“发现号”回家同时的思索

    7月26日，“发现”号航天飞机在人们的欢呼声中冲霄入云。但现在，它能否顺利返回地面却成了人们最为担心的问题。

    北京时间8月6日15时24分“发现”号航天飞机和国际空间站脱离，踏上返回地球的航程。由于临时执行维修任务，“发现”号还将比预定时间晚一天，于8日返回肯尼迪航天中心。

    “发现”号的机长艾琳·柯林斯8月4日曾在太空中说，地球已经伤痕累累，她从太空观测到，地球的污染状况已非常严重。

    她向人们呼吁：“人类需要为保护自然环境做出更多努力。”但地球上的人们目前更为关心的是，负伤的“发现”号返航能否一路平安。

    阴影重现

    虽然“发现”号发射过程中脱落的绝热泡沫比造成“哥伦比亚”号失事的泡沫小得多，但美宇航局官员表示，“发现”号逃过此劫“实属幸运”。

    7月26日，美国“发现”号航天飞机在人们的欢呼声中重上云霄。而就在起飞后两分钟，机身的摄像头纪录下了一大块绝热泡沫脱落的画面，美国宇航局（NASA）随后公布：“发现”号被确认在发射升空过程中，脱落下来一小块绝热瓦和一大块碎片，同时底部挡热板可能有两处遭到了破坏。

    这马上引发了人们的猜测和担忧。两年前的阴影又重新出现：20xx年2月，“哥伦比亚”号航天飞机发射时，正是脱落的绝热泡沫材料击伤了机翼，导致了它在返航时空中解体的悲剧，7名宇航员全部罹难。

    批评人士指出，在“发现”号发射之前，许多可能非常有效的测试并没有进行，一些创新解决方案也没有得到重视。为了尽快恢复航天飞机的任务，美国宇航局对进度的过分看重也遭到了批评。此外，美国航空航天局还一直信奉工程学上的一句格言，那就是“如果没有出现故障，你就不要去修理它”。

    在发射升空时，“发现”号的外挂油箱只使用了大约8分钟，此后自动脱落并坠入印度洋中。外挂油箱内装有50万加仑液氢及液氧，这些液体燃料都是极易发生爆炸的物质。在油箱的外部，包裹着一层绝热塑料泡沫，如果没有这层泡沫，航天飞机就会吸收空气中的水分并出现结冰现象，同时，绝热瓦和绝热泡沫材料还能保护航天飞机机体在起飞和降落时不被空气摩擦所产生高温的损害。

    通常，航天飞机发射时总有部分绝热瓦和泡沫材料脱落，大部分情况下不会造成损害。但在7月26日“发现”号发射升空时，一块重约408克的绝缘泡沫从油箱上脱落。

    虽然这比20xx年“哥伦比亚”号失事时脱落的泡沫重量（约为757克）要轻得多，但美国宇航局官员仍然表示，“发现”号逃过此劫“实属幸运”。

    美国宇航局局长格里芬7月29日表示，“发现”号机组成员很快能解决泡沫脱落所带来的问题，工程师们也将考虑使用以前并未尝试过的修理方案。但对于“发现”号绝热泡沫脱落，女机长艾琳·柯林斯表示了失望，她说：“我没有预料到会有大片的绝热泡沫从外部燃油箱上脱落，我以为我们已经解决了这个问题。”她同时还表示：“我认为在我们能够阻止类似的事情再次发生之前，我们不能再飞了。

    我们必须解决这个问题。“升空后第二天，宇航员利用航天飞机末端的可移动机械臂对”发现“号进行全面检查，以评估飞机的安全状况。与此同时，美国宇航局下属肯尼迪、约翰逊和马歇尔三个航天中心的100多名分析人员对大量的图像和数据进行分析。初步检查认为绝热瓦和绝热泡沫的脱落并未对”发现“号造成损坏，这让人们悬着的心放松了下来。

    但经过两天的检测和分析后，美国宇航局飞行主任保罗·希尔在7月31日宣称，“发现”号表面绝热系统共有25处损伤，其中两处凸出的绝热瓦缝隙填充材料较为明显。工程师们分析宇航员对“发现”号全身摄像和激光扫描后获得的图像发现，这两片伸出的填充材料位于“发现”号脆弱的下腹部、靠近机鼻部位，一片材料伸出2厘米以上，还有一片也伸出约1.5厘米左右。

