美國為何放棄穿梭機 新太空船波音Starliner再遇阻滯

環球政治 13:21 2019/12/24

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美國載人重返太空夢一波三折,波音及SpaceX太空船項目同時受挫,美國當初為何放棄穿梭機?

美國載人重返太空夢一波三折。波音太空船Starliner無人升空測試任務受阻,SpaceX龍飛船今年4月更在地面測試期間爆炸。穿梭機2011年退役後,美國至今都沒有載人航天器可以取而代之,美國太空人上天也不得不乘搭俄羅斯聯盟號飛船。那麼美國當初為甚麼要放棄穿梭機?

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穿梭機(Space Shuttle)是美國阿波羅計劃成功登陸月球後,開發而成的部分可重用載人航天系統。

穿梭機原意旨在取代只用一次的傳統火箭,降低發射成本,以達到1年發射50次高頻率,大力探索和開發太空。

可是理想與現實總是有一段距離,而穿梭機的這段距離大得令人難以接受。

  • 史上最致命航天器

美國歷來5架服役穿梭機,2架都全機盡毀,折損率高達40%,共使14名太空人喪命,是為史上最致命航天器。

穿梭機 首飛 命運
哥倫比亞號
Columbia
1981年 2003年解體
挑戰者號
Challenger
1983年 1986年爆炸
發現號
Discovery
1984年 2011年退役
阿特蘭蒂斯號
Atlantis
1985年 2011年退役
奮進號
Endeavour
1992年 2011年退役

穿梭機1981至2011年服役30年間,合共執行135次任務,發生2次致命意外,概率就是1.48%,亦即平均每飛67.5次就會失事。若這是民航客機,肯定無人敢坐。

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  • 設計安全大缺陷1

穿梭機失事率如此之高,可以歸咎系統設計存在重大缺陷所致。

傳統火箭發射系統,將載人飛船搭載於火箭頂部,遠離下方燃料缸和底部引擎,一旦火箭發生故障,飛船亦有機會迅速與火箭分離逃脫,救回太空人性命。

穿梭機系統設計,卻把穿梭機本身(正式名為軌道器,Orbiter)綁在碩大的外燃料箱(External Tank,ET)靠下方位置,自然要承受更大風險。

穿梭機系統簡圖,穿梭機本身正式名為「軌道器」(Orbiter)

2003年哥倫比亞號返回地球時解體,正是因為發射時外燃料箱上方一塊剝落保溫泡沫塑料,擊毀軌道器底部隔熱瓦片,令穿梭機再入大氣層時無法抵受極高溫造成災難。

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  • 設計安全大缺陷2

除了把穿梭機綁在燃料缸,穿梭機系統還有另一安全大缺陷:2枚固體助推火箭(Solid Rocket Booster,SRB)。

固體助推火箭使用固體燃料,一旦點燃就無法熄火,出故障時難以扭轉局面,相當危險。

固體燃料常用於導彈而非載人航天器,穿梭機系統之所以使用SRB,是個為了讓導彈製造商參與項目的政治決定,結果犧牲了安全。

1986年挑戰者號穿梭機升空後爆炸,就是因為其中一枚SRB密封結構失效所致。

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  • 成本效益遠輸傳統火箭

穿梭機系統雖然做到軌道器、固體助推火箭能夠重用,但數十年歷史證明了,穿梭機發射成本,其實要遠遠高於只用一次的傳統火箭。

穿梭機軌道器每次載着太空人返回地球後,由於抵受過重返大氣層的高溫高壓,引擎都要拆出來大修,再重新安裝回去。

這弄得穿梭機歷年來平均每年升空次數,只有4.5次,不到原定預期50次的10分1。

穿梭機每次返回地球後,引擎都要拆下來大修

穿梭機發射成本亦因而急劇超標。穿梭機項目1972年提出時,預期每磅人員物資發射成本低至118美元(計算通脹後今天約為726美元)。歷年經驗則告訴我們,穿梭機每磅載荷發射成本高達2.7萬美元,平均每次升空耗資15億美元。

相比之下,俄羅斯聯盟號飛船系統就算即用即棄,每磅載荷發射成本大概只是數千美元,而且聯盟號服役超過半世紀至今也未有致命事故,任務成功率亦高達97%。

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  • 事後孔明:穿梭機阻了太空探索

可以說,現在事後孔明地看來,穿梭機阻礙了人類過去數十年開發出效益更佳、飛得更遠的航天器,去開發月球以至遠征火星(穿梭機只能繞地球飛行,反觀阿波羅計劃土星五號火箭已能到月球)。

穿梭機成本特別高之餘更不安全,難快美國決定放棄這套系統,寧願硬着頭皮坐俄羅斯聯盟號。

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欄名 : 世界百科

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