美国航天飞机详解：轨道飞行器1
航天飞机由三个主要部分组成：乘载机组成员的轨道器、为主发动机提供燃油的大型外燃料箱和在起飞的最初两分钟里为航天飞机提供大部分升力的两个固体燃料火箭助推器。
轨道器是航天飞机的核心分系统，虽然和飞机长得很像，但只有滑翔能力
除了外燃料箱外，另外两个组成部分都可以重复利用，每一次发射后，外燃料箱都会在大气层中烧毁（美航天飞机详解之外燃料箱），固体助推器会以伞降方式进行回收（美航天飞机详解之固体助推器），而轨道器将以滑翔方式进行回收。
航天飞机结构图
作为这套太空运输系统的大脑和心脏，轨道器与一架DC-9飞机的大小和重量差不多，包括加压乘员舱(通常可以乘载7名宇航员)、巨大的货舱以及安装在其尾部的三个主发动机。
轨道器大致可分为前段、中段和尾段。前段是上下两层的宽敞机舱，上层为驾驶舱，下层为生活间，有效容积为72立方米。中段是有效载荷舱，主要存放货物。而轨道器的主发动机和机动推进则在机身尾段。
航天飞机轨道器的前段，中段和尾段
前段
航天飞机轨道器前段骨架图，机臂前端有16组姿态控制发动机后半部分为乘员舱
来段视频领略一下轨道器乘员舱
乘员舱段由三部分组成，分别是驾驶舱、中舱/设备舱和一个气密过渡通道
这一部分有一个加压的乘员舱，并为机头部分、前起落架和前起落架轮舱和门提供支持。
正在拆除驾驶舱的“发现”号航天飞机，驾驶舱属于轨道器前段乘员舱的上半部分
驾驶舱下部为生活舱，前端安装有姿控发动机
乘员舱
航天飞机前段与中段连接处
乘员舱的空间为65.8立方米，在轨道器的前部，有上、中、下三层。上层主要是驾驶室、系统控制室、厨房、厕所、浴室，中层主要为宇航员提供日常居住、日常实验的空间， 而下层主要是管道室、泵房、电气室和废物仓库。
1986年1月31日，美国海岸警卫队在达拉斯的大西洋海岸打捞“挑战者号”残骸
乘员舱结构强度很高，但这也许不是人道的设计，在挑战者、哥伦比亚号解体的时候，乘员舱都是四分五裂的航天飞机里唯一一个完整的部件，宇航员们甚至有时间在爆炸发生后带上紧急供氧面罩，而不是毫无痛苦的瞬间牺牲。
驾驶舱
乘员舱驾驶，左侧座位为机长，右侧为驾驶员座位
驾驶舱通常设计成驾驶员/副驾驶员都可操作模式，这样在任何一个座位上都可以驾驶轨道器，也可以执行单个人的紧急返回任务。每个座位上都有手动飞行控制器，包括旋转和转换驾驶杆、方向舵踏板和减速板控制器。驾驶舱里可以坐4个人。
驾驶舱尾部，可见其左右两端的显示器，左边的轨道显示器和控制器是用来操纵轨道飞行器的，右边的轨道显示器和控制器是用来操纵有效载荷的，显示器上方为轨道器前段两个天窗
轨道显示器和控制器在驾驶舱/乘员舱的尾部。在驾驶舱里共有2020多个分散的显示器和控制器。 航天飞机乘员舱的现代化程度也相当之高，驾驶室中共有40套传感器、5台计算机通过9台平面显示器与2名飞行员互通。
航天飞机驾驶舱密密麻麻遍布仪表和操纵按钮，航天员操作这些设备需要大量专业知识，熟悉其中每一个装置的功能，不仅仅是拉两下操纵杆那样简单
耐压挡风窗
在驾驶舱上层有6块耐压挡风玻璃、两个顶部窗子和两个后视的有效载荷舱窗，乘员舱的中央部分或层舱里的乘员进出舱口上也有一个窗子。
轨道器前方六块挡风玻璃和两个顶部天窗清晰可见
