1961年4月12日，前苏联宇航员加加林第一次飞向宇宙空间，实现了全人类数千年的飞天梦想；1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗成为月球的第一位访客，震惊了全世界；2003年10月15日，中国宇航员杨利伟飞向太空，实现了炎黄子孙的飞天梦。
是梦就有成真也有破灭的时候，1986年1月28日，美国航天飞机“挑战者”号升空1分多钟后突然起火爆炸，机毁人亡，成为航天史上的一个噩梦。
然而噩梦不会阻止人类向宇宙空间进军的步伐，相反，为了获得更丰富的生活资源，开辟更广阔的生存空间，人类不仅在宇宙中建造了空间站，并且开始筹建月球基地，还有移民火星甚至别的星球的梦想。
中国古人的飞天梦
有关古人对宇宙和太空的认识，自古就充满了神秘色彩。当古人们目睹美丽的蓝天，面对奇异的星空时，他们创作出了许多极富想象力的神话与传说。这些神话与传说，不仅丰富了人类的社会文化生活，同时也孕育了后来的航空航天科学及实践。
我们知道，中国是世界文明古国之一，所创造的神话传说极为丰富，并且生动感人。它们有的是口头流传，有的记录在典籍中，有的反映在文学艺术作品中。
在我国，关于飞天的神话传说主要有：
《山海经》中的“人鸟一体”
在根据民间传说编著的《山海经》书中，有不少“人鸟一体”的怪异插图，如羽民国（羽民国在东南方，国民长着一颗像鸟一样长长的头，身上长满了羽毛）、人面鹗等。这些带有浓厚神秘色彩的怪异图，表达了古人想借飞鸟来实现飞行的愿望。
其中，最为人所津津乐道的是书中一幅名为“敦湖”的插图。据推测，它可能是古人通过对人、兽、鸟三者的比较认识到：人的头脑比飞禽走兽发达；而野兽的力气比人、鸟都大；飞行离不开翅膀，因而创造出人面、兽身、鸟翼三合一的敦湖图。
飞行器的基本要素：控制、动力和翼。人面代表高等智慧，相当于飞行器操纵、控制系统；兽身表示力大无穷，相当于飞行器的发动机；鸟翼象征展翅高飞，相当于飞行器的翼。可以说，“敦湖”是古人向往飞行，对人、兽、鸟三者的“部件”重新进行组合的最佳方案。
嫦娥奔月
嫦娥奔月是在我国流传最广的神话故事之一。它说的是后羿从西天王母娘娘那里求得“不死之药”，想着夫妻分吃，如此可以长生不老。谁知后羿的妻子嫦娥竟然偷着一人吃了，结果她不由自主地飞上天空，一直升到月宫里。
这不仅是航空神话，而且也是航天神话。这说明古代的中国人，不仅有航空的理想，甚至还有登上月球、征服宇宙的愿望。
屈原的飞龙车
我国战国时期的伟大诗人屈原（约公元前340—前278年）在《离骚》中便曾想象自己驾着由飞龙拉着的车，在天上飞行。朵朵云彩就像一面面旗帜，在他车旁迎风飘扬；而凤凰一边唱着歌，一边随他在空中飞翔。他飞过巍峨的昆仑山，飞过一望无际的流沙河，最后到达天边的西海。
飞天壁画
我国甘肃敦煌壁画中的飞天，其职能是侍奉佛陀和天帝释，因能歌善舞，周身还散发着香气，所以又叫香音神或飞天伎乐。按佛经的描述，飞天的形象似人非人，头上长角，并不美。但经过艺术家之手，却成了形貌俊美的天男天女。这些生动活泼、千姿百态的飞天，身披天衣，环绕彩带，飞腾之状犹如游龙翔凤，彩云飘扬。这是人们向往飞行的又一种表现形式。
汤王的回赠
传说，成汤时期，西方有个奇肱国。奇肱国的人都是独臂，但心灵手巧，会猎取飞禽，还会制造飞车。人乘坐飞车可以快速飞到很远的地方去。
有一次刮西风，把奇肱国的人和飞车刮到了汤的国都豫州。汤王把独臂人和飞车的到来视为不祥之兆，于是把飞车给毁了。过后，汤王觉得失礼，遂令工匠复制奇肱飞车。过了10年，有一次刮东风，又把奇肱国人和飞车刮了回去。
“嫦娥1”号
“嫦娥1”号是中国自主研制并发射的首个月球探测器，由卫星平台和有效载荷两大部分组成，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。
“嫦娥1”号月球探测卫星于2007年10月24日在西昌卫星发射中心由“长征3号甲”运载火箭发射升空。“嫦娥1”号发射成功，中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。
“嫦娥1”号经过8次变轨后，于11月7日正式进入工作轨道。11月18日卫星转为对月定向姿态，11月20日开始传回探测数据。2009年3月1日16时13分，“嫦娥1”号卫星在控制下成功撞击月球，为我国月球探测的一期工程，画上了圆满句号。
载人飞行的魔毯
有关飞毯的最早的故事出现在所罗门王的时代。所罗门王是大卫和拔示巴的儿子，所罗门王被认为是传统以色列最为伟大的国王。根据《旧约》国王篇，他既是一位富有经验的政治家，同时也是一位残暴凶猛的武士。他打退了埃及的敌人并一直从那里打到了伊拉克的幼发拉底河。作为一个非常少见的聪明、正直的国王，他很喜欢美丽的东西，他写下了动人的诗篇，还建造了叹为观止的宫殿与寺庙。
所罗门王的功勋是如此辉煌以至于在他死后，很多犹太作家和伊斯兰作家都相信他是一个非常杰出的魔法师。在伊斯兰教的《古兰经》中，宣称所罗门可以“说鸟的语言”，能够指挥天使和魔鬼，而且他“拥有所有的好品质”。后来，阿拉伯作家更进一步给予了这名以色列国王“魔力之王”的称号，说他可以控制风，骑在一条神奇的飞毯上到达世界上的任何地方。
显然，所罗门神奇的飞毯后来成为很多阿拉伯民间故事中提到的飞毯的灵感来源。例如在《天方夜谭》“阿赫默德王子和神仙帕瑞般多”的故事中，就有飞毯出现。一位名叫哈桑的年轻王子不小心被一条神奇的毯子绊倒，这块毯子能够把主人带到世界上任何他想去的地方。有了这块飞毯，当哈桑得知远隔百里的、自己心爱的公主马上就要死了的时候，借助这块飞毯，哈桑马上把一个神奇的苹果送到了公主的身边，挽救了她的生命。
神奇的飞毯
