航天飞机轨道器

航天飞机轨道器是NASA的航天飞机计划下的宇宙飞船。[1] 每个轨道器既是可重用的空天飞机，火箭，航天器，也是飞机。轨道器可将乘员和载荷送往地球轨道，进入在轨运行，并重返大气层，最后滑翔降落，将乘员和某些载荷送回地球。

除了乘员和载荷，轨道器最重部分是推进系统。但三台主发动机的推进剂来自外部不可重用的外储箱，两台固体助推器在上升段前两分钟内提供辅助推力。

航天飞机系统的核心分系统是轨道器，它的大致尺寸为：长度27.21米，翼展23.79米，机高17.39米，空重65吨。为了实现“普通人也能坐航天飞机”的设想，航天飞机在起飞过程中的最大过载限制在3g以下，在返回时的过载限制在1.5g以内。轨道器在轨运行的时间最长达30天。轨道器大致可分为前段、中段和尾段。前段是上下两层的宽敞机舱，上层为驾驶舱，下层为生活间，有效容积为72立方米。中段是有效载荷舱，长18.3米，直径4.6米。舱门分内外两层，由中间对开。舱门内层是辐射冷却器，外侧是防热层。尾段除装有3台主发动机外，还包括控制动力系统和推进剂贮箱。航天飞机轨道器是航天员进入地球轨道和返回时乘坐的舱段，要装备可供7名航天员正常生活和工作的生命保障系统，可装载必要的科学仪器与各类显示仪表。轨道器的分系统异常复杂，这包括23只各种天线、5台计算机，各种控制、通信、导航和操纵系统。在机头的上部和侧部、机尾处，共安装了46台大小推力的变轨与姿态控制发动机。研制轨道器需要解决的问题很多，最棘手的是主发动机和机身表面防热系统。主发动机的技术和性能要求很高，与“土星Ｖ”运载火箭上的J-2发动机相比，它上了一个很高的台阶，其单台最大推力达到210吨，比J-2的100吨增加了一倍多，但这还不是关键所在。这种发动机还要求推力在65～109%之间连续调节以适应航天飞机从发射到入轨整个过程不同阶段的不同要求，而且还要能重复使用100次。它的工作时间长达7.5小时，比J-2发动机提高5倍。主发动机在起飞过程中消耗推进剂数量很大，高性能的涡轮泵每秒向燃烧室内输送207升液氢和75升液氧。这些高性能要求对结构设计、材料选择、推进剂输送、发动机控制以及加工和制造都是极为困难的。

轨道器类似于一架双三角翼飞机，机翼前缘内侧后掠81°，外侧后掠45°。垂直安定面后掠45°。机翼尾缘有四个升降副翼。垂直安定面尾缘上的舵/减速器和襟翼控制轨道器的返回和着陆。尺寸约等于麦道的DC-9。

轨道器成员舱由三部分组成：飞行甲板，中层甲板，生活区。最上面是飞行甲板，有供机长和驾驶员坐的位置，其后是两名任务专家。中层甲板在飞行甲板之下，多出三个座椅供其余乘员坐。食物舱，厕所，睡眠设备，储存室以及供乘员出入轨道器的侧舱门都在中层甲板。一侧还有气阀舱门，气阀舱另一端通向载荷舱，可容许两名宇航员在其中更换舱外活动装置(EMU)，减压后进行太空行走。

轨道器中段是一个60×15 英尺 (18 m ×4.6 m) 的载荷舱，载荷舱门的内侧装有散热器，因此轨道器在轨时，舱门保持开放状态。调整轨道器相对于太阳和地球的位置也是一种热控制措施。载荷舱内有遥控机械手系统（别名Canadarm），用于取放和展开载荷。哥伦比亚号事故之前，机械臂只在有任务要求时使用，而从那以后，机械臂担负起每次在轨飞行检查轨道器隔热系统的重任。载荷舱下部有三块燃料电池，它们消耗轨道器上的液氢和液氧，提供从起飞到着落的电能。

三台航天飞机主发动机（SSME）呈三角形安置在轨道器机尾，主发动机可向上旋转10.5°，向下旋转8.5°，起到在上升段改变推力方向，引导航天飞机的作用。机尾还有三套由联氨驱动涡轮泵工作的辅助动力系统，该系统输出液压，转动主发动机，控制气动舵面，展开起落架。

两个轨道机动系统（OMS）推力器安装在机尾两个独立舱内，分置垂直安定面两侧。轨道机动系统为粗略轨道机动提供主推力，包括：入轨，轨道圆化，轨道转移，轨道集合，离轨，异常机动模式。[2].

反推力系统(RCS)由44个小推力器组成，在入轨，在轨和再入时为轨道器提供姿态控制，绕轴旋转和平移动力。前部RCS位于端头罩附近，由12个主推力器和2个微调推力器组成。尾部RCS在轨道机动推力器舱内，也含12个主推力器，2个微调推力器。反推力系统为轨道器靠近，停靠和离开国际空间站提供位移微调。[3]

隔热系统(TPS)覆盖在轨道器外表面，保护轨道器可经受在太空中最低-121 °C (-250 °F)至再入时最高1649 °C (3000 °F)。

轨道器主体结构由铝合金制成，发动机受力结构由钛合金制成。舷窗由硅酸铝和融化石英制成，中间夹有7.6厘米厚的透明气压层，外部还是隔热层。[4] 舷窗上的色彩采用了和联邦储备券（即美元）相同的油墨。[5].

轨道器着陆时没有防撞闪光灯，着陆灯和导航灯。但跑道被地面聚光灯照明