San Diego Taiwanese Cultural Association
http://www.taiwancenter.com/sdtca/index.html
NASA太空梭計劃介紹
林俊甫先生主講
許瑞蘭 記錄
2013 年 8月10日下午，台灣同鄉會和台灣中心讀書會共同主辦一場演講會，由在 NASA 參與太空計畫已22年多的林俊甫先生主講「NASA太空梭計劃介紹」。林先生是正港的台灣囡仔，出生於台中，國中畢業15歲時來美念書，也算小留學生。目前在德州休士頓太空總署，負責監督與承包商合作的太空計畫。三個多小時的講解，詳細有趣，同鄉聽得津津有味，欲罷不能。以下是他的演講。
我1990年，航太工程系大學畢業，1993年先做Columbia 哥倫比亞的火箭推進器，後來被調到Endeavour，做了七年後，又被調回支持哥倫比亞。我太太也是工程師，她1991就參與太空計畫，做Endeavour
的動力。
梭體正式名稱是軌道繞行載具 (OV, Orbiter Vehicle)。太空梭是可重複使用的，由輔助的運載火箭發射，脫離大氣層，作為往返於地球與外太空間的交通工具，外形像飛機。設計成具有機翼的造型，是因為此機翼可在回到地球進入大氣圈的中，
提供剎車作用，降低墜落速度。
太空梭 (space shuttle) 全長 37.2 公尺，機翼展開寬度是 23.7 公尺，高 17.2 公尺，重量約 75 公噸，時速可超過一萬六千英里，表面覆蓋了三萬四千片以上的隔熱矽片，能裝載重量三萬公斤的貨物。
太空梭主要分為梭體、兩個固態燃料助推器，火箭引擎和一個外部燃料箱。能夠重複使用的只有梭體本身以及兩個助推器。外部燃料箱因高速穿越大氣而被燒毀。太空梭體升入太空時是用火箭動力垂直升空。
1972年初，第一架太空梭原型機獲得批准製造，美國洛克威爾公司為主要承包商。1976年9月17日，太空梭的裝配工作完成，稱為OV-101。這艘太空梭以
美國當時有名的連續劇「星空奇遇」中的一艘太空船命名為「企業號」 (Enterprise)。
企業號只是用來試驗看可否飛行、著陸、和其他各種Aerodynamics的試驗。企業號沒去過太空，它不是一具能夠進行全面作業的太空梭。本來，美國太空總署打算將企業號改裝用來日後的太空飛行，可是為節省經費，放棄計畫。企業號作了幾次試驗以後，就被安置在博物館裡了。
1981年4月12日，第一艘載人飛行的太空梭「哥倫比亞號」在上千萬人的注目之下升空， 太空梭發射成功！(*1971年的這天，蘇聯飛行員Yuri
Gagarin 締造人類首度進入太空探索的歷史)。美國太空梭計畫為Space Transportation System， 太空梭任務名稱通常前
面加上"STS"(即是任務代號)
STS135是2011年7月執行的一次載人太空任務，是美國太空梭的第135次，最後一次飛行任務。此次飛行任務由亞特蘭蒂斯號太空梭執行。太空梭升空卅周年之際，執行最後一次任務後，正式走入歷史，畫下句點。
美國的太空梭總共有六架，挑戰者號及哥倫比亞號均是發生事故而損毀。
1. OV099挑戰者號 (Challenger) 是用來測試機體可以忍受多少force結構應力，本來不想飛。1983年開始用做軌道載具（Orbiter
Vehicle)。但不幸在1986年1月28日，發射73秒鐘後在空中爆炸墜毀，七位太空人全部殉職 (包括女教師Sharon Christa
McAuliffe)。
挑戰者號發射當天的氣溫只有華氏30多度，是可以起飛的臨界點 。是有史發射時的最低溫度，在華氏三十二度:攝氏零度低溫時， O ring
的橡皮不會彈回，失事墜入大西洋。
2. OV101企業號(Enterprise) 第一架，( 模型)，企業號是只有進行測試任務，從未出過太空任務；安置在 紐約無畏號，海上空中太空博物館（USS
Intrepid Air and Space Museum)。 這座博物館是艘停泊於曼哈頓出海口的航空母艦。
3. OV102 哥倫比亞號 (Columbia) 2003年2月1日的第28次任務中重返地球大氣層時，在高空發生爆炸解體，七位太空人全部殉職。當太空梭從外層空間返回大氣層的時候，其飛行速度高達每小時2萬公里，其表面由於同空氣的摩擦達到1500攝氏度的高溫，隔熱板燒壞，氮氣輪胎又熔化，造成太空梭機體瓦解而墜落。
