穿梭机——太空旅行的新工具
如雷的吼声使数哩以内的地面为之震动，世界第一艘可以再用的太空船，哥伦比亚号，从美国佛罗里达州的加纳维鲁角发射台像火箭般升空而去。当时是一九八一年四月十二日，刚好是苏联太空人尤利·加格连首次驾驶太空船飞行之后二十年。经过五十四小时半和环绕地球轨道三十六周之后，太空船冲过灼热的大气层，按照预定的时间和地点在加州一个干涸的湖床上着陆。
这项壮观的伟举是十年来的发展和耗费百亿美元的结果。它被誉为“打开太空探险的新纪元。”对一个在科技方面陷入自我怀疑的国家说来，有人将这件事描述为“一服兴奋剂”。其他的人则对此怀着复杂的心情，说此举“浪费大量金钱。”
何以各方面的反应不一呢？事实上，太空穿梭机是什么？它有什么用途？为此付出奇昂的代价是值得的吗？
为什么需要太空穿梭机？
在以往，所有太空船都是由火箭发射的，火箭随后在大气层中烧毁或坠落海洋深处。甚至最昂贵的太空船本身通常只是往返航行一次就要收藏在博物馆中。但是正式定名为太空运输系统（Space Transport System，简称‘STS’）的太空穿梭机就截然不同，该系统的中心部分是一队轨道船，第一艘是哥伦比亚号，它是从一七九零年美国第一艘环游世界的邮船得名的。太空穿梭机曾被描述为太空货船或货车，它可以多次往返航行太空，甚至达到百次之多。这种新工具在理论上是要使太空飞行更加符合经济原则。
它担任什么工作？
由于载货量达六万五千磅，轨道船可把通讯、科学和军事卫星以及其他装置如望远镜、摄影机甚至整间实验室等送入太空。它也能运送专家们到太空主持实验、研究天体、地球和从事服务工作，例如修理或补救有毛病的装置等。将来它也许能够运送人和器材进入轨道，利用太阳能或在太空的无重状态下建造太空站。为了实现这一切目的，美国国家航空及太空总署(NASA)现正着手增建三艘轨道船，每艘需费五亿美元——挑战者号、发现号和阿特兰提斯号——以求在一九八零年代中叶可以每年定期航行三十至四十次，在一九九零年代也许可达五十次。
系统概要
长达一百二十二英尺（三十七米）、重八十吨的轨道船哥伦比亚号看起来好像有对笨重三角翼的喷射机，它的翼幅达七十八英尺（二十三米）。尾部是三副历来最强力的火箭引擎。引擎一起操作所发出的电量超过照明整个纽约州的电量。可是，除了喷气部分之外，这些引擎大约只有五英尺（一米半）高。甚至它那个等于油箱大小的燃料唧筒的力量也等于二十八辆柴油火车机车。为了发展这些高性能的引擎，现代科技实际上已殚精竭力，而引擎方面的故障乃是使原定在一九七八年初的哥伦比亚号处女航延期的原因之一。
在发射台上，轨道船附着一个十五层高的庞大外部燃料箱，箱内藏有八百吨液体氧和液体氢。但这么巨量的燃料只能供应轨道船的三个主要引擎九分钟之用。可是，这三个引擎虽属强力，要把这一切重量升入太空还是力有未逮。因此在燃料箱两旁附加两枝固体燃料辅助火箭。火箭形如超巨型画笔，内藏二百万磅铝粉，——与烟花所用的爆炸粉无异——所发出的推动力比主要引擎强五倍。它们是前所未有的固体燃料火箭，并且是初次在有人的太空船上使用。
升空
在发射时候，轨道船的主要引擎首先发动。几秒钟之后，辅助火箭发出爆炸性的推动力，轨道船开始缓慢地上升。两分钟后，辅助火箭的燃料已经耗尽，于是以微小的爆炸把它们从燃料箱推开。它们坠下时自动张开三个巨型降落伞，使这些价值一千八百万美元的火箭缓缓降落在下面的海洋上。这时有两艘特制的船，释放号和自由号，正在目标地点等待它们降落时将之拖回岸上。这些辅助火箭可以再度使用二十次左右，每次需费一千三百万美元。
升空之后九分钟，外部燃料箱的燃料亦已用完，这时太空穿梭机已达到七十二英里（一百二十千米）高的空中。这时燃料箱必需抛弃，重力场会把它拉回地球，在重返大气层时热力会将之烧毁，残骸散落在印度洋上。这个价值三百万美元的燃料箱乃是唯一不能再用的部分。重修的费用比箱本身的价值更高。
哥伦比亚号这时独力滑翔。船上的轨道操纵系统两副尚未使用的引擎开始发动，使哥伦比亚号进入地球上空一百五十英里（二百四十千米）的圆形轨道。
