 1.02）在内的其他几架苏联航天飞机全都是以未完成的姿态停止建造。17

飞行事故挑战者号升空爆炸

1986年1月28日，天气虽然晴朗但极冷，夜间温度下降了20度。管理组官员让工程师评估这种零下3度的温度对“挑战者”号航天飞机发射是否会造成影响，评估结果认为没有严重问题。因此决定继续倒计时并向外燃料贮箱加注燃料。固体火箭助推器承包公司的工程师们始终坚持反对在低温环境下发射，罗克韦尔公司也认为发射台上有冰凌，这时发射不安全。但挑战者号在这种情况下仍发射升空, 起飞73秒后发生爆炸，7名航天员全部遇难。发射后110秒时空军靶场安全控制人员将固体火箭助推器炸毁。20

根据“挑战者号”事故调查委员会的研究，引发“挑战者号”航天飞机爆炸的直接技术原因是右则固体助推器一个O型密封圈失效所致。在“挑战者号”升空后不久，右侧固体助推器后接合部因段体膨胀而略有变形（此属于正常现象），由于环境温度过低，O形密封圈弹性变坏，没有达到它原来密封的位置。密封性变差使接合部靠近外贮箱的部位发生蒸发物泄漏。很快，灰色蒸发物变成浓黑的烟雾，这表明接合部密封部位的润滑剂、绝热材料和O形密封圈已受到燃气的烧蚀。当主发动机加大推力时，接合部出现了火舌。大约在起飞15秒钟时，火舌已发展成连续的清晰的羽焰。遥测数据表明，这时两个助推器燃烧室的压力不一致，右侧较低，说明接合部的泄漏在加大。在此后的3秒钟，这个火焰成了一个高热的喷灯，对着外贮箱烧烤，外层绝热层很快烧坏，接着又烧向铝蒙皮。当铝蒙皮也被损坏后，急剧冒出的氢气立刻被点燃并向后顺气流冲击。液氢贮箱的进一步破坏、右侧助推器的摆动撞击着液氧箱，巨大的冲击力使液氧箱底部撞坏。就在这一瞬间，大量氢氧混合物酿成巨大的爆炸。此时“挑战者号”的高度约14千米，速度达到M1.92。爆炸形成的超音速扩散的气团给“挑战者号”造成20倍重力的冲击，使之解体四散。21

哥伦比亚号返航解体

2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在结束了为期16天的科学实验任务之后，在返航途中解体，7名航天员丧生。20

2003年8月26日，美国“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会，公布了有关“哥伦比亚”号失事原因的最终调查报告。报告指出，导致“哥伦比亚”号发生事故的技术原因是：航天飞机发射升空81.7秒后，由于外部燃料箱外表面脱落的一块泡沫材料的撞击，导致了航天飞机左翼前缘的热保护系统形成裂孔。航天飞机重返大气层时，超高温气体得以从裂孔处进入“哥伦比亚”号机体，造成航天飞机最终解体。22

“哥伦比亚”号航天飞机事故调查耗资2000万美元，报告长达248页，涉及调查人员多达2.5万名。调查人员在得克萨斯和路易斯安那州收集了8400多片残骸，相当于整个飞机的38%。通过把它们拼装起来，调查人员做出了上述结论。22

计划终止美国政府在奥巴马上台之后叫停了新的登月计划，开始将太空探索的目光投向火星，对于服务于近地轨道的航天飞机来说已经没用武之地。与此同时航天飞机投入使用后并未达到原先预想的目的。因此2010年，由16个国家的科学家参与的国际空间站基本建成时，美国决定放弃“航天飞机”计划。另外，过高的运营成本和过低的安全系数亦是航天飞机被退役的主要原因。3

安全系数低：5架航天飞机2架爆炸，14名宇航员因此丧命

航天飞机由于重复使用，因此其技术难度大、系统设计复杂、零部件更容易耗损，从起飞、上升、轨道运行，再入大气层直到返回着陆过程中，需要经受各类极度严酷的环境。航天飞机的弱点是在使用中逐渐暴露出来的，它的系统远不止将载人飞船和运载火箭两者单纯相加那么简单。单次运行成本过高时，风险也不容忽视，发射频率从计划中的每年24次下降到5次。而航天飞机的事故率非常高，美国的5架航天飞机中，有2架在执行任务时候发生了爆炸、解体，有14位宇航员为此丧命。而与火箭、飞船等一次性飞行器不同，航天飞机的火箭发动机需要多次重复使用，寿命期间的总工作时间累计长达数小时之久，这也为其执行任务带来安全隐患：随着飞行任务的增加势必有更多的潜在危险。3

发射成本高：飞行一次耗费5亿美元，超过设计预期近百倍

美国共研制并投入使用五架航天飞机，每架研发费用20亿美元，总共发射一百多次，每飞行一次费用高达5亿美元，返回后还要进行大量费时费力的检修，这让美航天局的财政不堪重负。尽管提出航天飞机的初衷是为了降低整个载人航天研制和发射过程中的花销，但是美国人在执行这一计划的过程中却发现真实情况并非如此。早先有数据显示从1985年到1988年10月间，航天飞机的发射价格增加了85%，即每次发射费用飙升到9000万美元。这笔花费完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算。NASA在确定航天飞机的结构布局时，曾估计航天飞机发射费用为每斤100美元，每次发射费用不超过600万美元。3

尽管NASA采取了种种措施节约开支，但研制费用还是连年超支。1978年9月，NASA宣布航天飞机的研制费用可能比原计划增加8%-9%。1980年4月，NASA透露整个航天飞机计划费用将增加到89亿美元。这种情况下NASA只得一再向国会申请继续增加拨款，而当时的卡特政府考虑航天飞机对国家安全有利，对科学研究和商业开发也有很高价值，因此对追加经费基本不持异议，所以航天飞机计划的费用才得以解决。此外，航天飞机的着陆场与发射场相距甚远，每次降落后要用大型客机运回发射场检修，额外增加了成本。这些情况都超出了NASA最初的美好预期，这表明航天飞机经济效益大打折扣。3

航天飞机老化速度远超预期，飞行任务被迫大幅缩水

在航天飞机的使用中，NASA发现同研制和发射费用一样，航天飞机的维护和运行费用也在直线飙升。比如1984年航天飞机一次飞行的花费为1.5-2亿美元，而在商业发射中可以得到的最高补偿仅为7100万美元。最重要的是NASA发现，用航天飞机发射卫星，比使用火箭发射卫星的费用还要多。因此，1988年之后，NASA决定不再承揽商业载荷的发射任务，每年航天飞机飞行次数减为9次左右。按照计划美国的航天飞机寿命最多为20年，每架应飞行100次。而截至到今天，5架航天飞机加起来飞行了才132次，其中2架在飞行中爆炸，2架已严重超期限服役。3

航天飞机的老化程度比预期的要快，尽管执行任务的次数比预期减少了近1/4但航天飞机破损、老化加剧，每次的维修费用也非常昂贵。特别是“哥伦比亚”号航天飞机坠毁事故（2003年）发生后，对防热瓦的检查费用增加了。而“发现”号自1984年首飞以来小状况频发，燃料箱隔热泡沫脱落、外部燃料箱的液态氢传输管泄露等，都导致每次执行任务前加强检查和维护，以至于任务一拖再拖。3

对于航天飞机时代的结束，中国战略导弹与运载火箭技术专家、中国工程院院士龙乐豪认为，它意味着一个阶段的终止，但也意味着一个更高起点的开始。23

本词条内容贡献者为:

沈海军 - 教授 - 同济大学航空与力学学院