也许是因为直到19世纪，欧洲和北美人才开始使用地毯的缘故，在西方的神话和民间故事中飞毯从来没有扮演过重要角色（实际上，很多西方人错误地把飞毯与阿拉丁的故事结合起来。在阿拉丁的故事中其实根本没有出现飞毯）。与飞翔的毯子不同，西方魔法师和英雄人物通常需要借助外力，一个飘浮着的东西才能飞起来，比如带翅膀的拖鞋或盘旋在空中的手提箱以及巨大的玻璃电梯等。在一个很著名的美国儿童故事中，能飞的东西竟然是沙发！当然，除此以外还有飞天扫帚。例如哈利·波特非常喜欢的“光轮2000”，它可以在魁地奇比赛中绕着任何飘浮的飞球转圈。但是飞天扫帚多数都只能乘坐一个人。如果哈利也有所罗门王手下的军队的话（或者在与秋·张约会的时候），他也许只能去借韦斯莱先生的那部飞行汽车的钥匙了。
人类最早的飞行器——风筝
说起风筝，迄今已有2000多年的历史了，可谓是源远流长、历史悠久。世界上一致公认，中国是风筝的故乡。
世界上最早的飞行器——风筝风筝又称纸鸢（yuān），也有人称鹞（yào）子。相传，中国最早的风筝是由古代哲学家墨翟制造的，可是他“斫木为鹞，三年而成，飞一日而败”。后来，墨子的学生公输班（也称鲁班），用竹木为材制成了会飞的“木鹊”。人们就仿照他的技法，用各种颜色的纸或者绢代替木头，做成“纸鸢”来放飞。五代时期的李邺（yè），曾在官中以线放纸鸢为游戏，又别出心裁地在鸢的头部安装竹笛，风入竹哨，发出像古筝一样的响声，因此得名“风筝”。
风筝不单是一种玩具，它还有很多的用途呢！古代的人们曾经在军事上利用风筝传送战争情报，作为信号鼓舞士气，还用它载过人。在历史上把风筝与军事巧妙地结合在一起并书写传奇的是汉朝著名的大将军韩信。
据说楚汉战争期间，韩信率10万大军把项羽围困在垓下，此时项羽的40万大军已经所剩无几。为了瓦解项羽的军心，韩信用竹木和丝绸赶制了一只大风筝，上面绑有竹笛，让一个身轻的人坐在风筝上，乘着夜风悄悄来到楚营上空，配合汉军唱起了凄凉宛转的楚歌。楚国的8000子弟兵听到歌声后，思乡心切，士气低落，因此不战而溃。项羽也在乌江畔自刎而死，汉军最终赢得了胜利。这就是著名的“四面楚歌”的典故。
我国风筝的发明，对后来的世界科学技术和航空事业的发展产生了深远的影响。美国科学家富兰克林曾用风筝挂上一只铁钥匙，在雷电交加时，把风筝送上天，引来雷电，从而证明了雷电也是一种放电现象，避雷针也由此发明。1899年，美国的莱特兄弟制作了一个双身的风筝，用来观察它在空中的翻滚动作和如何借助空气的浮力由下旋转向上升，从而发明了机翼，并在此基础上于1903年发明制造了世界上第一架真正的用内燃机作动力的飞机。后来人们将风筝广泛用于航空、天文、气象、电视卫星转播、无线电发报等领域，就连英国建筑师架悬桥时也曾借助了风筝的力量。因此，在美国华盛顿宇航博物馆的大厅里挂着一只中国风筝，在它边上写着：“人类最早的飞行器是中国的风筝和火箭。”
中国古代的火箭
古代火箭可以说是中国古代火药衍生出的最重要的火器，与现代火箭基础原理基本相同，当然现代火箭的技术要复杂得多得多，不可同日而语。
提起火箭，值得我们自豪的是，世界上最早的火箭就是由我们中国人发明的。当然，那时的火箭和我们现在所说的火箭是不同的。那时的火箭是在普通的箭上安上火药，使它飞行的距离更远。
火箭这个名字也是我们的祖先起的，火箭最早出现在三国时期，那时的人们利用火箭作为战争的武器。而到了唐朝和宋朝，对火箭的构想则已经有了文字的记载。
据《宋史》等史书记载，公元970年，北宋军官冯继和岳义方曾经向宋太祖赵匡胤呈献火箭的图纸。
后来，随着战争的发展，大量以火药为基础的武器开始在战争舞台上崭露头角。堪称古代武器大全的《武备志》上就记载了几十种以火箭作为动力的武器，其中“火龙出水”可以说是二级火箭的雏形，而“飞空砂筒”则可以说是反推火箭的雏形。
古人不仅成功地将火箭用于古代战争中，而且他们还创造性地将火箭与千百年来一直存在于人类心中的“飞天”之梦联系起来，于是就出现了人类历史上第一个飞向太空的勇敢者。
在我国14世纪末的明朝，有一个叫万户的人，他就是一位大胆而天才的尝试者。他制作了一个特殊的大椅子，在椅子周围绑上了47枚火箭，然后叫人把他绑在椅子上，手里拿着两个大风筝，像大鸟的两个翅膀，再叫人点燃火箭，希望像鸟儿一样飞向太空。其结果可想而知，这位勇士没有能够飞上太空，而且还献出了宝贵的生命。万户虽然没有成功，但是他是敢于向太空挑战的第一人，人们并没有忘记他。为了纪念他的聪明智慧和勇敢的精神，20世纪60年代，国际天文联合会把月球表面东方海附近的一座环形山命名为“万户山”。寻找打开天门的“金钥匙”
向往宇宙是人类自古以来的梦想，嫦娥奔月、女娲补天和牛郎织女天河相会等美丽神话，均在某种程度上反映了这种愿望。但面对紧闭的“天门”，人们却一直苦于找不到“金钥匙”。
17世纪以后，伽利略—牛顿力学和麦克斯韦电磁学等科学理论和技术实践蓬勃发展，使更多的人了解到，是地球的强大引力把人类束缚在地球上。而速度则是战胜引力的法宝，只有获得宇宙速度，才能摆脱地球引力的禁锢。
在欧洲，随着工业革命的兴起，从中国传入的火箭技术得到了发展。19世纪初，英国炮兵军官康格利夫研制的火箭武器，射程达2700米。在科学技术蓬勃发展的欧洲，一批科学家开始着力研究宇宙航行问题。
更有一批科幻小说家捷足先登，他们以丰富的想象力，把人们带进了茫茫太空。这些科学家和科幻作家似乎被一个共同的灯塔所指引，殊途同归地逐渐把目光对准了具有反作用推进、能自主飞行的火箭。俄国人齐奥尔科夫斯基在1903年发表的论文中，首先从理论上证明，多级火箭可以使物体达到逃离地球的速度，又由于火箭能在真空中工作，因此火箭可以作为宇宙航行的运载工具。他还指出，由于黑色火药性能差，巨大的火箭应该用液氢、液氧作推进剂。因当时还不可能生产液氢，他就设计了使用液氧和煤油的发动机。