    “发现”号航天飞机上有2.43万片绝热瓦，绝大部分位于机腹。绝热瓦缝隙填充材料则类似于一种油毡薄片，外表覆盖能耐高温的陶瓷材料。它的主要作用是填补绝热瓦安装后在航天飞机表面留下的缝隙。如果这些缝隙暴露，航天飞机重返大气层时，炽热的空气就可能烧穿机壳渗入内部，造成一场类似“哥伦比亚”号的惨祸。
 

    实验变实战

    “发现”号的“太空手术”是航天飞机飞行史上首次在太空接受绝热层维修。在“发现”号的任务中，这原本应该仅仅是一次试验。

    美国宇航局称，根据过去的经验，这些填充材料不能伸出0.5厘米以上，而“发现”号上的填充材料伸出了2厘米，在返航时可能加剧空气摩擦，增加事故风险。

    为了确保安全，美国宇航局工程师决定，让“发现”号两名计划进行太空行走的宇航员进行一次史无前例的太空维修，将填充材料的伸出部分切断或敲下去。如果维修任务在地球上进行，将是非常简单的一件事，但身着厚重的宇航服在太空中，再简单的“手术”也变得毫不轻松。而原本在“发现”号的任务中，太空维修仅仅是实验，这一次却成了实战。

    8月3日，美国宇航员斯蒂芬·鲁宾逊和日本宇航员野口聪一开始了第三次太空行走，修复“发现”号腹部受损部位。鲁宾逊说，“发现”号腹部两块不规则伸出的绝热瓦缝隙填充材料很容易就拉出来了，他随身带着钢锯，但是没有派上用场。而之前的计划是，在无法手工完成的情况下用锯将其割断。

    在维修中，鲁宾逊的脚被固定在国际空间站一个17.7米长的机械手的顶端，空间站其他宇航员操纵机械手将他“举”到“发现”号的机腹。整个过程必须小心翼翼，尽量减少鲁宾逊与航天飞机的不必要接触。维修风险很高，鲁宾逊一不小心就可能撞上航天飞机，对其绝热层造成更大的破坏。

    第三次太空行走进行了6个小时。原计划维修航天飞机用时1小时，实际只用了10分钟的太空作业。将填充材料去除掉后，鲁宾逊还对维修地点拍了照。之后，他被机械臂“吊”离航天飞机腹部。另一名宇航员野口聪一严密监视了维修过程。

    此次“太空手术”是航天飞机24年飞行历史上首次在太空接受绝热层维修。由于是临时加的任务，原计划应该进行的外部照相机及照明设备安装任务被迫取消。

    几乎就在鲁宾逊成功修复“发现”号腹部绝热填充材料的同时，美国宇航局官员8月3日说，航天飞机头部、指令长舷窗外的一块绝热毯出现松动，因此宇航员可能要再进行一次太空修理。

    与传统的绝热瓦相比，绝热毯很轻，造价也比较低，航天飞机的一些部位，如机身两侧、机顶由于在发射升空时的温度不能超过华氏750度，返回地球时的温度不能超过华氏700度，都要使用到这种材料。这块松动的绝热毯有50厘米见方，可能是焊接不够牢固导致松动，也可能是在7月26日“发现”号升空过程中被太空垃圾或某种碎片击中。工程师分析后认为，这块材料的松动应该不会使“发现”号返回时产生过热问题，但在航天飞机重返大气层时，该材料可能被空气摩擦力扯碎、脱落，给“发现”号带来严重损坏。

    为了查明这一意外是否会在降落时造成危险，美国宇航局一方面让地面的空气动力学家利用风洞模拟“发现”号重返大气层的过程，另一方面让任务指挥小组制订太空维修的方案。经过反复分析，美国宇航局终于在8月4日晚做出决定，不再对“发现”号破损的隔热材料进行修补。

    美国宇航局航天飞机项目副主管韦恩·黑尔在新闻发布会上说，技术分析的结论是，绝热材料破损问题不严重，是“可被忽略的”。他还指出，NASA“并没有100%的信心说航天飞机重入大气层没有风险”，但工程技术专家通过全面评估一致认为，这种风险很小。

    8月3日，宇航员鲁宾逊在太空中修复“发现”号受损部位。这是航天飞机飞行史上首次在太空接受绝热层维修。