2013年,NASA的前飞行主管韦恩·哈尔爆料,在哥伦比亚号航天飞机事故中,NASA当时就得知,航天飞机在返回地球时会有很大的可能解体坠毁,但是NASA的高层经过讨论后决定向宇航员及他们的家属隐瞒这一事实,也就是在17天的时间里,7名宇航员并不知道他们已经被判了死刑,当时到底发生了什么?

美国七位宇航员死亡事件,美国航天宇航员事故

哥伦比亚号返回地球时坠毁

航天飞机项目

1969年,在美国耗资巨大的“阿波罗登月计划”结束后,沉浸在太空竞赛狂热中的NASA(美国国家航空航天局)认为,需要开发一种可重复使用的航天运载工具,这样就可以更为经济地往返太空和地球,最好是一种像飞机一样的太空船,这就是著名的航天飞机项目。

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试飞中的航天飞机

1977年,第一架航天飞机原型机企业号试飞成功,而这个代号正是以著名的科幻剧《星际旅行》中的企业号星舰(USS Enterprise NCC-1701)命名,可见美国对航天飞机赋予了多么重要的意义。

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企业号原型机

企业号航天飞机是当时世界上结构最精密,最复杂的飞机,使用了3500个系统,250万个零件,底部装有31000块隔热瓦,全部手工安装,可以抵御返回地球的3000度高温,而隔热瓦这种黑科技,是航天飞机返回地球最重要的保障。

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实际上,航天飞机并不只有一架飞机,而是一个系统,由三个部分组成,一是轨道飞行器,即航天飞机本体,二是固体火箭推进器,就是两根白色的火箭,三是外挂燃料箱,即中间粗大的橙色柱状物。

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航天飞机系统

其中这两根白色的火箭推进器,在升空中抛射后,会掉入海中,然后会被打捞,再次回收利用。

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推进器分离

而航天飞机是名副其实的“运力王”,除了企业号原型机,美国NASA一共先后研制了6架航天飞机。执行了135次任务,将852个人(次)带上了地球近地轨道。

而每架航天飞机可反复使用75-100次,看上去很经济,但实际上,整个航天飞机项目的投资为2285亿美金,这已经超过了阿波罗登月计划10年的整体花费(相当于同期1600亿)。所以航天飞机是名副其实的金钱无底洞。

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飞行的美金

到目前为止,全世界也只有美国和前苏联发展过航天飞机,并且前苏联的暴风雪号,由于资金问题,从未真正投入过使用过,可以说,世界目前只有美国有航天飞机使用经验。

挑战者号事故(第一次事故)

美国的航天飞机,在1981年首次投入使用后,之后的6年都运转良好,也验证了航天飞机是一种非常高效的运载器,直到1986年发生了挑战者号事故,注意,这只是第一次事故,NASA的隐瞒行为从这里就开始了。

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发射前的挑战者号

首先,挑战者号的发射一波三折,发射之前就遇到了很多问题,首先是由于天气等一系列因素,发射时间一调再调,到了发射当天,航天飞机的密封指示器又出了故障。

故障排除后,工作人员发现外部舱门的闭合装置又出了问题,好不容易修好后,跑道上的侧风又超过了发射极限,只好再一次推迟到第二天。

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等待发射的挑战者号

第二天的天气非常寒冷,气温低至-0.5度,这是允许发射的最低温度,过低的温度让莫顿·塞奥科公司的一名工程师罗杰·博伊斯乔利 (Roger Boisjoly)感到担心。

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该公司是制造航天飞机固定火箭的承包商,就是航天飞机的两根外挂白色火箭,因为NASA并不制造航天飞机,全部由全球几千家供应商提供零件,再授权波音公司组装,这名工程师担心的是之前和NASA高层就讨论过,如果气温过低他们公司提供的火箭推进器O型橡胶密封圈就会失去弹性,因为这个密封圈的最佳工作温度是11.7度,如果温度过低,密封圈的密封性能将受到影响,应该继续推迟发射,直到天气转好。

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黑色为火箭O型密封圈

但意外的是,这家供应商的高层通过和NASA的讨论,否定了博伊斯乔利的决议,认为密封圈在-0.5度的情况下不会出现问题,所以NASA决定继续发射,这就给后续的灾难埋下了隐患。

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由于当时是1月份,整个发射场都处于冰雪覆盖之下,肯尼迪发射中心的除雪小组要对发射台和航天飞机除雪,以保证发射温度,他们在使用红外摄像机时发现,火箭左侧的推进器密封圈温度低至-13度,因为这一侧的火箭正好处于,液氧舱吹来的极寒空气中,让这个部位成为了航天飞机温度最低的地方。