循着这条思路，一批欧美科学家潜心致力于火箭研究，他们还进一步集合起来，成立宇宙航行协会、火箭学会之类的组织，大力推动火箭事业的发展。
宇宙速度
人类的航天活动，并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器做圆周运动。我们知道，必须始终有一个与离心力大小相等、方向相反的力作用在航天器上。在这里，我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力，正好与物体做曲线运动的离心力方向相反。经过计算，在地面上，物体的运动速度达到7.9千米/秒时，这个速度被称为环绕速度。这种使物体绕地球做圆周运动的速度也被称为第一宇宙速度；当物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚，这个速度叫第二宇宙速度；当物体的运动速度达到16.7千米/秒而摆脱太阳引力束缚时，这个速度叫第三宇宙速度。
载人航天四大关键技术
第一大关键：运载火箭
众所周知，载人航天是人类利用航天器在外层空间的飞行活动。外层空间是无氧气的近似真空的环境，要想克服地球引力而将航天器送出大气层，就必须依靠推力极大、载荷能力极强的运载火箭来完成。运载火箭与在空气中飞行的飞机不同，它不是靠空气中的氧气作氧化剂，而是靠自身携带的氧化剂与燃烧剂作火箭动力来源的。火箭可以在大气层内和大气层之外的太空中飞行，它的飞行原理是利用火箭发动机进行化学燃烧时产生高温高速喷射气体的反作用力而将火箭推向前方。这种推动火箭向前飞行的力叫“推力”。在真空中，火箭的推力要比在大气层中大15％左右。通过推进剂燃烧产生的“推力”可以使火箭获得巨大的速度，长时间喷射气体，火箭就会不断加速。
实践证明：仅靠一枚火箭的推力是无法将载人飞船或其他类型的航天器送到宇宙空间的。因为靠一枚火箭是不可能一下子就将航天器的速度增至11.2千米／秒（即第二宇宙速度），从而摆脱地球引力逃离地球的。实践经验告诉我们，必须使用多级火箭逐渐加速的方法才能实现载人航天。因为，要想把重达几吨甚至几十吨的载人飞船或航天飞机、空间站送上宇宙空间（还要考虑到火箭的自身重量），不仅需要有极大的推力，同时也要有极高的速度才能完成。此外，火箭启动速度过高，会使人遭受到极高的加速度，它会导致航天员死亡。那么，怎么办呢？为解决上述问题，既让火箭的推力和速度达到脱离地球引力，又让航天员不遭受过高的加速度，于是科学家想到采用多级火箭“接力”的办法。
所谓多级火箭就是将几枚火箭串接起来，在第一级火箭上接上第二级火箭，就称为二级式火箭；再在二级火箭上接上第三级火箭，称作三级式火箭。
当第一级火箭加速到4千米／秒的速度时，第二级火箭燃烧，加速到8千米／秒的速度（就是达到了环绕地球飞行而不被地球引力吸下来的7.9千米／秒的第一宇宙速度）；第三级火箭点火燃烧后，又增加了4千米／秒的速度，于是速度达到了12千米／秒（即达到了摆脱地球引力，飞向太阳系的其他星球的第二宇宙速度）。如果要飞出太阳系，那么就要有四级式火箭，使它的速度达到16.7千米／秒的第三宇宙速度。这样，人类就实现宇宙航行的自由了。每一级火箭的燃料用完后，那一级火箭就被甩掉，火箭重量逐渐减轻，速度不断加快。用这种多级火箭方式，就可以发射载人飞船或其他类型的载人航天器。
那么，多级火箭是如何设计的？它的结构如何呢？
目前，发射载人航天器的火箭，通常采用三级式火箭，三级火箭中第二级比第三级大得多，而第一级则更大。发射几吨重的人造飞船，第一级火箭应是几百吨甚至几千吨重的庞然大物。
那么，运载火箭的各级是如何安排的呢？
宇宙运载火箭的排列一般是：最底部为一级火箭，二级火箭居中，三级火箭居上。载人航天器则放在三级火箭的顶部。迄今制成的最大的宇宙运载火箭是美国的“土星5”号，共有三级，全长110米，直径达10.1米，起飞重量2950吨，它的总推力将近4000吨，三级火箭内共装有近5000万升推进剂，用它可以发射126吨的巨大人造航天器。它曾经把高25米、重45吨、直径10米的“阿波罗11”号飞船送往月球；而前苏联的“G—1—E”运载火箭高102米，载重量可达161吨。中国研制的“长征”系列火箭，有多级、捆绑式等结构，它使用不同推进剂，能产生不同推力，可发射高、中、低不同轨道的各类卫星和航天器。
第二大关键：载人航天器
运载火箭是解决载人航天的第一大关键技术，它可以保障航天器脱离地球引力，将航天器送出大气层而进入太空轨道。进入太空后，就是十分严峻的宇宙环境（无氧、强辐射和高真空），因此，制作具备先进设施的载人航天器是第二大关键技术。除了需要材料、能源、通信、控制等技术先进外，还必须具备保证航天员生命安全的系统。在航天器中，科学家们为航天员设计了一个密闭座舱，里面有很好的人工环境。
航天器示意图载人航天器的宇宙密闭舱由轻而坚硬的金属制成，舱体的外壳包有绝热材料，可防止舱体在大气层内飞行时产生的气动力热传入舱内；舱内装有带缓冲装置的乘员坐椅；有各种电子设备、仪表及航天员救生与生活装备；舱壁两侧有供航天员观察星空与地球的舷窗（舷窗具有防强光、防紫外线及防辐射的能力）。为防护外界恶劣环境和保证航天员生命安全，这种密闭舱与外界完全隔绝，舱内提供了由人工控制的环境控制与生命保障系统，使舱内的压力、空气成分与地球上相似，并提供了符合人生理需求的温度与湿度条件，航天员能安全和方便地在其中生活与工作。
此外，舱内还设有清除污染物质的设备，以保持舱内空气新鲜。水与食品是人类生存的必需条件，生活在宇宙空间的航天员，需要从地面携带食品、部分饮食用水和卫生用水。有了密闭座舱和保持航天员生存的各种条件与设备，人类就具备了进入宇宙空间的条件。
另外，载人航天器中还设有与地面控制中心联系的通信系统，有自动驾驶和手动驾驶仪器，有各种各样的仪表。总之，载人航天器要比最先进的飞机复杂得多。所以，研制出先进的各类用途的航天器是载人航天的第二大关键技术。
