防熱瓦

太空梭軌道器的主要特點之一是外表面敷有可重複使用的防熱瓦，它能防護軌道器再入時遇到的氣動熱。2003年2月1日，美國哥倫比亞號太空梭返回地面時在空中解體，使機上7名航天員全部遇難，就是因為防熱瓦出現問題。防熱瓦主要用作軌道器返回時的防熱，而軌道器外形比較複雜，所以設計人員根據軌道器返回時機身各處的熱環境採用了四種不同類型的防熱瓦。

一種採用高溫可重複使用的表面隔熱材料，俗稱高溫防熱瓦。它用在溫度為648～1260℃的表面，如機身中、前段和機翼的下表面。太空梭再入時，以40o的攻角飛行，所以機身和機翼的下表面為迎風面，是鼻錐和機翼前緣以外的最高熱流區。此種防熱瓦約使用了20000多塊，每塊尺寸為152.4毫米×152.4毫米。其厚度隨該處熱流水平而不同，範圍為19.5～64毫米，覆蓋面積達480平方米，總重達4413千克。

另一種防熱瓦採用碳碳複合材料。它主要用在機身的鼻錐、機翼前緣。該防熱瓦總重約1698千克，使用的表面積約38平方米，使用處表面最高溫度約1650℃，表面呈黑色。

第三種防熱瓦採用低溫可重複使用表面隔熱材料。它俗稱低溫防熱瓦，用在溫度371℃～648℃的表面，如機身中、前段和機身的上表面(由於這些位置處在背風面，所以表面溫度不高)。此種防熱瓦共用了7000塊，每塊尺寸為203毫米×203毫米，厚度隨該處熱流水平而變化，覆蓋面積達255平方米，總重1014 千克，經塗層處理表面呈白色。

最後一種防熱瓦採用柔性可重複使用表面隔熱材料。該防熱材料是一種硅橡膠浸漬的氈狀物，用在表面溫度371oC以下的部位，如機身上表面和機翼上表面的後段以及機身兩側。每塊防熱瓦的尺寸遠大於上述3種防熱瓦，典型的尺寸為900毫米×1200毫米。其厚度為4.8～16毫米，覆蓋面積達333平方米，總重約532千克。由於它是一種柔性的氈狀物，所以可用常溫固化硅橡膠粘貼在機身鋁合金的結構上。

美國“哥倫比亞”號太空梭發射后不久燃料箱外脫落的一個泡沫碎塊，一直是事故調查中的一大疑點。美國宇航局公布的一份分析報告顯示，該太空梭可能曾被多達三塊泡沫材料擊中，而不是早先所認為的一塊。 “哥倫比亞”號太空梭1月16日發射升空，1月24日太空梭項目承包商美國波音公司技術人員撰寫了這份報告，並於1月27日提交給宇航局飛行控制部門。報告稱，在“哥倫比亞”號發射82秒后，有三個泡沫材料碎塊從連接外部燃料箱和太空梭的支架區域脫落，每個碎塊長約20英寸（相當於50厘米），它們擊中太空梭后“似乎出現了瓦解”，化為大量更小碎片。

美宇航局在公布這份報告時強調說，根據報告得出的結論，泡沫碎塊撞擊不會影響太空梭飛行安全性，宇航局飛行控制部門也“同意這一結論”。儘管如此，新報告公布之後，泡沫材料撞擊在“哥倫比亞”號失事中所起的作用，再次引起人們關注。“哥倫比亞”號2月1日解體墜毀后不久，泡沫碎塊問題就浮出水面。雖然美宇航局一直堅持認為，泡沫碎塊撞擊不會有嚴重後果，但負責對“哥倫比亞”號事故進行調查的獨立委員會，目前仍在對泡沫碎塊的影響進行深入分析。這一獨立調查委員會目前得出的最主要結論是“哥倫比亞”號機殼上可能出現孔洞，導致超高溫氣體進入太空梭，最終釀成事故。而根據美宇航局21日公布的文件，宇航局一位工程師1月29日就曾在電子郵件中警告說，太空梭外部隔熱瓦受損，有可能導致輪艙或起落架艙門出現裂孔。