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发射前航天飞机已结冰

而这个温度远低于O形密封圈的设计极限温度(-10度),但是这个信息他们并未上传给NASA的管理层,因为冰雪小组的主要任务是去除冰雪。

这个时候,工程师博伊斯乔利再次表达了自己的担心,他说发射时被震落的冰雪,可能会由SRB的排气喷射口引发吸入效应,于是NASA决定推迟一个小时,在中午温度高于0度的时候发射,但是却没有告知宇航员这一信息。

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挑战者号搭载了7名宇航员,5名男性,2名女性。

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挑战者7名成员

其中一名女性叫克丽斯塔·麦考利夫(Christa McAuliffe),她原本是一名高中教师。

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麦考利夫

麦考利夫从11000名申请者中胜出,登上了挑战者号,她将在太空对全美国几百万中学生进行直播上课,她在发射前还进行了演说,说希望在太空和全美国的学生们见面。

但谁也没想到的是这是她对公众说的最后一段话。

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麦考利夫的女儿拿着母亲当年的照片

挑战者号在中午11点38分发射。

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升空6秒后,一股黑灰色的烟雾从右侧火箭喷出,升空35秒,火箭接近了最大Q值(Max Q)。即飞行物能承受的最大气动压力,而这个时候火箭遇到了,最强烈的风切变,升空58秒,右侧火箭的一个接缝处开始冒出可燃气体。

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可燃气体

60秒,已经可以看到明显的火焰。

68秒,控制中心通知宇航员执行加速(NASA已意识到问题的严重)。

73秒,航天飞机解体爆炸,变成了一团白色的烟雾,

面对这突如其来的画面,任务控制中心,持续了十几秒的宁静,整个大厅鸦雀无声,而现场几千名群众和全美国几千万的电视观众,包括无数美国高中生在教室中目睹了这一恐怖的画面。

在航天飞机解体坠毁的过程中,更坚固的驾驶舱保留了整体,并处于慢速翻转的状态,据估计,当时有至少3名宇航员还存在意识,但10秒后,驾驶舱以334公里/小时的时速自由落体,落体瞬间的G值超过200G,这远远超过了人体能承受的最大G值(46G),所以10秒后所有的宇航员,应该全部失去意识。

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箭头处为驾驶舱

事后NASA协助美国海岸警卫队,进行了历史上最大规模的海面搜救行动,在1,600平方公里的海面和370米的海底,尽可能地去搜寻一切航天飞机的碎片,并按照形状全部放到巨型机库里。

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找到的所有碎片

而事后的调查发现,问题就出现在之前工程师博伊斯乔利提到的SRB密封圈上,正是由于温度过低,导致密封圈橡胶失效,发射过程中燃料泄露,航天飞机解体爆炸。

而这次事故除了SRB密封圈的失效,调查委员会指出NASA不完善的内控制度和决策机制,管理人员安全意识薄弱以及缺乏强大的安全文化,才是这起事故的主因。

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震惊的NASA工作人员

而NASA高层则认为是由于内部沟通机制不完善,并没有说明隐瞒信息这一行为。

而且航天飞机,并没有设置逃生系统,因为在设计期间,NASA曾表示航天飞机有高可靠性,不需要额外设计这一逃生系统。

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航天飞机设计师

尽管发生了如此重大的事故,但NASA似乎并没有从“挑战者”号身上吸取教训,相同的事故竟然能再一次发生。

哥伦比亚号事故(第二次事故)

时间过去了15年,人们似乎已经遗忘了挑战者号航天飞机事故,航天飞机又没有进行这方面的改进,无人知道。

2001年,哥伦比亚号要进行发射任务,但是由于一系列技术原因,该发射计划推迟了18次,从2001年1月一直推迟到2003年1月,期间出现了各种问题,这似乎不是什么好事情。

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哥伦比亚号发射前夜

上天好像一直在阻挠这次发射任务,到了最终确定的发射日,航天飞机又因为管道推进器出现问题而推迟。

实际上,哥伦比亚号在之前的一次任务,中间的外挂燃料箱(橙色粗壮火箭)连接航天飞机的支架上包裹了一层泡沫塑料,其中一部分剥落了,在升空过程中击中了航天飞机的左翼前缘,虽然是一块泡沫,但是在航天飞机升空中的高速中达到了800公里/小时,把航天飞机左翼撞出了一个直径7.5厘米的凹陷。

