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航天飞机在上升过程中面临着许多飞行器控制挑战，轨道器在轨道和下降过程中也面临着许多挑战。这些挑战需要创新，例如电传操纵、稳健系统的计算机冗余、开环主发动机控制和导航辅助。这些工具和概念带来了突破性技术，这些技术目前正用于其他太空计划，并将用于未来的太空计划。其他政府机构以及商业和学术机构也在使用这些分析工具。NASA 在开发航天飞机主发动机仪器方面面临着重大挑战 - 发动机在当时前所未有的速度、压力、振动和温度下运行。NASA 开发了支持航天飞机导航和飞行检查的独特仪器和软件。此外，航天飞机上使用的通用计算机具有静态随机存取存储器，这容易受到存储器位错误或宇宙射线位翻转的影响。这些位翻转带来了巨大的挑战，因为它们有可能对车辆控制造成灾难性的影响。
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