穿梭機——太空旅行的新工具
如雷的吼聲使數哩以内的地面為之震動，世界第一艘可以再用的太空船，哥倫比亞號，從美國佛羅里達州的加納維魯角發射台像火箭般升空而去。當時是一九八一年四月十二日，剛好是蘇聯太空人尤利·加格連首次駕駛太空船飛行之後二十年。經過五十四小時半和環繞地球軌道三十六周之後，太空船衝過灼熱的大氣層，按照預定的時間和地點在加州一個乾涸的湖床上着陸。
這項壯觀的偉舉是十年來的發展和耗費百億美元的結果。它被譽為“打開太空探險的新紀元。”對一個在科技方面陷入自我懷疑的國家説來，有人將這件事描述為“一服興奮劑”。其他的人則對此懷着複雜的心情，説此舉“浪費大量金錢。”
何以各方面的反應不一呢？事實上，太空穿梭機是甚麽？它有甚麽用途？為此付出奇昂的代價是值得的嗎？
為甚麽需要太空穿梭機？
在以往，所有太空船都是由火箭發射的，火箭隨後在大氣層中燒毁或墜落海洋深處。甚至最昂貴的太空船本身通常只是往返航行一次就要收藏在博物館中。但是正式定名為太空運輸系統（Space Transport System，簡稱‘STS’）的太空穿梭機就截然不同，該系統的中心部分是一隊軌道船，第一艘是哥倫比亞號，它是從一七九零年美國第一艘環遊世界的郵船得名的。太空穿梭機曾被描述為太空貨船或貨車，它可以多次往返航行太空，甚至達到百次之多。這種新工具在理論上是要使太空飛行更加符合經濟原則。
它擔任甚麽工作？
由於載貨量達六萬五千磅，軌道船可把通訊、科學和軍事衛星以及其他裝置如望遠鏡、攝影機甚至整間實驗室等送入太空。它也能運送專家們到太空主持實驗、研究天體、地球和從事服務工作，例如修理或補救有毛病的裝置等。將來它也許能够運送人和器材進入軌道，利用太陽能或在太空的無重狀態下建造太空站。為了實現這一切目的，美國國家航空及太空總署(NASA)現正着手增建三艘軌道船，每艘需費五億美元——挑戰者號、發現號和阿特蘭提斯號——以求在一九八零年代中葉可以每年定期航行三十至四十次，在一九九零年代也許可達五十次。
系統概要
長達一百二十二英尺（三十七米）、重八十噸的軌道船哥倫比亞號看起來好像有對笨重三角翼的噴射機，它的翼幅達七十八英尺（二十三米）。尾部是三副歷來最強力的火箭引擎。引擎一起操作所發出的電量超過照明整個紐約州的電量。可是，除了噴氣部分之外，這些引擎大約只有五英尺（一米半）高。甚至它那個等於油箱大小的燃料唧筒的力量也等於二十八輛柴油火車機車。為了發展這些高性能的引擎，現代科技實際上已殫精竭力，而引擎方面的故障乃是使原定在一九七八年初的哥倫比亞號處女航延期的原因之一。
在發射台上，軌道船附着一個十五層高的龐大外部燃料箱，箱内藏有八百噸液體氧和液體氫。但這麽巨量的燃料只能供應軌道船的三個主要引擎九分鐘之用。可是，這三個引擎雖屬強力，要把這一切重量升入太空還是力有未逮。因此在燃料箱兩旁附加兩枝固體燃料輔助火箭。火箭形如超巨型畫筆，内藏二百萬磅鋁粉，——與煙花所用的爆炸粉無異——所發出的推動力比主要引擎強五倍。它們是前所未有的固體燃料火箭，並且是初次在有人的太空船上使用。
升空
在發射時候，軌道船的主要引擎首先發動。幾秒鐘之後，輔助火箭發出爆炸性的推動力，軌道船開始緩慢地上升。兩分鐘後，輔助火箭的燃料已經耗盡，於是以微小的爆炸把它們從燃料箱推開。它們墜下時自動張開三個巨型降落傘，使這些價值一千八百萬美元的火箭緩緩降落在下面的海洋上。這時有兩艘特製的船，釋放號和自由號，正在目標地點等待它們降落時將之拖回岸上。這些輔助火箭可以再度使用二十次左右，每次需費一千三百萬美元。
升空之後九分鐘，外部燃料箱的燃料亦已用完，這時太空穿梭機已達到七十二英里（一百二十千米）高的空中。這時燃料箱必需抛棄，重力場會把它拉回地球，在重返大氣層時熱力會將之燒毁，殘骸散落在印度洋上。這個價值三百萬美元的燃料箱乃是唯一不能再用的部分。重修的費用比箱本身的價值更高。
哥倫比亞號這時獨力滑翔。船上的軌道操縱系統兩副尚未使用的引擎開始發動，使哥倫比亞號進入地球上空一百五十英里（二百四十千米）的圓形軌道。