第三大关键：太空安全与人身保障系统
极其贵重的航天服
载人航天除具备前述两项关键技术外，第三项关键技术就是太空安全与人身保障系统。除密闭舱中的安全措施外，太空安全与人身保障系统就是宇航服和故障逃逸系统。
在载人飞船中只有密闭舱还是不够的。因为宇宙飞行（航天探宇）的目的是进行探险与开发地外资源，要进行太空作业，登足外星，航天员就不能永远待在密闭舱中。如果航天员在航天飞行中想走出密闭舱，不采取特殊防护措施是不行的。为此，科学家设计了一种能保护航天员免受低压危险并能到密闭舱外从事宇宙空间活动的特殊的装置，即宇航用的航天压力服。
航天服是世界上最昂贵的服装，每件达上百万美元，有的价值上千万美元。
人身安全和生命保障系统的另一种设施便是弹射椅和逃逸塔。这两种设施是用于出现故障和紧急情况时逃离危险现场或飞行器的。在正常返回地面时，这两种设施在某些程序段也是有用的。这是与航天员的人身安全紧密相关的。弹射椅是早期所采用的救生系统，而逃逸塔是后期发展起来的救生系统。使用逃逸塔比弹射椅更加安全，但设备技术也更复杂些。
第四大关键：航天测控与返回
载人航天的第四大关键技术就是测控技术和返回式航天器的回收技术。当航天器被运载火箭从发射场发射升空之后，还必须完成入轨、变轨、飞行、返回、再入等阶段的任务和采用登陆舱与轨道上的指令舱对接、返回等任务。这些阶段的飞行和任务完成都是在地面控制中心控制下，天上、地下联手合作完成的。这就需要有跟踪、测量、监视、控制以及与航天器上的航天员通信联络等技术手段来保障。这些任务是通过地面测控站（网）来完成的。地面测控站可设在飞行器经过的陆上地区、海岛上、海上测量船上，并利用空中的中继通信卫星构成海、陆、空三维立体测控网。
载人航天或返回式卫星（含动物实验卫星等）都需要安全可靠的回收技术，包括：航天器再入技术、降落技术、救援技术（降落救援和医疗救援）、最后是地面疗养。这些内容不仅涉及航天、航空知识，而且还包括医疗保健、人体科学、药学、通信学、控制学、海洋学等多学科领域。如果是太空农业、工业、电子学试验卫星回收，还要涉及农业、工业、电子学等知识领域。如果是载人登月、登陆外星飞行器回收，必然要有外星的土壤、岩石标本的采集与分析，这就涉及微生物学、宇宙学、天体物理学、考古学等更广阔的领域……如此说来，载人航天事业确实是不同寻常的事业，是一个国家高科技实力的综合体现。
空间站的现状与展望
国际空间站建设的意义
由于载人飞船和航天飞机工作空间和飞行时间有限，科学家们就追求一种能在近地轨道上长时间运行、可供多名航天员在其中生活并承担多种复杂任务的航天器，结果促成了空间站的诞生和发展。空间站亦称人造天宫，其特点是体积较大，在轨运行时间很长，功能齐全，可利用太空特殊环境开展一系列的科学研究，能完成对地监测、资源勘察、天气预报、天文观测以及释放人造天体等任务。因为空间站不返回地面，站上航天员的接送和物资补给由宇宙飞船或航天飞机承担。
鉴于建设大型空间站的重要性和技术复杂性，考虑到经费巨大等因素，1988年9月22日，美国、俄罗斯、欧洲空间局11个成员国、日本、加拿大和巴西16国达成共建国际空间站的协议，并从20世纪90年代中期开始这一项目的合作。从此国际空间站就成为引人注目的航天工程。
国际空间站由基础构架、12个舱段、多个太阳能电池板等组件构成，总质量约4536吨，长108米，宽88米，运行轨道高度为397千米，可容纳7名航天员长期居住和工作，最多时可接待15人同时进行科学考察，设计寿命为15年。载人舱内的气压与地球表面相同，其容积约1217立方米。它将分设6大试验室，能够提供以往任何航天器都无法比拟的研究空间，是在太空进行微重力试验和科学研究的大型平台。它乃是国际载人航天技术发展史上一个新的里程碑。
整个国际空间站的建设，最早计划于2004年建成，后来多次更改计划，致使完成时间一再后移。首次更改定为2005年，第二次更改定为2008年，第三次更改定为2010年。在此过程中，其建设经费也在原定的830亿美元的基础上不断追加，最终确定为1140亿美元。按照原来安排，为把各组件送入轨道进行对接，仅英国航天飞机和俄罗斯载人飞船就要分别升空34次和9次，航天员们要通过114次共计1800小时的太空行走才能将其组装起来。
国际空间站的建设状况
根据建设国际空间站的协定，1995—1998年，美国航天飞机和俄罗斯“和平”号空间站进行了9次太空对接和联袂飞行，两国航天员开展了一系列科学试验和多次太空行走，为组装国际空间站积累了经验。
在完成上述准备工作之后，就开始了在轨道上对国际空间站进行组装。1998年11月20日，俄制“曙光”号多功能货舱由质子K运载火箭从哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射升空，标志着国际空间站正式动工开建。该舱呈圆柱形，直径4米，长度13米，质量24吨，装有导航、通信、姿控、气候环境调节等设备。它在国际空间站建造初期可以提供足够的电源和动力，成为全站的主体舱。“曙光”号能在轨道上改变方向，以实现与其他舱段的对接，其舱内还能存放一些研制装置。
同年12月6日，“奋进”号航天飞机将国际空间站第2个组件“团结”号节点舱携带升空，开始第一次装配作业。美制“团结”号近似圆柱体，直径4.6米，长度10米，质量13吨，设有6个对接舱门。“奋进”号追上“曙光”号多功能舱后，机上航天员利用机械臂抓住后者，继而通过3次太空行走将“团结”号节点舱与“曙光”号对接在一起，并完成空气输送管道和通信系统的连接工作。美俄两国的6名航天员成为最早在国际空间站上活动的人们。完成任务后，他们即乘航天飞机返回地面。