在轨道上
在操纵室内，两位驾驶员正留意观看船上五副电脑附着的一千四百个开关掣和继电器以及三个电视幕上的命令。事实上，从升空之前九分钟至着陆前的刹那，穿梭机的飞行是受电脑控制的。这项控制系统称为“四重复式系统”：四副主要电脑处理同一资料，它们必需提供同一答案。在答案并不一致时，它们会以多数取决。倘若难题仍未解决，则第五副或后备电脑便会开动作出最后决定。它们的庞大记忆系统可容纳一亿三千四百万位点的资料，在飞行遇上困难时每秒钟可作三十二万五千次演算。
第一次飞行的主要目的之一是要在太空试验货物仓的门。门的内里有四块放热板，这些放热板必须在太空中直接散放船内电子装置所产生的热力。经过试验以及检查若干航行系统之后，哥伦比亚号于是准备重返地球。
重返大气层
为了防止哥伦比亚号经历到燃料箱在返回大气层时的同一遭遇，它的外表有百分之七十受三万一千块矽质隔热瓦片所保护，这些瓦片可以抵抗从大气层摩擦所产生的华氏2,500°（摄氏1,370°）高热。制造每块可以再用的隔热瓦片所受的挑战与制造三副主要引擎的挑战一般巨大。这些瓦片没有两块完全相同，设计和切片由电脑控制，再以人手像巨大的拼图玩具一般黏合起来，瓦片在安装和试验时所遭遇的种种巨大难题乃是计划受到阻延的另一主要原因。
哥伦比亚号降落时先以腹部朝地落下，到达地球之上的八十英里（一百三十千米）高空时瓦片开始烧至赤热，机身周围的火焰隔绝了一切无线电通讯。哥伦比亚号有十六分钟与外界隔绝而单独作危险飞行，地面控制员屏息等待。在摩哈比沙漠等待的群众亦然。
突然之间传来音爆——两声巨响宣示哥伦比亚号已通过大气层而正在安全降落中。大约一分钟后，万人仰望的八十吨重穿梭机以比一般飞机陡峭七倍的角度下降，准备着陆。滑行轮放下之后数秒，它以二百一十五英里（三百五十千米）的时速在湖床上着陆。“欢迎哥伦比亚号归来！大成功，大成功！”飞行控制中心通讯员高呼。太空穿梭机的首次飞行遂告结束。
有实际价值吗？
太空运输系统(STS)的经济利益是以穿梭机队在一九七九年至一九九零年之间每年作五十次左右的飞行计划为基础的。倘若每年只能作三十次飞行，则每次飞行的费用与传统的火箭相同。现时，在计划中所需的飞行一年不超过二十次，将来是否需求更大尚未分晓。其中有三分之一的飞行是军方预约的，事实上，据说若非为了军事用途，穿梭机计划也许早已放弃了。不少人害怕这其实是以民用事业作为幌子的军备扩张。
有些人甚至从科学观点看来也感到失望。美国国家航空及太空总署彗星科学研究组主席约瑟·维域加说：“这将我国的太空科学计划差不多完全破坏了。”因为“完成［穿梭机］的金钱是从其他科学计划经费挪移过去的。”由于剩下作为其他方面发展的金钱不多，以致NASA被迫担任为别人运货的太空货车司机的平凡角色。
虽然一方面称赞STS是“一项值得发展和富于生产力的计划”，一群科学家在《美国艺术和科学学会公报》上声称，这项计划并没有解答任何“物理学上的基本原则、短期的生物学上的问题和音响技术上的疑问。”“相反地，”美国华盛顿州的世界监察协会会长李斯特·布朗说，“许多紧急的难题正受到漠视。”他列举的实例如农地侵蚀和国家债务等。
毫无疑问，哥伦比亚号首次飞行的顺利乃是科技上的极大成就。为了这缘故，不少人认为穿梭机所展开的太空旅行新工具将会意味到人类有较佳的前途。可是，在初度飞行所产生的乐观情绪下降之后，人便会有许多机会对这种最复杂的人造飞行工具重新加以考虑和估计了。
［第13页的图片］
太空穿梭机
三个主要火箭引擎的发电能力等于胡佛水坝的23倍
遥远操纵器使人造卫星、太空实验室和其他装置展开操作
耗资三百万美元的空燃料箱在升空九分钟之后即行抛弃
机上的电脑每秒钟可以演算325,000次之多
火箭使轨道船速度减慢至时速14,000英里（22,000千米），以40度角冲回大气层
矽质隔热瓦片在冲回大气层时可抵受华氏2,500°（摄氏1,370°）以上的高热
辅助火箭所发出的推动力等于25架珍宝喷射机
以时速200英里（320千米）的速度在指定的跑道上着陆