本文發表於《大眾科學》之前的部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
這是回顧美國太空梭專案30年曆程的三部分系列文章的第一部分。
“軌道飛行器是一種與以往任何太空飛行器都完全不同的飛行器。它是一個工作平臺、一個太空行走平臺、一個帶有機械臂的建築工地、一個實驗室、一個人員運輸工具。它是一種複雜的飛行器，在其效能的邊緣執行，容錯空間非常小，” 休斯頓約翰遜航天中心的專案經理約翰·夏農在三月份告訴《航空與航天》雜誌。
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圖片來源：美國國家航空航天局 (NASA)
當亞特蘭蒂斯號返回家園時，它將標誌著美國航天飛行中後登月時代的結束，以及美國本土進入太空能力的暫時中斷。在私人或公共部門的替代航天器和發射系統升空之前，美國宇航員將不得不搭乘俄羅斯的聯盟號飛船往返國際空間站 (ISS)——這種情況會讓任何冷戰戰士都難以置信地瞠目結舌。
宇宙中斷
這並非首次出現這樣的間歇期。在1975年最後一次阿波羅飛行和1981年首次航天飛機發射之間，美國沒有可用的航天器將人類送入太空。但與當時正在開發太空梭的中斷不同，目前尚不清楚美國國家航空航天局 (NASA) 將採取什麼途徑重返載人航天業務。
直到 2010 年 2 月，太空梭時代之外的載人任務的未來，無論是在軌道上還是超出軌道到月球和其他天體的未來，看起來都很有希望。2004 年由喬治·W·布什總統宣佈的“星座計劃”及其獵戶座載人艙和阿瑞斯助推器本應取代太空梭，並採用更安全的航天器，並能夠在十年末之前離開近地軌道，運送宇航員前往月球及更遠的地方。唉，該計劃於去年被奧巴馬政府取消。此後，國會基本上覆活了獵戶座的許多要素，並在五月份批准建造類似阿波羅號的、以獵戶座為基礎的，但被平淡地重新命名為“多用途載人飛行器”，並開發一個同樣富有想象力的重型運載火箭，稱為“太空發射系統”（幾乎就像是為了避免引起預算削減者的注意）。然而，去哪裡和何時去的計劃仍然像經濟一樣不確定。
至於如何將人員和物資往返國際空間站，NASA 目前將希望寄託在私營部門。企業家埃隆·馬斯克的 SpaceX 公司不僅為其飛行器取了更性感的名稱——獵鷹 9 號助推器和龍式載人及貨運艙——而且自 2010 年 12 月首次發射以來，該系統已顯示出令人鼓舞的結果，龍式飛船繞地球飛行了兩圈併成功再入並回收。根據該公司的發射清單，SpaceX 計劃在 2012 年向國際空間站發射首次補給任務。馬斯克在四月份的公司新聞稿中表示，一個人類機組人員將於 2014 年跟進。
它像宇宙飛船一樣環繞軌道飛行，像飛機一樣著陸
1972 年，美國是一個登月國家。它擁有能夠將人類往返我們最近的鄰近世界的航天器和硬體，NASA 準備至少再進行三次飛行。但公眾的認可和預算緊張的政府認為這一行動已經結束。理查德·尼克松總統不喜歡登月計劃，他取消了阿波羅計劃，並讓美國走上建造可重複使用、重型太空飛機的道路，這將使進入近地軌道幾乎成為例行公事。儘管阿波羅號可以載人往返月球，但太空梭可以將數噸貨物送入軌道，配備一個用於在軌建造的機械臂，可以在機場著陸並完全可重複使用。它還將為宇航員提供更大的生活空間，配備廁所和讓宇航員伸展和漂浮的空間，這些都是在狹小飛船中的登月者只能夢想的奢侈品。
現實世界中的太空梭在完全可重複使用性方面有所不足（其外部燃料箱被丟棄），但這仍然與任何國家進入軌道的方式大相徑庭。這種帶有由易碎的再入瓷磚組成的再入熱防護外殼的翼狀飛行器也考慮到軍事任務進行了配置。五角大樓正在建造將安裝在太空梭有效載荷艙內的機密監視衛星。它長 18 米，寬 4.5 米，是為了滿足國家偵察辦公室的要求而建造的，該辦公室希望確保空軍最大的衛星可以搭載。甚至還有計劃不僅從佛羅里達州發射，還從加利福尼亞州范登堡空軍基地發射到極地軌道（間諜衛星飛行的軌道），但由於 1986 年挑戰者號災難以及其他技術問題，該計劃被終止。
美國國家航空航天局 (NASA) 在 1973 年至 1974 年間在其天空實驗室空間站上耗盡了剩餘的阿波羅號硬體，白宮開始探索的不是月球表面，而是 1975 年高調宣傳的阿波羅號-聯盟號交會中與蘇聯的冷戰軌道緩和。與此同時，在地面上，該機構的工程師正忙於將現成的技術與新技術和材料混合搭配，以製造一種易於維護和改裝的飛行器，該飛行器具有較短的週轉時間，可以每年多次例行發射和著陸。到 1981 年，太空梭哥倫比亞號準備首次進入軌道。美國重返太空，儘管是在近地軌道。
儘管最初的太空梭試飛被認為是成功的，但設計上的弱點開始顯現。當 STS 1 號（由資深宇航員指揮官約翰·楊和飛行員羅伯特·克里彭駕駛的首次飛行）返回時，人們發現16 塊瓷磚丟失，148 塊損壞。如果這種破損發生在關鍵區域，可能會導致太空梭和機組人員在再入大氣層時燒燬。在整個計劃中，脆弱的隔熱板、表面和覆蓋物因冰、泡沫和其他在發射時被飛行器甩出的碎片而損壞的問題一直困擾著該計劃，並從令人擔憂的問題發展到 2003 年哥倫比亞號失事的致命失敗。
當然，在此之前，1986 年發生了挑戰者號災難，隨著它的隕落，太空梭系統開始被批評家嘲笑為只不過是一種不合理的高風險機器，它過於昂貴、過於複雜、不可靠的太空卡車，每年只能爬升到 3,300 公里左右的近地軌道六次左右。自 1981 年以來，美國國家航空航天局 (NASA) 的太空梭機隊已執行了 134 次任務，平均每年 4.5 次，其中包括一次剩餘的飛行（定於 7 月 8 日發射）。
第一夫人：1983 年 6 月發射的挑戰者號搭載了五名宇航員。這次任務標誌著美國女性莎莉·賴德首次進入太空。圖為：賴德在飛行甲板上的飛行員座椅上監控控制面板。圖片來源：美國國家航空航天局
撇開缺點和災難不談，在它的任期內，除了其最廣為人知和有記載的成就（運輸人員和物資以貢獻超過十年的價值 1000 億美元的國際空間站的建設）之外，該太空運輸系統還完成了一系列重要目標。但在國際空間站之前，當評論家說美國有一艘宇宙飛船，但無處可去時，太空梭機組人員正忙於進行其他首創和嘗試。太空梭時代在國際空間站之外的亮點也是太空梭專案遺產中的重要里程碑——不幸的是，災難也是如此。
明天，第二部分——美國國家航空航天局致命的現實檢驗