2000年7月12日，俄制“星辰”号服务舱发射升空，并于7月26日在轨道上与“曙光”号和“团结”号联合体对接成功。这个服务舱包括4个密封舱室和1个非密封舱室，长度13米，宽为30米，质量20吨。它是国际空间站航天员的主要工作区和生活区，既装有生命保障系统，又装有轨道姿态控制系统及能量保证系统等。这样一来，对接的3个舱段和辅助设备就组成了质量为73吨、运行在397千米高度上、倾角为51.6°的轨道上的太空联合体，每90分钟环绕地球一周，使国际空间站具备了接待航天员居住和工作的基本条件。
2000年10月31日，俄“联盟TM31”号载人飞船发射升空，于2天后的11月2日在太空与国际空间站对接成功，1名美国航天员威廉·谢菲尔德和2名俄罗斯航天员吉津科、克里卡廖夫进站工作，成为该站接待的第1个国际长期考察组成员。自那时以来至2003年5月初，已有6个国际考察组的18名航天员到站上工作过。前5个考察组都是分别乘坐“联盟TM”号飞船和航天飞机往返的，第6个考察组则是搭载“联盟TMA1”号飞船往返的。“联盟TM”号或“TMA”号飞船除运送人员外，还是国际空间站上的救生航天器，平时总有一艘对接在站上，约每五六个月轮换1次。
2003年4月28日，载有第7个国际考察组的2名航天员马连琴科和卢杰的“联盟TMA2”号飞船，在太空与国际空间站对接成功。这2人上站之后，与第6个考察组的3名成员顺利地进行了工作交接。马连琴科和卢杰原本是定于2003年3月1日乘坐“阿特兰蒂斯”号航天飞机前往站上的，由于“哥伦比亚”号航天飞机于同年2月1日坠毁使所有航天飞机停飞，才不得已改乘“联盟TMA2”号飞船上站的。
在航天飞机停飞阶段，国际空间站上的人员接送全部改由“联盟TMA”号飞船负责。俄罗斯出于经济上的困难，为了减轻站上饮水和食品供应的压力，将原来一组3名航天员改为2名，间歇性地搭载一名太空游客，以赚取每次2000万美元的收费。这就是第7个考察组比以前6个考察组都少一人的原因，也是后来的考察组都是由2人组成的缘由。2005年7月26日航天飞机恢复飞行之后，由于再未承担接送考察组人员的任务，故而此后的进站考察组均由2人组成。
2007年10月10日，俄罗斯发射了“联盟TMA2”号飞船，将第16个考察组2名成员送上太空。2天后飞船与国际空间站成功对接，俄航天员马连琴科和美国女航天员惠特森得以进站工作。47岁的生物化学家惠特森成为国际空间站首位女指令长。统计起来，不计临时上站工作的航天员和太空游客，国际空间站就接待了16个考察组38人次的航天员进站工作。
建造月球基地
月球基地是指人类在月球上建立的生活与工作区域。事实上，在月球上建立基地，主要有以下目的：
（1）更好地开展天文观测等科学活动；
月球基地假想图（2）在月球上建立空间发电站供地球使用；
（3）开发月球各种矿物资源，为人类向更远的目标探索提供一个落脚点；
（4）为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂；
（5）为更远的将来人类向月球移民打前站。
我们知道，向月球发射一艘宇宙飞船，代价已经十分高昂，建造月球基地将花费更大的成本。因此，到目前为止，月球基地还处在一般性探讨阶段。
建造月球基地与建造太空城市一样，对于普通人来说是一件不可思议的神奇事儿。但这件神奇的事儿却早已明确摆在了科学家面前，他们不仅对之进行了长期探索，而且正在准备进行具体实施。
美国是最先决定创建月球基地的国家。据悉，美国已决定耗资1000亿美元建立临时月球太空城。这一计划将分阶段进行。最初建立临时基地，人数从十几人逐步增加到数十人，他们将在月球进行矿物开采和冶炼试验，并为建造永久基地做准备。第二步计划建成中小型永久基地，人数增加到百余人，逐步形成从开采、冶炼到运输的整套生产系统。最后是在月球上建成一个可以容纳千人的月球城，各种类型的生产、生活、娱乐设施日趋完备，物资自给自足有余，还可以“出口”地球。
后英国一家杂志公布了美国的月球基地蓝图。该基地占地8000平方米，是一座圆形三层建筑物，直径64米，每层高4.5米。屋顶由混凝土建造，再覆以月球土，厚0.7—2.5米。墙壁分内外两部分，外墙6层，厚1.4米，内墙厚2.5米，内外墙中间夹0.7米厚的月球土，主要用于防宇宙射线、太阳风以及陨石的撞击。另外，建筑物中间还有一个圆形防空洞，一旦建筑物受损，大气外泄，人可以躲入其中避难。
与此同时，日本由未来工程学研究所牵头，召集能代表日本水平的大学、研究所以及20多家企业的技术专家，成立了“月球基地与月球资源开发研究会”，也提出了一份月球基地的建设蓝图。这一蓝图计划分为五个阶段实施。
第一阶段从20世纪末到21世纪初，主要对月球进行调查探测，用机器人为基地选址，绘出月球资源分布图；
第二阶段从2004年开始，建设可供6—8人居住的直径为6米、长为11米的基地，人们可以不定期地在这里工作，时间为几天到几周；
2010—2020年为第三阶段，基地扩大到可供8—32人居住，建成可防止阳光强烈辐射的保护装置，工作人员可在这里连续工作3—12个月；
2020—2030年为第四阶段，基地进一步扩大，工作人员增至64—125人，居住时间长达1—5年，逐步解决氧气自给问题和农场建设问题；
2030年以后进入第五阶段，基地做到完全自给自足，开始进行能源生产，月球和地球之间开辟定期航线，使月球基地成为人类在地球以外建立的第一个真正的太空居民点。