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但这次整个飞行任务没出现问题,宇航员也安全返回,最后NASA的安全团队评估后认为,泡沫塑料的撞击不会威胁到航天飞机的安全,因为每次发射几乎都会发生这样的小撞击,不会有大问题,不值得进行改进。

2003年1月16日这个推迟了2年之久的发射任务,终于要进行了,和挑战者号一样,也是7名宇航员登上了哥伦比亚号,发射日的当天,升空过程很顺利,航天飞机也按照预定的时间,和路线进入太空近地轨道。

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发射当天基本顺利

但是通过当天的录像回放,NASA的高速摄影小组发现,哥伦比亚号发射后的82秒,出现了和上一次任务一样的状况,连接支架上覆盖的一块泡沫又剥落了,击中了航天飞机的左翼前缘,但是这次的泡沫更大,大小相当于一个公文包。

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在太空中航天飞机隔热瓦破损

这样,航天飞机返回大气层的时候很危险,所以,当哥伦比亚号仍在轨道上执行任务的时候,NASA的任务管理团队就开始对这个洞进行评估。

但是令人惊奇的是,NASA的安全团队并没有做出任何补救计划,也没有告知宇航员这一问题,而是通知了宇航员按照既定时间返回,17天后,哥伦比亚航天飞机完成所有任务,开始返回。

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在返回时,机身底部的温度上升到1370度,隔热瓦开始发挥作用,但此时哥伦比亚号的左翼部分隔热瓦已经脱落,宇航员毫不知情。

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哥伦比亚号进入大气层

8点49分,哥伦比亚号达到了最高速度24.5马赫,温度高达2800度,整个航天飞机底部都是一团红色。

8点59分,机组成员报告航天飞机出现了液压控制失败,开始不受控制地滚转和偏航,宇航员们此时感到了事情的严重性。

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而通过地面的红外成像仪显示,航天飞机缺少隔热瓦一侧的机翼受热非常高,两边受热不均很可能导致机体结构达到极限而解体。

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红色部分温度相当高

果然,一分钟后,航天飞机解体,变成了几道闪光,所有的一切化为乌有,7名宇航员被瞬间汽化,极为惨烈。

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事后,搜救队找到了8000件碎片,而哥伦比亚号最大的一块残骸只有1.2米长。

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最大的一个残骸

这起事故的原因后来查明,就是之前的支架泡沫击中左翼,导致部分隔热瓦失效,返回大气层时,超高温气体从裂缝处进入机体,造成航天飞机最终解体。

之后美国航天飞机的发射任务被一再缩减,到了2011年,所有的航天飞机全部退出现役,不再使用,美国也终止了航天飞机开发计划。

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封存的航天飞机

惊人爆料

2013年,在哥伦比亚航天飞机事故发生后的10周年,NASA前飞行主管韦恩·哈尔(Wayne Hale)惊爆,当年哥伦比亚号在机翼受损后,NASA经过评估后就已经得出结论,航天飞机在返回地球时会有很大的可能解体坠毁,但是NASA的高层经过讨论后一致决定向宇航员及其他们的家属隐瞒这一事实。

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韦恩·哈尔

因为当时NASA认为,与其让宇航员知道实情后,在痛苦绝望和折磨中度过他们生命的最后时刻,还不如让他们在不知情的情况下突然死亡比较好。

哈尔回忆道,当时的飞行总指挥哈珀尔德(Jon Harpold)在会上说,你们都知道,对于隔热瓦受损,我们无能为力,所以如果真的发生事故,这样也能减轻他们的痛苦。

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Jon Harpold

但哈尔称,他现在将这一秘闻曝光,就是因为他希望将来NASA的高层,不会再犯他和同事们当年犯过的错误,而对于这一爆料,当时的NASA并没有做出任何回应,这似乎是验证了这一爆料。

什么是异常正常化,就是一件不正常的事情,随着时间流逝,被人们慢慢接受转变为正常,就像在高处工作,不使用安全措施的建筑工人,可能出现在那种场合的次数越多,越觉得这样很安全,可是一旦出事,就是致命一击。

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纽约当年的建筑工人

而哥伦比亚航天事故,因为泡沫撞击这种不正常现象,因为每次都没有出事,所以NASA认为撞击是很正常的一件事,而不去改进,永远要正视任何一个错误,哪怕它及其微小,因为都可能酿成大错。

NASA之所以未告知哥伦比亚号船员,是他们认为事故不可避免,不想让宇航员在痛苦和绝望中死去,但是如果告知宇航员,他们能否更加坦然地接受这一切呢,至少可以对心爱的人留下遗言,这是否是他们的一种权利呢。

