STS-3：1982年的轨道试飞与环境测量

1982年3月22日，美国国家航空航天局（NASA）的哥伦比亚号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空，开始STS-3任务。指令长杰克·R.劳斯马与驾驶员C.戈登·富勒顿负责飞行，这是四次计划内轨道试飞中的第三次。任务以反复使用同一飞行器为前提，继续检查上升、在轨操作和返回过程中的性能。

这次起飞距离前一任务结束约四个月，短于前两次飞行之间约七个月的间隔。发射当天，氮气吹扫管路的加热器故障使起飞推迟一小时，但仍在原定日期进行。在轨工作的重点是热试验和遥控机械臂试验，同时运行空间科学办公室一号载荷（OSS-1）。

参考：[1] [2]

乘员先后使机尾、机头以及打开货舱的一面长时间朝向太阳，其中机头向阳阶段持续80小时。不同姿态之间穿插滚转，使外表面的温度趋于均衡，并检查冷热变化对结构和设备的影响。货舱门在背向太阳、长期受冷后曾无法正常锁闭；调整姿态使货舱上部受阳光加热后，锁闭恢复正常。

遥控机械臂系统累计进行了约48小时试验，但腕部电视摄像机失效，限制了原定操作。劳斯马与富勒顿改用肘部摄像机引导机械臂，抓取等离子体诊断装置，在舱内外移动后放回原位。他们还在机械臂工作时操纵姿态控制喷口，检查飞行器运动对抓持和机械臂稳定性的影响。

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飞行器沿高度约241公里、倾角38度的近地圆轨道运行。OSS-1载荷既进行空间科学实验，也考察航天飞机自身对测量条件的干扰。等离子体诊断装置用于研究飞行器运动、电磁场以及排放物与周围电离气体的相互作用。

艾奥瓦大学的乔琳·S.皮克特、杰拉尔德·B.墨菲等研究人员随后分析了排水、蒸发冷却和喷口点火时的数据。他们观察到，喷口活动可使附近的中性气体压力由通常约千万分之一托升至万分之一托，并改变电子密度和电场。这些结果描述的是飞行器近旁受扰动的环境，为解释随船仪器读数提供了依据。

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飞行初期，劳斯马出现空间运动病症状，富勒顿后来也有食欲不振等不适；无线电杂音和偏冷的舱温又影响了休息。迈克尔·W.邦戈的飞行医学记录说明，乘员每天与任务控制室医生进行医疗通话，地面飞控组据此交换第三、第四天的工作安排，让较轻的任务提前，并增加一小时睡眠。到任务第七天，两人的早期症状已经消退。

技术故障也改变了获取数据的条件。3月26日，三条通信链路因应答机故障中断，数据下传能力受到削弱，但仍有通信链路和备用无线电可用。因此，任务的实际执行同时包含计划内试验和针对设备状态的调整。

参考：[1] [2]

原定着陆地点是加利福尼亚州爱德华兹空军基地，但干湖床跑道遭雨水浸湿，主着陆场遂改为新墨西哥州白沙的诺斯罗普跑道。地面人员用两列共38节车厢的专列，从爱德华兹运去着陆保障所需设备与技术人员。3月29日准备返回时，白沙又出现强风和沙尘；约翰·W.扬驾驶喷气飞机检查着陆区后报告条件不宜，任务控制决定延后一天。

3月30日，哥伦比亚号在白沙着陆，结束约八天的飞行；医学任务报告记载的接地时刻为格林尼治时间16时04分46秒。航天史研究者彼得·W.梅林记述，这次返回试用了自动着陆控制，最后由飞行员人工接地。这使着陆阶段本身也成为检查操纵系统的一部分。

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任务结束后，飞行记录进入地面分析。兰利研究中心的戴维·A.思罗克莫顿、H.哈里斯·汉密尔顿二世和E.文森特·佐比在1982年6月发表了再入热传递初步分析。机体迎风面中心线布置了16支热电偶，再入期间每秒记录温度；研究人员据温度变化反推对流传热，并列出21个轨迹点的数据。

在报告选取的早期比较时刻，机体前部测得的传热率比化学平衡模型预测最多低约35%，而后部较为接近预测。作者把前部差异归因于激波层中的非平衡化学过程，同时指出表面涂层和污染也会改变后续测量。STS-3由此留下了可以与计算方法逐项比较的实际飞行数据，为检验和修正热防护计算提供了新的飞行依据。

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