4. OV103 發現號 (Discovery) 最老的太空梭，安置在Steven F. Udvar Hazy Center， 該中心是Smithsonian
Institution's National Air and Space museum的分部。
5. OV104 亞特蘭提斯號(Atlantis) 安置在甘迺迪太空中心（Kennedy Space Center）也是過去30年來歷次太空火箭發射的所在地。Atlantis是最好的太空梭，以前的缺陷都被改良了。
6. OV105奮進號 ( Endeavour ) 安置在加州洛杉磯科學館California ScienceCenter。奮進號是美國一系列太空梭之中首架以公開徵名競賽的方式來決定命名的先例，由美國的中小學生決定太空梭的命名之後，再由布希總統在1989年時正式宣佈。
我們住加州很幸運，現存四台太空梭就有一台(Endeavour)。 全國有21家博物館，科學館，與遊客中心機構都極力爭取，希望爭取到退役的太空梭，吸引旅客帶來觀光人潮。申請不只要有錢，要有能力，也牽涉到politics。
Obama 在Washington DC，所以一定要有一台；主要的基地佛羅里達州的甘迺迪太空中心一定要有一台；New York Senator 要一台；這樣三台在東部，最後一台一定要在西岸。洛杉磯的Science Center申請的proposal最好，嬴得奮進號。
奮進號太空梭是NASA第五架實際執行太空飛行任務的太空梭，也是最新的一架。奮進號STS134的最後一次任務(2011年5月16日) 是將造價20億美元的粒子探測器「阿爾法磁譜儀」 (Alpha Magnetic Spectrometer) 送到國際太空站。
我們在佛羅里達的甘乃迺中心，每天24 hours，十七天，地面時時都要和太空人談話，我個人自發射到第五天都沒有回家，天天上班，留守待命。
我負責最後機體檢查，機上每一小地方都要檢查，大部分都是aluminum 的，小小一樣零件都要好幾萬美金，有些地方進不去，只能用爬的。有一次在翅膀引擎處，我的頭出不來，被硬拉出來時頭傷流血，奮進號有可能還有我頭破血流的DNA痕跡。
奮進號是一艘「拼裝太空梭」，它是以發現號和亞特蘭提斯號建造合約中生產的備用結構零件，額外組裝出來的，以填補挑戰者號意外墜毀後留下來的任務。但是性能不遜色，因為是最新的一艘太空梭，奮進號在建造過程中吸取了許多的教訓，擁有了更多新開發的硬體裝備。奮進號負責的任務中有不小比例是用來支援國際太空站計畫。
每一台太空梭都不同。Columbia 最重，隔熱板若壞了，就回不來，因為是第一台，因此防熱磁磚最厚。隔熱板耐熱華氏三千度(Aluminum
鋁在一千度就會熔化掉) 。隔熱系統覆蓋整架太空梭。底部是一片片的耐超高溫的隔熱片板。每一片都有編號得以監控每一片的耗損情形。在太空梭兩翼的前端以及整艘太空梭的鼻頭部分，其隔熱片會更加強，因為進入大氣層時，這些部位會和大氣層正面交鋒，較易磨損。因各部位的隔熱需求使用數種不同材料。譬如RCC
(Reinforced carbon-carbon) 板可耐熱高達1260 °C，用在太空梭的機體
及機翼。
太空梭的兩翼很大，推進器安裝在外儲箱兩側，每個火箭有四個螺絲 (fragile nuts)，每個螺絲直徑四英吋，長二十八吋。太空梭四萬磅只有八個直徑四英吋螺絲支持。火箭發射飛出之前，nuts裂開，螺絲會掉落在專門設計含沙的spring
bucket，螺絲掉在沙內，可以重複使用。
地心引力常把太空梭拉下，形成似圓弧形的飛向。回來要減速，太空梭著陸時會放出像是降落傘的東西，增加阻力，減緩太空梭的速度。太空梭主發動機引擎（Space
Shuttle Main Engine，SSME) 是普惠公司 設計的，主發動機是一種非常複雜的動力裝置，主發動機引擎生命才7.5小時，但飛一次才八分鐘，每次沒飛也要花一百多萬美金的燃料。太空梭每次飛行歸來後，發動機都被卸下交給太空梭主發動機加工廠，進行維護檢測，替換一些部件。主發動機能夠在極端溫度下工作。