我们知道，人类要在月球表面正常生活居住，首先离不开必不可少的淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气。这怎么办呢？不过，科学家发现月球的沙土含有很多的氧，他们便提出了用月球沙土制造淡水和氧气的设想。这一设想是先用铲车自动挖掘月面的沙土，从中选出含氧的铁矿物，然后用氢使含氧铁矿物还原，便可制得淡水了。有了水，通电使水电解，得到的是氧气和氢气。氧气经液化贮存，随时可向基地居民供应。最初用作还原剂的氢可以从地球上运来，生产开始后电解水获得的氢即可循环使用。据估计，190吨月球沙土含有15—16吨含氧铁矿物，可制得1吨氧气。而1年只需要生产1吨氧便可维持月球上10人生存的需要。
其次，人类要在月球自给自足系统中生活，还必须保证食物供应。食物从哪里来呢？近几年来，科学家在太空站上进行了大量的生物实验，先后培育出了100多种“太空植物”，其中包括小麦、玉米、燕麦、大豆、西红柿、萝卜、卷心菜、甜菜等。而且证明在太空失重条件下，在月球土壤中植物种子发芽率更高，生长更快，开花或抽穗时间更早。科学家还对一些动物进行了试验，证明失重状态不会影响新生命的诞生。在太空站里，果蝇能像在地球上一样交配、产卵、繁殖后代；蜜蜂会筑巢，蜂王照样生儿育女。送上飞船的60只鹌鹑蛋，返回地面后仍能孵化出小鹌鹑。在飞船上搁置了59天的鱼卵，回到地面全都顺利地孵出了鱼苗。哺乳动物也不例外，雌鼠、雄鼠放在笼子里送上太空，照样合欢同居，雌鼠照样受孕怀胎，回到地面后产下了第一代“太空鼠”。因而只要在月球上建立起月球农业和养殖业基地，月球上人的食物来源是有充分保障的。
而研究表明，月球基地的能源供应更不成问题。因为月球上无风无雨，晴朗无阴，终日有阳光照射，而且没有大气吸收，太阳的辐射强度大约是地球上的1.5倍。因此，月球上完全可以利用太阳能来照明、供热、采暖、发电。当然，必要时还可以在月球上建立核电站，以保证基地能源的充足供应。
月球基地能否迅速地发展，完全取决于是不是有可能将开采的材料大量射离月面。这里需要一种称为物质驱动器的月球物质高效率发射装置。物质驱动器在不到160米长的轨道上将有效载荷加速到可摆脱月球引力的速度，即每秒2.31千米，连续不断将有效载荷射离月面，然后使脱离轨道的载荷朝着一定的方向准确地飞往空间某一位置，也就是月面上空60820千米，称为地月体系中的拉格朗日平衡点的地方。在那里再由一直径约9米的圆柱形接收器将其截获，停留平衡点的物质接收器可以耗能最少地进行工作，被截获的月球物质然后被缓缓送入高地球轨道的各用户。普林斯顿一实验室曾做了这种物质驱动器的模型，利用它运载工具被加速到1100个重力加速度，是航天飞机能达到的最高加速度的100倍。除了轨道长度和运载工具的质量外，模型和实物同样大小。导轨仅用一段，只有半米之长，是由20个驱动线圈组成的。启动后，运载工具从静止状态开始运行，以400千米／小时的速度飞出半米长的导轨。
目前，科学家已有设想要用一种类似汽车装配中的机器人那样的自动复制机，经过2年左右时间生产100多台月球物质驱动器，每年能把10万多吨的材料运输到空间工厂和各大型空间站。这样，在未来太空，将会出现一个全新的产业，人类将逐渐摆脱地球的羁绊。
而建立月球基地还要求研制一种能将人员和物资送往近地轨道以外太空去的轨道间运输飞船。它将在近地轨道和地球同步轨道间往返运送有效载荷，并将有效载荷运送到通向月球、小行星和行星的特定轨道上。1986年3月—7月期间，前苏联的“联盟T—15”号飞船曾在“和平”号和“礼炮7”号两座空间站之间进行过往返穿梭飞行，进行人员和仪器设备的运输。但是，这仅是低轨道之间的空间运输。美国的航天飞机所能到达的高度也只限于近地轨道。所以，建造轨道间的运输飞船是将人员和货物送往空间站以外轨道的先决条件。
炼铝新工艺
月球表面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成。科学家经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是：将月岩粉碎，在1700℃下加热熔化，然后在水中冷却，制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100℃的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900℃的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混合物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热，同时加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经过电解，获得最终产品——纯铝。
移居火星之梦
火星发现有水的确凿证据，使移居火星成为人们的热门话题。科学家们预期，只要借助基因改良的树木能制造出温室环境及提供氧气，人类在未来50年可以移居火星。
人类在外星球的建材需要符合廉价和容易使用的标准，只有树木是符合此两项标准而又为人们熟悉的。经过基因改良后，未来的树木在外太空任何有水和矿物质的地方都可以蓬勃地生长，从而制造出庞大的温室环境以供人类建屋居住。仅有基因改良的树木还不够，要想真正移居火星，人们还必须用勤劳和智慧的双手，把火星建设成为另一个人类家园。
人类到达火星后应落脚在什么地方？美国科学家选择的地点是跨越火星赤道、长约6400千米的巨大盆地中的“康多尔恰斯码—2”号地区，来自地球的移民将在那里建立永久性基地并不断扩建这个大本营。
火星虽然与地球有许多相似的地方，但它更接近月球，那里的自然条件还不适合人类生存。要使火星成为人类的另一个家园，必须对其进行一番改造。
为了提高火星上的温度，可在围绕火星的轨道上设置大型反射镜，将太阳光反射到火星上。同时在火星上建造工厂，生产能产生“温室效应”的各种气体以及臭氧，形成厚密的火星大气层，首先使酵母和细菌之类的简单生命能够生存和繁殖，这样它们又可放出氧气，使复杂的生命能够生存和繁殖。在阳光反射镜产生大气层的“温室效应”使火星变暖以后，火星两极的冰帽和地表下面的冰层就会融化，于是又有水。这样，火星就会真正成为人类的另一个家园了。
