概況
肯尼迪航天中心設在美國東海岸佛羅里達州卡納維拉爾角西北的梅里特島,西經(jīng)80°42′、北緯28°30′,長55千米、寬10千米,占地567平方千米。這里緯度較低,向東發(fā)射可較好地利用地球自轉附加速度,主要用于小軌道傾角航天器的發(fā)射。
1949年美國在卡納維拉爾角設立了導彈試驗場,成為美國國防部戰(zhàn)略導彈試驗基地,1960年7月,美國宣布了“阿波羅”載人登月航天計劃,為了這個計劃的需求,1962年7月美國航宇局在梅里特島上開始建立土星5號運載火箭和阿波羅號飛船發(fā)射場,1963年11月為紀念一周前剛剛被刺殺的約翰·肯尼迪總統(tǒng),將此命名為約翰·肯尼迪航天中心。
肯尼迪航天中心共有14個發(fā)射區(qū),其中多數(shù)已停止使用或拆除,目前主要用于航天飛機發(fā)射和著陸。中心目前用于載人航天的區(qū)域主要由四部分組成,即:工業(yè)區(qū)、39號發(fā)射中心、航天飛機著陸場、參觀中心。
工業(yè)區(qū)由組裝廠房、控制中心、氣象中心、新聞工作區(qū)組成,支援設施和管理總部也在此區(qū)內。
39號發(fā)射區(qū)的設計采用了與以往不同的方法,取消了水平測試,把整個火箭和航天器的總裝、測試和發(fā)射前準備工作集中在一個巨型廠房內在垂直狀態(tài)下進行。僅于發(fā)射前兩周,甚至更短的時間才將組裝在一起、垂直狀態(tài)的火箭、航天器和發(fā)射臺一起運往發(fā)射工位,在發(fā)射工位上只進行加注推進劑、必要的射前檢測和實施發(fā)射。
航天飛機的整個發(fā)射程序可概括為:航天飛機各部分被送至39號發(fā)射區(qū)的碼頭或機場,然后運往運載器總裝大樓,在大樓的低廠房內分別完成測試,而后運至高廠房,并在活動發(fā)射平臺上進行總裝、綜合測試等工作,之后,運輸車將活動發(fā)射平臺和測試好的航天飛機一并轉運至發(fā)射工位,進行發(fā)射前的測試、加注并安放火工品,實施發(fā)射。
運載器總裝大樓
該樓是火箭和航天器分級和整體裝配測試的場所。整個建筑由高跨、低跨兩部分廠房組成,總體積3665000立方米。高跨廠房高160米,底面積134米×156米,分4個獨立區(qū)域,兩個在建筑物的西部,稱為2工位和4工位,用于貯存和處理航天飛機外貯箱,還用于有效載荷容器的操作和固體火箭助推器意外事故的處理??拷鼥|側的兩個工位稱為1工位和3工位,用于在活動發(fā)射臺上組裝整個航天飛機。低跨廠房高64米,底面積84米×134米,其中設有8個工作間,通過工作平臺對火箭各級和航天器進行測試和準備工作。
高、低工位區(qū)由通廊連接,方便航天飛機部件轉運。
在航天飛機組裝期間,固體火箭助推器轉運到運載器總裝大樓后,在1或3工位起吊到活動發(fā)射臺上。
外貯箱用駁船經(jīng)海上運抵后,貯存到2或4工位,最后轉運到已經(jīng)組裝好固體火箭助推器的工位,與固體火箭助推器組裝在一起。
航天飛機軌道器是最后組裝的部件,從軌道器維修廠房轉運到運載器總裝大樓,與組裝后的外貯箱對接在一起,構成完整的航天飛機。
然后,對組裝完畢的航天飛機進行檢查,履帶運輸車開進運載器總裝大樓,拖起活動發(fā)射臺與航天飛機的組合體,開始向發(fā)射工位轉運。
運載器總裝大樓的高工位大門總高139米,其中,低門高35米、寬59米,上門高104米、寬23米。上部有7個扇門,底部有4個扇門,11個扇門的重量分別在29噸~66噸之間,開啟它們要花費近1小時的時間。
運載器總裝大樓有70部電梯,有兩臺橋式起重機,起吊能力250噸。
該大樓設計能夠抵抗每小時200千米的強風,在每小時100千米強風作用下,頂部晃動不超過15厘米。
活動發(fā)射平臺
活動發(fā)射平臺具有三重作用:在運載器總裝大樓內,它作為一個裝配平臺,航天飛機豎立在上面,進行裝配和測試;在轉運過程中,它作為基座,馱負著航天飛機移動;它也是發(fā)射平臺,航天飛機在其上面進行推進劑加注、射前檢查、點火和發(fā)射。
活動發(fā)射平臺基體由兩層鋼結構構成,長49米、寬41米、高7.6米,有20多個房間,包括機械設備間、操作支援間、通信電視間和其它設備間。平臺上有4個支撐臂,用來支撐航天飛機。還有兩個長4.6米、寬2.7米、高9.4米的勤務臺,為航天飛機提供與地面設備的電、氣、液連接。
活動發(fā)射平臺凈質量4190噸,裝載未加注推進劑航天飛機時總質量5450噸,航天飛機加注推進劑后活動發(fā)射平臺承重總質量達6220噸。
在運載器總裝大樓或發(fā)射工位,活動發(fā)射平臺由8根長7米的鋼鐵柱子支撐。
在執(zhí)行阿波羅飛船-土星5號運載火箭任務時,活動發(fā)射平臺上有臍帶塔,塔上有9個通往飛行器的擺臂,17個工作平臺以及推進劑、氣體、電氣和儀器系統(tǒng)的分配管線。
