本文发表于《大众科学》之前的博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
这是回顾美国航天飞机项目30年历程的三部分系列文章的第一部分。
“轨道飞行器是一种与以往任何太空飞行器都完全不同的飞行器。它是一个工作平台、一个太空行走平台、一个带有机械臂的建筑工地、一个实验室、一个人员运输工具。它是一种复杂的飞行器，在其性能的边缘运行，容错空间非常小，” 休斯顿约翰逊航天中心的项目经理约翰·香农在三月份告诉《航空与航天》杂志。
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图片来源：美国国家航空航天局 (NASA)
当亚特兰蒂斯号返回家园时，它将标志着美国航天飞行中后登月时代的结束，以及美国本土进入太空能力的暂时中断。在私人或公共部门的替代航天器和发射系统升空之前，美国宇航员将不得不搭乘俄罗斯的联盟号飞船往返国际空间站 (ISS)——这种情况会让任何冷战战士都难以置信地瞠目结舌。
宇宙中断
这并非首次出现这样的间歇期。在1975年最后一次阿波罗飞行和1981年首次航天飞机发射之间，美国没有可用的航天器将人类送入太空。但与当时正在开发航天飞机的中断不同，目前尚不清楚美国国家航空航天局 (NASA) 将采取什么途径重返载人航天业务。
直到 2010 年 2 月，航天飞机时代之外的载人任务的未来，无论是在轨道上还是超出轨道到月球和其他天体的未来，看起来都很有希望。2004 年由乔治·W·布什总统宣布的“星座计划”及其猎户座载人舱和阿瑞斯助推器本应取代航天飞机，并采用更安全的航天器，并能够在十年末之前离开近地轨道，运送宇航员前往月球及更远的地方。唉，该计划于去年被奥巴马政府取消。此后，国会基本上复活了猎户座的许多要素，并在五月份批准建造类似阿波罗号的、以猎户座为基础的，但被平淡地重新命名为“多用途载人飞行器”，并开发一个同样富有想象力的重型运载火箭，称为“太空发射系统”（几乎就像是为了避免引起预算削减者的注意）。然而，去哪里和何时去的计划仍然像经济一样不确定。
至于如何将人员和物资往返国际空间站，NASA 目前将希望寄托在私营部门。企业家埃隆·马斯克的 SpaceX 公司不仅为其飞行器取了更性感的名称——猎鹰 9 号助推器和龙式载人及货运舱——而且自 2010 年 12 月首次发射以来，该系统已显示出令人鼓舞的结果，龙式飞船绕地球飞行了两圈并成功再入并回收。根据该公司的发射清单，SpaceX 计划在 2012 年向国际空间站发射首次补给任务。马斯克在四月份的公司新闻稿中表示，一个人类机组人员将于 2014 年跟进。
它像宇宙飞船一样环绕轨道飞行，像飞机一样着陆
1972 年，美国是一个登月国家。它拥有能够将人类往返我们最近的邻近世界的航天器和硬件，NASA 准备至少再进行三次飞行。但公众的认可和预算紧张的政府认为这一行动已经结束。理查德·尼克松总统不喜欢登月计划，他取消了阿波罗计划，并让美国走上建造可重复使用、重型太空飞机的道路，这将使进入近地轨道几乎成为例行公事。尽管阿波罗号可以载人往返月球，但航天飞机可以将数吨货物送入轨道，配备一个用于在轨建造的机械臂，可以在机场着陆并完全可重复使用。它还将为宇航员提供更大的生活空间，配备厕所和让宇航员伸展和漂浮的空间，这些都是在狭小飞船中的登月者只能梦想的奢侈品。
现实世界中的航天飞机在完全可重复使用性方面有所不足（其外部燃料箱被丢弃），但这仍然与任何国家进入轨道的方式大相径庭。这种带有由易碎的再入瓷砖组成的再入热防护外壳的翼状飞行器也考虑到军事任务进行了配置。五角大楼正在建造将安装在航天飞机有效载荷舱内的机密监视卫星。它长 18 米，宽 4.5 米，是为了满足国家侦察办公室的要求而建造的，该办公室希望确保空军最大的卫星可以搭载。甚至还有计划不仅从佛罗里达州发射，还从加利福尼亚州范登堡空军基地发射到极地轨道（间谍卫星飞行的轨道），但由于 1986 年挑战者号灾难以及其他技术问题，该计划被终止。
美国国家航空航天局 (NASA) 在 1973 年至 1974 年间在其天空实验室空间站上耗尽了剩余的阿波罗号硬件，白宫开始探索的不是月球表面，而是 1975 年高调宣传的阿波罗号-联盟号交会中与苏联的冷战轨道缓和。与此同时，在地面上，该机构的工程师正忙于将现成的技术与新技术和材料混合搭配，以制造一种易于维护和改装的飞行器，该飞行器具有较短的周转时间，可以每年多次例行发射和着陆。到 1981 年，航天飞机哥伦比亚号准备首次进入轨道。美国重返太空，尽管是在近地轨道。
尽管最初的航天飞机试飞被认为是成功的，但设计上的弱点开始显现。当 STS 1 号（由资深宇航员指挥官约翰·杨和飞行员罗伯特·克里彭驾驶的首次飞行）返回时，人们发现16 块瓷砖丢失，148 块损坏。如果这种破损发生在关键区域，可能会导致航天飞机和机组人员在再入大气层时烧毁。在整个计划中，脆弱的隔热板、表面和覆盖物因冰、泡沫和其他在发射时被飞行器甩出的碎片而损坏的问题一直困扰着该计划，并从令人担忧的问题发展到 2003 年哥伦比亚号失事的致命失败。
当然，在此之前，1986 年发生了挑战者号灾难，随着它的陨落，航天飞机系统开始被批评家嘲笑为只不过是一种不合理的高风险机器，它过于昂贵、过于复杂、不可靠的太空卡车，每年只能爬升到 3,300 公里左右的近地轨道六次左右。自 1981 年以来，美国国家航空航天局 (NASA) 的航天飞机机队已执行了 134 次任务，平均每年 4.5 次，其中包括一次剩余的飞行（定于 7 月 8 日发射）。
第一夫人：1983 年 6 月发射的挑战者号搭载了五名宇航员。这次任务标志着美国女性莎莉·赖德首次进入太空。图为：赖德在飞行甲板上的飞行员座椅上监控控制面板。图片来源：美国国家航空航天局
撇开缺点和灾难不谈，在它的任期内，除了其最广为人知和有记载的成就（运输人员和物资以贡献超过十年的价值 1000 亿美元的国际空间站的建设）之外，该太空运输系统还完成了一系列重要目标。但在国际空间站之前，当评论家说美国有一艘宇宙飞船，但无处可去时，航天飞机机组人员正忙于进行其他首创和尝试。航天飞机时代在国际空间站之外的亮点也是航天飞机项目遗产中的重要里程碑——不幸的是，灾难也是如此。
明天，第二部分——美国国家航空航天局致命的现实检验