航天飞机前段外观，可以看到驾驶驶舱的六扇前窗和两扇天窗，两个后视窗用于观察中段载荷舱
姿控发动机
观察机头的姿控发动机
轨道器最前端装有14组双组元姿控发动机，它们采用甲基肼和四氧化二氮为推进剂，单台推力为395千克，这些发动机可重复启动50000次，累计工作时间为20000秒。像这样的发动机共有46组。
航天飞机轨道器在进入轨道时，需要调整轨道和姿态，在与空间站对接时也需要实施轨道调整、机动和调姿，因此要在不同位置、不同方向分别安装推力大小不同的发动机。类似的发动机虽已用于以前的各种航天器，用于精确姿态调整,技术上比较成熟，但轨道器上的姿控发动机重复启动次数之多、工作时间之长是前所未有的。
细品机鼻处的姿控发动机。发动机喷口上方，高温灼烧的痕迹依稀可见
钝头体外形的机头
轨道器机头为有一定曲率的钝头体设计
在人们的传统观念里，速度越高的东西，形状就应该越尖锐，这样才能有效降低阻力和受热，但发现号却拥有一个像客机一样钝的机头。
航天飞机高超音速气动模拟，红色部分为超高温区域，在机头部分存在一道强激波，气流通过激波后温度急剧升高，流速骤降
原因在于，高速飞行状态下，钝形机头可以推动空气，在机头前部几十厘米处形成激波，原理类似于平头船可以推起波浪。钝头体前形成的激波强度相比尖体前端的斜激波更强，波后气流速度更小，气流与机体前端摩擦产生的热量就更少，而动能较多地转化为内能被高速气流带走，曲面激波就像是一道保护伞，虽然自身温度高达5300摄氏度，但躲在激波之后的阴凉处的航天飞机只需承受1000-1600摄氏度。
60年代洲际导弹弹头再入大气层隔热问题是当时世界性难题，伴随着对激波研究的深入，钝头体外形的再入飞行器被设计出来，并应用到航天领域
“猎户座”飞船设计成钝头体外形，其前身“阿波罗”飞船也采用了相似的外形结构
隔热瓦
隔热瓦是航天飞机上最为人津津乐道的东西了。2万余块只有3厘米厚的隔热瓦，制造了航天飞机内外之间那大于1500摄氏度的温差。隔热瓦分为两层，外 层是不足1毫米的高辐射性材料，内层是导热系数极低的陶瓷纤维。
每块隔热瓦上都有它特定的编号，便于工程师们进行维护。空气灼烧留下的印记，证明着发现号那段峥嵘岁月。图中隔热瓦的颜色有浅有深，浅色是较老的隔热瓦，已经伴随航天飞机多次闯关，而深色则是较新的隔热瓦。
最考验隔热瓦的阶段发生在航天飞机返回地面，下坠到60公里左右高空的时候，此时的航天飞 机被一团火球包围，像流星一样拖着尾焰坠向地面，曾经有数据记录显示，在极端条件下，航天飞机一度受到接近2600摄氏度的高温，远远超过隔热瓦的设计标准，但这并没酿成灾难。
航天飞机的滑翔返回是比宇宙飞船的弹道式返回更大的技术挑战
相比而言，哥伦比亚号就没有这么幸运了，因为隔热瓦受撞击而损坏，它刚返回大气层时，左侧机翼的温度就超过了所有热传感器的量程， 它终究没能闯过60公里高度这道鬼门关，在2003年2月1日09时00分于61公里高空解体。
“亚特兰蒂斯”号机械臂上的摄像头所拍照片显示，航天飞机机身隔热瓦出现一条10至15厘米的裂痕，这些大大小小的裂痕是轨道器上最巨大的安全隐患。轨道器返回前需要把这些大大小小的裂痕全部修复，每次回家都在赌博，没人知道这种裂痕还有没有。
每次回家都在赌博
注意驾驶舱风挡玻璃周边，那里有罕见的白色隔热瓦