活動發(fā)射平臺上安裝有激光定位系統(tǒng),使航天飛機準確地定位在發(fā)射工位上。
履帶運輸車
履帶運輸車是世界上最大的陸地運輸車之一,它的作用是將活動發(fā)射平臺連同其上的航天飛機一起牽引至發(fā)射工位。
履帶運輸車長41.2米、寬34.7米,自重2720噸,運行總質量超過8160噸,負載行駛速度為1.6千米/小時,空載行駛速度為3.2千米/小時。運輸車底盤每端各設一個駕駛室,在每個履帶上方設有一個液壓千斤頂,上下活動在5厘米以內,用以保持航天飛機始終處于垂直狀態(tài)(至發(fā)射工位道路有5%的坡度)。動力裝置是4臺1000千瓦柴油發(fā)電機,通過16臺牽引馬達驅動4套雙軌履帶。用兩臺750千瓦柴油發(fā)電機給調平、起重、轉彎、照明、通風系統(tǒng)供電。它的每條履帶由57塊履帶板組成,每塊板長0.3米、寬2.3米,重約450千克。
肯尼迪航天中心的39號發(fā)射區(qū),有39A和39B兩個相同的發(fā)射工位,從運載器總裝大樓到39號發(fā)射工位的道路是為履帶運輸車特殊設計的,兩條寬12米的路,中間隔15米,至39A全長5.5千米,至39B 6.8千米。
39號發(fā)射工位
39號兩個發(fā)射工位相距2657米,每個占地約0.6平方千米,39A海拔15米,39B海拔17米。發(fā)射工位主要由勤務塔、臺座、地下室、排煙道、推進劑貯罐和照明設備等組成。
勤務塔由固定勤務塔和活動勤務塔兩部分構成,固定勤務塔高81.3米,其上有長24.4米的避雷針,活動勤務塔高57.6米。勤務塔上有5層封閉式工作平臺,有置于航天飛機外貯箱頂上用于防止結冰的氣氧排放收集臂(以每分鐘11千克的熱氮氣流向排氣口,與-180℃的氧氣混合,以免結冰),有用于航天員進出軌道器的通道臂,有用于燃料電池維護和生命保障功能的中部機身臍帶裝置,有在垂直狀態(tài)裝載有效載荷的有效載荷裝載間。
活動勤務塔沿著半徑為36.6米的半圓形軌道可以開啟120度。
臺座由52000立方米混凝土鑄成,上面支撐勤務塔和發(fā)射臺。下面是由電子設備終端間、環(huán)境控制設備間、高壓氣貯存系統(tǒng)室、航天員及工作人員緊急避難間等構成的地下室。還有高13米、長29米、寬18米的排煙導流槽,以及固體火箭助推器發(fā)動機和軌道器主發(fā)動機兩個排煙道。
為了保護發(fā)射結構免遭發(fā)動機工作產生的強烈聲壓損壞,設置了高88.9米、能夠容納1135000升水的貯水箱,發(fā)動機點火后向發(fā)射臺及導流槽表面大流量噴水。
巨大的液氧貯罐在發(fā)射工位的西北角,貯存3406500升液氧,溫度為-183℃。
液氫貯罐在發(fā)射工位的東北角,貯存3218250升液氫,溫度為-253℃。
在發(fā)射工位周圍共有5組、40盞高亮度探照燈,為場地提供照明。
緊急逃逸系統(tǒng)可以提供發(fā)射塔架上21個人緊急撤離,航天員乘坐繩索滑道吊籃可以迅速撤離至掩體內。
發(fā)射控制中心
發(fā)射控制中心樓在運載器總裝大樓的東南方,通過一條長48米的通道與運載器總裝大樓相通,共有4個控制間,其中3個控制間內的儀器與運載器總裝大樓的高跨工作間相連。中心計算機和控制臺都和總裝大樓里或發(fā)射工位上的航天飛機直接連接,在測試、推進劑加注以及發(fā)射期間,控制人員可以直接或通過電視監(jiān)視并進行控制。在發(fā)射期間,62臺電視攝像機為在發(fā)射控制中心內的100塊屏幕提供閉路圖像。
發(fā)射控制中心的參觀區(qū)與控制間用透明玻璃隔開。
氣象中心
氣象中心為發(fā)射任務提供氣象預報,特別是負責發(fā)布對發(fā)射構成重大影響的狂風、閃電和大雨警報,并負責作出毒性燃料和放射性材料的擴散預報。
軌道器維修廠房
軌道器維修廠房在運載器總裝大樓西北,用于對從太空返回的軌道器進行檢查、分解和維修,內有一個高工位區(qū)和兩個低工位區(qū)。高工位長60米、寬46米、高29米,面積2694平方米,有27噸橋式起重機,起吊高度20米,一個主橋和2個旋轉橋提供各種接近軌道器方式。
還設有固體火箭助推器處理廠房,原設計航天飛機發(fā)射后固體火箭助推器殼體回收,在這里分解與清洗,然后重新使用,但是至今也沒敢重復使用過。
著陸場
航天飛機著陸場位于運載器總裝大樓西北約3.2千米處,跑道長4572米、寬91米,通過一條柏油路與軌道器維修廠房相連。如果因天氣原因航天飛機降落在西海岸的范登堡空軍基地,它就由波音747背負運送到這里。
參觀中心
肯尼迪航天中心有一個由幾個博物館、電影院組成的參觀中心,在這里不但可以近距離觀看各種火箭和航天器實物,親身體驗航天場景,還可以參觀包括39號發(fā)射區(qū)、運載器總裝大樓在內的肯尼迪航天中心主要設施,還可以安排同航天員合影。這里還有一個太空紀念鏡,是刻有殉職航天員名字的巨大黑色花崗巖鏡,以紀念他們?yōu)槿祟愄剿魈账龀龅耐怀鲐暙I。