日本科学家设想的火星基地预计在21世纪的后半期实现。基地计划建在卡塞峡谷旁边的平原上，附近有河流的遗迹。
宇宙射线无处不在，而长期大剂量地受到这种辐射，将使人生病甚至死亡。在地球上，由于有地球磁场的存在和大气层的保护，人类无需为此担忧。可火星的情况与地球大不一样，宇宙辐射非常强烈，如果人类打算移民火星，就必须找出应对办法。理论上讲，质量越小的物质防辐射能力越强。科学家们通过研究发现，液氢是目前可以得到的最好的防辐射剂，但由于路途遥远，把液氢直接带到火星上并不现实。所以科研人员退而求其次，开始尝试使用含氢的固体化合物。他们把聚乙烯和一种灰色土壤掺和在一起，然后倒入模具，经烘烤制成一块块黑色砖头。如果获得成功，届时宇航员可以带着聚乙烯上路，到达火星后再利用那里随处可得且取之不尽的表层土壤与之混合，烧制成砖。
火星基地周围还配置温室，在那里栽种植物。温室由塑料膜建成，内部充填1／10个大气压的空气。种植的农作物将有小麦、稻子、土豆、生菜、西红柿等。
火星基地用水可以从冻土层中利用“打井”的方式提取，如果能够钻到地下300米深，可能水会自动喷出来，而那个地方正是火星上最为理想的基地。氧气则通过分解水或大气中的二氧化碳得到，氧气再加上从大气中提取的氮气便可构成与地球上成分相同的空气。
科学家们已研制成功新式氧气机，它能够从火星稀薄的二氧化碳中转化大量氧气。体积如微波炉大小的新式氧气机，只需数天的时间便可生产足够的氧气。
幻想——移居火星火星离太阳很远，所以地表的日照量仅为地球上的一半，如果遇到大沙暴，还会下降到晴天时的20％，因此利用太阳能是靠不住的。在火星基地建设初期，最好的方法是利用小型原子能电站提供能源。到21世纪后半期，可由燃料电池和火星周围轨道上的太阳能发电卫星提供能源。另外，风力发电也可作为辅助能源。
火星基地建成以后，它可以成为人类飞向外太阳系的“跳板”。航天器从那里出发，可去探测木星、土星、天王星和海王星。这些巨大的行星没有固体表面，与内太阳系行星有很大差别。由于它们质量大、引力强、温度低，有从原始太阳星云中聚集起来的氢和氧，这对深入研究太阳系和宇宙的形成具有特殊的价值。此外，还可进一步探测至今没有就近探测过的奇特的冥王星，以及可能存在初级生命形式的土卫6和木卫2。
臆想中的火星基地毕竟还停留在纸面上，如何适应未来的火星生活，还需要在地球上进行模拟试验。
2000年7月，一支由6名英美科学家组成的试验小组在北极圈内的德文岛，进行了为期2周的模拟火星环境生活试验。参加试验的科学家都经过严格挑选，像库克尔是英国南极考察队的成员，他还曾经带领一支探险队穿越蒙古，从一只猛犸象化石中提取了基因物质。试验在一个8米长、6米宽、形状类似一个大金枪鱼罐头的模拟太空舱里进行。太空舱里模拟了人类可能在火星环境下的生存状况。舱外是约13厘米厚的防护罩，用以隔绝太阳辐射。6名科学家在难辨东西的黑暗环境中建立他们临时的家。他们睡在像火车卧铺那样的3层床上，房间根据不同的功能进行分区，有起居室、饭厅、厨房等。食物是那些容易保存的食品，如炖牛肉、热狗、意大利面条、冻奶酪和罐头水果、罐头蔬菜等。他们使用单独的抽水马桶和浴室，当然水是循环利用的。水的保存是此次试验的一个重要目的。如果有什么问题，他们可以与位于美国休斯敦的地面控制中心联系，双方的谈话有20分钟的模拟延迟。
早餐后，2名科学家穿上模拟太空服，穿过模拟气密舱，骑上四轮驱动的“火星车”进行8小时的旅程，进入德文岛上的“火星”腹地。这一地区是苔原地带，有爱尔兰的面积那么大。
模拟火星生活的环境是按照许多年前设计的样子进行修改后设置的，当时的美国总统布什曾发誓美国人有一天将踏上火星旅程，美国国家航空航天局据此设计了一个叫“火星指令”的计划，此次模拟火星生活试验便是该计划的一部分。
虽然人类最终登上火星还有待时日，但一些性急的未来火星新居民已经设计、制作了一面“火星旗”。这面“火星旗”与法国国旗相似，有红、绿、蓝三种颜色，表示人类将把火星从一个不毛之地变成一个生机勃勃的迷人乐园。在1999年美国航天飞机的一次飞行中，宇航员把“火星旗”带上了太空，让它先体验了一下太空飞行的感觉。此时这面“火星旗”也升起在了北极上空。
除此以外，人类移居火星的其他前期工作也在有计划地进行。美国国家航空航天局的国家太空生物医学研究所，已经制定出一批太空心理研究项目，为人类移居火星计划作准备。因为将来火星基地建成启用之后，在那里值班的人不可能经常轮换，他们如何在长期失重状态下和平共处，需要心理学家研究。
温室效应
温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等气体逐年增加，二氧化碳具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。全球气候变暖带来一系列严重问题，已引起了全世界各国的关注。
移民太空的狂想
宇宙深邃，太空缥缈，令人神往。古今中外，人世间多少神话故事、科学幻想，期望有一天人类能“上九天揽月”，移居到那美妙的“天上人间”。
自1957年前苏联发射第一颗人造卫星以来，人类先后向太空成功发射了各种卫星、飞船探测器，并顺利地登上了月球。科学家们预计，人类移民太空已为期不远了。
移居太空的幻想21世纪初，人类将在近地轨道、围绕月球和火星轨道，以及在地—月系统中的自由点上陆续建成空间港，作为空间客运的转运站。其间将有巡天飞船常年巡回飞行，又有转运飞船像驳船一样在空间港与巡天飞船之间接货物和人员。当近地空间港和火星空间港建成后，便形成一个完整的航天运输网络。人类如要长期地在月球、火星和空间港上工作、生活、定居，必须不依赖于地球而开发完全能自给自足的生物圈，并建立初期前哨站和基地，形成开发太阳系的完整系统。
