STS-1：哥伦比亚号的首次轨道试飞

1981年4月12日，指令长约翰·杨与驾驶员罗伯特·克里彭乘“哥伦比亚”号航天飞机从佛罗里达肯尼迪航天中心升空，执行STS-1任务。两天后，轨道器在加利福尼亚爱德华兹空军基地降落，完成航天飞机计划的首次轨道飞行。

STS-1是四次轨道飞行试验中的第一步，核心目标是验证轨道器与乘员能安全升空和返回。整套飞行系统由带有三台主发动机的哥伦比亚号、外贮箱和两枚固体助推器组成；轨道器及可回收的助推器部件拟重复使用，外贮箱则在每次发射中消耗。首飞采用较温和的上升与再入载荷，后续试飞再逐步扩大运行范围。

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NASA肯尼迪航天中心负责发射现场运行，约翰逊航天中心承担飞行控制和轨道器评估，马歇尔航天中心负责主推进系统等专项分析。乘员通过航天飞机任务模拟器和座舱训练设施熟悉操作，任务评估团队则准备把实测数据与设计预测比较。

原定4月10日的发射在倒计时剩余20分钟附近遇到故障：四台主要通用计算机转入飞行配置时，未能向备用飞行系统计算机提供正确的同步时序。发射在延长等待后取消。分析和测试将问题定位到主系统初始化时的时序偏差，重新初始化并核验后，4月12日的同一转换正常完成。

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4月12日世界时12时00分，哥伦比亚号从39A发射台起飞。三台主发动机和两枚固体助推器共同提供初始推力；为控制最大动压，主发动机在上升中按程序减小再恢复推力。约2分10秒后，固体助推器分离，下降到大西洋，由回收船接收。

主发动机在起飞约8分34秒后关机，外贮箱随后分离。轨道机动系统（OMS）的两次点火使轨道器进入高度约246至248公里的轨道。乘员开启有效载荷舱门并展开散热器，配置在轨软件和导航设备；稍后两次机动又将轨道提高到约274公里。

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在轨工作以系统检验为主，包括姿态机动、飞行控制系统检查、散热、供电及舱内操作。乘员利用机上电视观察外表面，发现两侧轨道机动系统舱上存在防热瓦损伤。地面据受损位置评估再入时的热与结构载荷，乘员也用相机记录可见表面的状态。

发展飞行仪器（DFI）的脉冲编码调制记录器出现故障，不能正常切换记录模式。乘员尝试用另一台记录器替换它，但无法拆下覆盖面板的全部紧固件，未能完成更换。经过地面测控站时，遥测资料仍可被接收和记录；通信黑障期间的部分机上试验数据则因此丢失，飞后发现松动垫片卡住了磁带机构。

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4月14日，轨道机动系统执行离轨点火，哥伦比亚号进入大气层并经历约六分钟通信黑障。世界时18时20分左右，轨道器在爱德华兹空军基地干湖床23号跑道接地，速度约180节，滑跑约2741米后停止。从起飞到着陆，飞行历时约54小时21分钟。

地面人员连接冷却设备，并清除侧舱门附近检测到的危险蒸气；两名乘员约在着陆68分钟后离舱。此后进行结构、防热系统和起落架检查，排空推进剂并安装转场飞行整流罩。哥伦比亚号由波音747运输机运回佛罗里达，于4月28日抵达肯尼迪航天中心，开始为下一次任务整修。

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负责航天运输系统的NASA副局长约翰·亚德利在5月12日的正式评估中认定，安全升空并带乘员返回的任务目标已经实现。8月的轨道器最终报告进一步整理各分系统表现、异常情况及为STS-2准备的纠正措施，把一次成功着陆转化为下一轮试飞的工程输入。

试验数据仍有明确边界：记录器故障影响了再入黑障时段的加热和防热验证资料，工程人员结合黑障后的记录进行估计，并安排后续试飞继续采集。最终报告也指出，首飞热环境较温和，仅凭这一次飞行不足以验证全部热设计要求。STS-1由此开启了航天飞机的轨道试飞，而完整运行能力仍需后续任务逐项检验。

参考：[1] [2]