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在太空中毫不知情的哥伦比亚成员

在这次事故中,哥伦比亚号停留在太空中长达17天,在这么长的时间里,一定有解决方案可以拯救他们,比如宇航员是否可以出舱维修隔热瓦,以及当时的国际空间站在轨,是否可以紧急发射俄罗斯的联盟号飞船实现转运,可能这些方案NASA都考虑过,觉得不可能就放弃了,但是当时这个消息是维持在,NASA高层的小圈子里的,这样就无法让更多的人参与救援,也就失去了最后拯救宇航员的机会。

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双航天飞机拯救方案

太空探索是一项很伟大的事业,是人类追求卓越的最佳体现,这一过程中会伴随着失败和牺牲,但不代表要以牺牲人类的生命为前提去追求某种目标。

一切以人为本,珍惜生命的太空探索才是最符合自然和人性的。

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美国七位宇航员死亡事件,美国航天宇航员事故

载人飞船返回地球失败,1400℃热气窜入机舱,7名宇航员瞬间融化

载人航天不仅成本高、技术难度大,也充满了风险。在成功发射第一颗卫星后,人类就开始尝试将宇航员送上太空,不过在最初我们人类并不知道生物在外太空会面临怎样的问题,生命是否能够在低重力、高辐射的外太空生存,所以第一个进入外太空的生物不是我们人类。在宇航员进入太空之前,科学家们发射了一些飞船,将一些动物发射到太空,如著名的 莱 卡狗就是第一个进入太空的“旅客”,不过莱卡狗最后并没有返回地球。随后美国发射了“水星-红石号”弹道式载人飞船将一只名为“哈姆”的黑猩猩送上太空并顺利返回地球。在1961年4月12日,世界上第一位宇航员加加林乘坐东方1号飞船完成环绕地球飞行一周后返回地球,这是我们人类第一次载人宇宙飞行。

随着 科技 的进步,人类进入外太空已经成为了一个常态,很多国家都有宇航员进入外太空的经历,这些宇航员在外太空飞行的时间也越来越长。与上世纪60-70年代的飞船相比,现在的飞船安全性也大大提高,太空飞行的风险有所降低。虽然如此,还是没法改变载人航天依旧是充满风险的项目,在 历史 上曾经出现多次事故。

在阿波罗载人登月计划后期,美国就开始着手研制可重复使用的飞船,在1981年4月12日,世界上第一架航天飞机哥伦比亚号发射升空,将2名宇航员约翰·杨和克里平送上太空。和之前的飞船相比,航天飞机这一种载人飞船的造型独特,外形看起来像是一架大型的三角翼飞机,在进入太空时像一般的飞船那样由火箭发射升空,但是在返回地球时可以滑翔飞行,像飞机那样着陆到机场。

按照设计指标,这一种航天飞机理论上可重复使用100次,希望通过重复使用来大大降低成本,但实际的情况却不尽人意。当航天飞机返回地球时会经过高温灼烧,所以需要投入大量的财力物力来对航天飞机进行检修,更换一些隔热层等设备,这也导致了航天飞机的使用成本非常高昂,单次发射的成本高达5亿美元,而在设计航天飞机之初的目标是每次发射成本不超过600万没有,显然没有达到预想中的能够降低发射成本的目标。除了成本高昂外,航天飞机本身也存在很大的风险,出现了2次严重的飞行事故。

在2003年1月16日“哥伦比亚”号航天飞机发射升空,在太空飞行了近半个月后,“哥伦比亚”号航天飞机在2003年2月1日返回地球,这时候意外出现了。当航天飞机高速进入大气层时,1400 的热空气窜入航天飞机机舱,飞船内的7名宇航员瞬间被融化,飞船也融化、解体了。

对于这一起事故,科学家的研究结论认为,航天飞机在发射升空后不久,燃料箱外脱落了多块泡沫碎片,有3块泡沫碎片击中了航天飞机,为航天飞机返回地球时被融化埋下了伏笔,不过NASA认为这些碎片撞击航天飞机不会导致航天事故的发生。后续的研究认为,可能是航天飞机的机身出现了孔洞或者是航天飞机的外部隔热瓦出现了损毁的情况,当它高速进入地球大气层时,超高温的热空气进入了航天飞机导致了航天飞机设备融化,最后发生解体事件。

可能有一些朋友感到疑惑,航天飞机这些飞行器在发射升空和返回地球时都穿过大气层,为什么在发射时不会出现燃烧现象,在返回时却会灼烧呢?