太空梭固體推進器 (Space Shuttle Solid Rocket Boosters，簡稱SRB) 是為太空梭在發射升空前兩分鐘內提供推力的一對固體火箭助推器。固體燃料火箭助推器與主發動機同時啟動，在飛行的頭兩分鐘裏為太空梭提供額外的推力以便擺脫地球引力。升空後3秒太空梭主引擎動力，此時太空梭速度約為1800km/hr。升空2分02秒後太空梭兩側的固體助推火箭脫離，此時太空梭速度約4200km/hr。由於固體助推火箭脫離，所以太空梭速度加快。升空後約5分35秒太空梭開始轉正(原本是倒立的)
速度約11010km/hr。
推進器在離地後約兩分鐘，與太空梭/外燃料油箱分離，依靠降落傘下落進大西洋， 落下的SRB，用降落傘回收，打撈後灌注推進劑重新使用數次。(為什麼發射台在Florida
呢？回收一定要掉到海邊，Florida Kennedy center 鄰靠 Atlantic ocean， 得天獨厚！)
NASA 製造許多吃頭路機會，各州的congressman 政治人物都奮力爭取。承包商分在美國各地的許多地方。John C. Stennis Space Center ( Hancock County, Mississippi) 是 NASA 最大的火箭引擎試驗中心；Orbiter 軌道器主承包商是 Rockwell International( Downey, CA)；主發動機生產在Rocketdyne Division of Rockwell International( Canoga Park, CA)；火箭助推器的裝配在Lockheed Space Operations Co.， (Titusville, Florida)，被特殊裝備的波音747飛機(Shuttle Carrier Aircraft) 空運到 NASA Kennedy space center，(KSC, Florida)；SRB太空梭固體推進器 components 在 United Space Boosters, Inc.( Huntsville, Ala)；solid propellant motors 承包商是 Morton Thiokol Chemical Corp. ( Brigham City, Utah)；燃料桶由 Mississippi 河用船運送到 KSC 發射場；太空衣承包商是Texas Oceaneering International (Houston， Texas)。
發射在Kennedy space center, Florida；飛到空中後太空梭任務是從在休斯頓的詹森航太中心 (Johnson Space
Center in Houston) 的任務控制中心 (mission control center MCC) 控制。MCC負責協調管理美國的載人太空任務，每個系統都有不同小組控制，有front
room， back room。1965 到2007年只有一個人可與太空人講話，連Apollo 13的 Flight Director 也不能與太空人說話。
太空梭每次發射的音律（力）會震壞鄰近建築物的窗戶，要賠償，所以改良用water sprinkler system 把音力降低，減少破壞。
太空站(Spacestation)是運行在外太空的人造太空站， 它有適合人類長期居住的設計，可以作為在太空停留和工作的場所。太空站能提供地面實驗設施宇宙空間環境，各種科學研究。目前的太空站都是建造在地球衛星軌道上。
國際太空站(International Space Station)。(ISS) 為了太空站工作人員和物資的補給，1993年幾個國家聯合成立國際太空站（美國、俄羅斯聯邦、日本、加拿大、歐洲太空局)，功能是作在微重力環境下的研究實驗室，研究生物學、物理學、天文學、地理學等。自2000年11月2日至今，國際太空站上保持至少2名太空人。國際太空站將在2020年結束使命，脫離軌道，直接落入大海。
太空梭1981至2011 共有135 mission，98.5%成功率，有350太空人飛，包括老師和醫師，遞送六百多噸物資到月球太空站，奮進號太空梭1992年開始，一共執行了25次飛行任務，曾搭載 148太空員數，曾搭載3衛星，和平號對接1次，ISS對接10次，繞行地球1億2300萬哩，退休前曾以299天時間繞地球4671周。
由於奮進號機體過大，在從洛杉磯機場運送到展示地點約12哩的旅程中，部份道路寬度不夠，需將路旁的樹砍掉。經過協調後，洛杉磯市府同意加州科學中心砍掉約400棵路樹。