在軌道上
在操縱室内，兩位駕駛員正留意觀看船上五副電腦附着的一千四百個開關掣和繼電器以及三個電視幕上的命令。事實上，從升空之前九分鐘至着陸前的剎那，穿梭機的飛行是受電腦控制的。這項控制系統稱為“四重複式系統”：四副主要電腦處理同一資料，它們必需提供同一答案。在答案並不一致時，它們會以多數取決。倘若難題仍未解決，則第五副或後備電腦便會開動作出最後決定。它們的龐大記憶系統可容納一億三千四百萬位點的資料，在飛行遇上困難時每秒鐘可作三十二萬五千次演算。
第一次飛行的主要目的之一是要在太空試驗貨物倉的門。門的内裏有四塊放熱板，這些放熱板必須在太空中直接散放船内電子裝置所産生的熱力。經過試驗以及檢查若干航行系統之後，哥倫比亞號於是準備重返地球。
重返大氣層
為了防止哥倫比亞號經歷到燃料箱在返回大氣層時的同一遭遇，它的外表有百分之七十受三萬一千塊矽質隔熱瓦片所保護，這些瓦片可以抵抗從大氣層摩擦所産生的華氏2,500°（攝氏1,370°）高熱。製造每塊可以再用的隔熱瓦片所受的挑戰與製造三副主要引擎的挑戰一般巨大。這些瓦片沒有兩塊完全相同，設計和切片由電腦控制，再以人手像巨大的拼圖玩具一般黏合起來，瓦片在安裝和試驗時所遭遇的種種巨大難題乃是計劃受到阻延的另一主要原因。
哥倫比亞號降落時先以腹部朝地落下，到達地球之上的八十英里（一百三十千米）高空時瓦片開始燒至赤熱，機身周圍的火焰隔絶了一切無線電通訊。哥倫比亞號有十六分鐘與外界隔絶而單獨作危險飛行，地面控制員屏息等待。在摩哈比沙漠等待的群衆亦然。
突然之間傳來音爆——兩聲巨響宣示哥倫比亞號已通過大氣層而正在安全降落中。大約一分鐘後，萬人仰望的八十噸重穿梭機以比一般飛機陡峭七倍的角度下降，準備着陸。滑行輪放下之後數秒，它以二百一十五英里（三百五十千米）的時速在湖床上着陸。“歡迎哥倫比亞號歸來！大成功，大成功！”飛行控制中心通訊員高呼。太空穿梭機的首次飛行遂告結束。
有實際價值嗎？
太空運輸系統(STS)的經濟利益是以穿梭機隊在一九七九年至一九九零年之間每年作五十次左右的飛行計劃為基礎的。倘若每年只能作三十次飛行，則每次飛行的費用與傳統的火箭相同。現時，在計劃中所需的飛行一年不超過二十次，將來是否需求更大尚未分曉。其中有三分之一的飛行是軍方預約的，事實上，據説若非為了軍事用途，穿梭機計劃也許早已放棄了。不少人害怕這其實是以民用事業作為幌子的軍備擴張。
有些人甚至從科學觀點看來也感到失望。美國國家航空及太空總署彗星科學研究組主席約瑟·維域加説：“這將我國的太空科學計劃差不多完全破壞了。”因為“完成［穿梭機］的金錢是從其他科學計劃經費挪移過去的。”由於剩下作為其他方面發展的金錢不多，以致NASA被迫擔任為别人運貨的太空貨車司機的平凡角色。
雖然一方面稱讚STS是“一項值得發展和富於生産力的計劃”，一群科學家在《美國藝術和科學學會公報》上聲稱，這項計劃並沒有解答任何“物理學上的基本原則、短期的生物學上的問題和音響技術上的疑問。”“相反地，”美國華盛頓州的世界監察協會會長李斯特·布朗説，“許多緊急的難題正受到漠視。”他列舉的實例如農地侵蝕和國家債務等。
毫無疑問，哥倫比亞號首次飛行的順利乃是科技上的極大成就。為了這緣故，不少人認為穿梭機所展開的太空旅行新工具將會意味到人類有較佳的前途。可是，在初度飛行所産生的樂觀情緒下降之後，人便會有許多機會對這種最複雜的人造飛行工具重新加以考慮和估計了。
［第13頁的圖片］
太空穿梭機
三個主要火箭引擎的發電能力等於胡佛水壩的23倍
遙遠操縱器使人造衛星、太空實驗室和其他裝置展開操作
耗資三百萬美元的空燃料箱在升空九分鐘之後即行抛棄
機上的電腦每秒鐘可以演算325,000次之多
火箭使軌道船速度減慢至時速14,000英里（22,000千米），以40度角衝回大氣層
矽質隔熱瓦片在衝回大氣層時可抵受華氏2,500°（攝氏1,370°）以上的高熱
輔助火箭所發出的推動力等於25架珍寶噴射機
以時速200英里（320千米）的速度在指定的跑道上着陸