当航天飞机这些飞行器准备进入地球大气层时,它们的速度非常快,可以达到或者超过地球的第一宇宙速度7.9公里每秒,在空气中剧烈摩擦后温度会非常高,变成一个熊熊“火球”。随着飞船不断下降高度,空气密度越来越大,阻力越来越大,飞船的速度也会大大降低,这时候燃烧的现象也会结束。

而当飞船在发射升空时,虽然在地面空气密度很大,但是在地面起飞过程中,飞行器的速度非常慢,与空气摩擦产生的热量不足以让飞船燃烧起来。虽然随着飞船不断上升,速度会越来越快,但是由于在高空中空气密度越来越小,所以在高空中摩擦产生的热量也不足以让飞船燃烧起来。所以,除非火箭、飞船在发射时出现爆炸等情况,飞行器在发射升空时一般不会燃烧的。

美国七位宇航员死亡事件,美国航天宇航员事故

升空73秒后爆炸,7名宇航员化为灰烬,挑战者号事故有多可怕?

1961年4月12日 ,苏联发射运载火箭把当时27岁的尤里.加加林送上了太空,证明了用火箭进行载人航天是可行的。

1969年7月16日 ,美国发射土星五号运载火箭,把阿波罗11号任务的三名宇航员送上了月球,这也是运载火箭的高光时刻。

但当时一发土星五号的造价堪比一般核动力航母,美国纵然是金元帝国,也禁不起这么折腾,所以NASA开发了新一代太空运载工具。

它和运载火箭最大的区别,在于它能实现 小规模的重复利用 ,而且载荷也明显提高了,后来负责维修哈勃望远镜和组装国际空间站的任务,都是由航天飞机来完成的。

但21世纪的今天,为什么世界各国却放弃了航天飞机,降低发射成本的办法也变成了马斯克的可回收火箭呢?

因为这种曾令NASA引以为傲新设备,在诞生后不久就发生了 堪称载人航天 历史 上最严重的事故。

1986年1月28日,卡纳维拉尔角发射场迎来了 挑战者号航天飞机的第十次飞行任务,在万里晴空下, 是橘色和白色相间的挑战者号 ,以及它的7名机组成员和6.4千米之外的看台上的1000多名观众。

随着发射命令的下达,挑战者号在蒸汽环绕下徐徐升空,但谁也没想到,死神也在悄悄逼近。

升空73秒后,已经呈现曲线飞行的挑战者号发生了猛烈的爆炸解体, 7名宇航员在瞬间的高温和200G的过载中粉身碎骨 。

其中还包括一位名叫麦考利芙 的中学老师,她是被NASA幸运选中的 “平民宇航员” ,按照计划将在太空中为学生们授课。

然而作为主要负责机构的NASA,其实是知道挑战者号存在发射隐患的, 确切来说是9年前就知道了 。

因为挑战者号此次升空之前,已经经历了好几次任务延期, 而且发射当天黎明的气温也低至-13 ,导致挑战者号上挂满了冰柱 ,但NASA为了赶工期,只是进行了一些除冰作业就冒着风险让挑战者号在低温中起飞了。

后来的事故调查证明,正是这个决定导致了挑战者号升空73秒后的爆炸。

因为密封固体助推火箭尾部的O型橡胶环,是禁不住低温的, 它在低温下会变硬失去弹性 ,无法起到应有的密封作用。

结果在起飞一秒后,O型环就被烧毁了, 起飞68秒后,指挥中心还命令挑战者号加速 ,但此时航天飞机已上升至相当高度,风速远超地面。

于是5秒后,处于加速过程中的固体助推火箭尾部彻底泄露, 高温气体直接引爆了外挂舱里的燃料 ,挑战者号瞬间被爆炸产生的火球吞噬,随即化为碎片散落进下方的茫茫大海中。

35年后的今天,不论是以NASA为代表的各国官方航天局,还是以马斯克为代表的私人航天企业,都没有再开发过航天飞机了,仿佛它已经被扔进了 历史 的故纸堆里,连同它曾经的辉煌一同被遗忘。

但现如今的航空航天发展,其实大方向仍和当年的航天飞机差不多, 都是在开发重复利用技术降低成本 ,只是现在回收的是助推火箭和整流罩而已。

不过长远来看,化学动力火箭是肯定要被抛弃的,因为它们再怎么重复利用,也还是耗费了大量燃料把一小部分有效载荷送上了太空而已, 推力几乎全都用来克服地球引力了 。

只有材料技术取得重大突破,从地球同步轨道垂下若干条太空电梯到达地表或海面, 人类才算真正掌握了高效廉价离开的地球的方法 ,而且还不用忍受过载,因为太空电梯完全能以每秒1米的速度慢慢上升,直至抵达太空。