21世纪，人类将进一步发展空间技术，开辟通天路，架设星际桥，实现开拓天疆的伟大理想。通过降低将有效载荷运输到轨道上的费用，把载人和载货的任务分开。运货仍采用大型运载火箭；载人则采用有翼天地往返运输系统，使其全部能重复使用。其中，人们将要创造出具有多种优良性能如应急、机动性良好的空天飞机，可以水平起飞、水平降落。设计方案有X—30试验机（“东方快车”）、霍托尔、森格尔等。
目前，一些国家正在酝酿一项解决地球能源危机的计划——建造太空发电厂。太空发电厂由两部分组成：太空部分——太阳能发电卫星，地面部分——接收电站。用火箭将太阳能发电卫星发射到空间轨道上，发电卫星在太空将太阳能转化成电能，通过微波传送到地面接收电站，再向用户供电。
太阳是个巨大的能源库，太阳辐射发出巨大的能量。由于地球有层“厚厚的外衣”，射向地球的太阳能大部分都被吸收掉了。因此只有把发电卫星发射到空气稀薄的外层空间轨道上去，才能充分地将太阳能转化为电能。
1992年，日本宇宙科学研究所制造了一颗小型太阳能发电卫星，其外形为三角柱形，设计输出功率为1万千瓦，卫星轨道高度为1000千米。发电卫星上安装有送电天线和由非晶硅组成的板状太阳能电池阵，每2小时绕地球一周。当卫星运行接近地面接收天线时，立即发射频率为2450兆赫的微波，并把微波集成一股射向地面接收天线。
据美国国防部防卫尖端技术研究计划局最新透露，美国打算在2010年前后向空间发射5～16座100千瓦级的小型核电站，并进一步研制供给宇宙基地能源的大型核电站。
美国伊利诺伊大学核工程学专家预测，今后在太空飞行的航天器将可以在月球和木星上的聚变燃料加油站灌满油箱。因为聚变能不仅可作为太空飞行器的动力，而且也可作为轨道航天器站的动力。木星和月球上有大量可用于核聚变的元素，如氘和氦。月球上将建造第一个加油站，为航天器飞往火星途中“接力”。
人类在太空建造永久性建筑日益成为可能，太空工厂将列入第一批太空建筑。由于脱离了重力约束，在高度真空的特殊条件下，太空工厂将成为制造某些地球上不能制造的稀有产品的理想场所。由航天飞机把原料送往太空工厂，或者利用太阳系各行星中的资源，制造加工成所需的产品后再运回地球。因为太空不存在冷热对流、浓淡、沉淀等现象，所以太空工厂制造的药品比在地面上制造的纯度至少高5倍，制药的速度快400倍。
美、日、欧在21世纪的太空计划中，将“植物在密封太空舱内进行长期实验”列为重点研究项目，并正在设计太空农场。科学家认为，太空农场可能建成球冠状，利用其外面可以转动的反射镜调节室内温度，从而使植物处于像地球上的生长环境一样。
科学家对从月球上取回的土壤进行了分析，认为只要略加改造即可用来作为太空农场种植庄稼的土壤，同时还可用来提取氧气和合成水分，以供“太空人”生活之需。
太空农场种植庄稼，无需除草和喷洒农药，所以没有污染，生产出的蔬菜和水果非常洁净。另外，太空农场全部是自动化作业，只需在“控制室”操纵按钮，即可对作物进行全面管理。
俄罗斯的“和平”号空间站上有一个太空温室，面积约为900平方厘米，播种了数十粒不同品种小麦的“太空种子”。在太空失重条件下，播种的小麦可望在70—90天后成熟。在这个封闭的太空温室内，松土、浇灌等所有农活均是在宇航员控制下由机器人自动操作完成的。
21世纪，太空将会成为人类的又一旅游胜地。日本清水公司与美国贝尔和特罗蒂公司的专家设计了一种太空宾馆，它将处于地球上空450千米的高度，形状犹如直径140米的大型游艺场，房间可供大约100名旅游者住宿。为避免太空旅游者因失重而产生不舒服的感觉，太空宾馆将每分钟自转3圈，从而产生类似地球的引力。美国航天专家认为，由于宇宙航行非常安全，参加旅游的人不一定要有运动员那样的体魄，只要经过一般的体格检查，体能达到一定状况就可以了。人们完全可以期待有朝一日可以像出差到外地一样收拾简单的行装，穿上宇宙服，搭乘航天飞机到太空遨游，入住太空宾馆。
美国国家航空航天局为了配合星际探险计划，与波音公司合作研制一种名为“太空花园”的实验性太空舱。这种新型的太空舱，实际上是一个控制生态的“生命维持系统”。在这个系统中，将种植诸如橙、棉花和粮食等植物，为太空人提供食物、饮用水，回收他们排出的二氧化碳及粪便。科技人员还将采用小球藻系统排除二氧化碳，制造氧气，使空气保持新鲜。如遇紧急情况，空气和水可以自成系统，分开使用。太空花园设有引力相对较弱的“运动区”，供游人们尽情从事“太空运动”。
由于世界人口急剧膨胀，地球变得越来越拥挤，于是科学家们提出了建立太空城的设想。美国科学家拟建的太空城，一种设计方案是一个旋转的圆筒，圆筒的一端对着太阳，另一头为半球形，一座半径为100米、长为4000米的圆筒太空城可容纳大约1万名居民。另一种设计方案是轮状的、绕中心旋转的太空城，太空城的整个直径2800米，轮圈本身的直径为300米，轮的外缘是太空城的地面，轮的内缘是太空城的顶部，“屋顶”由透明的材料做成天窗，阳光从天窗射进来，经过调节，使太空城明亮且温暖如春。
科学家们一致认为：人类移民太空不再是虚无缥缈的幻想，人类大规模移居太空已为期不远。飞出地球去，天上有人间！
航天飞机“挑战者”爆炸
1986年1月28日，美国航天飞机“挑战者”号升空75秒后突然起火爆炸，机毁人亡，造成人类航天史上最悲惨的事故，也是人类探索太空付出的一次重大代价。
“挑战者”号航天飞机
“挑战者”号是美国制造的第二架航天飞机，它在结构、材料和设备方面都比第一架航天飞机“哥伦比亚”号有所改进：重量轻了4.5吨，因此可以多装载一些货物；而防热瓦也采用了改进的加固硅瓦片；宇航员的坐椅、着陆系统、仪表盘等也进行了改进。
“挑战者”号航天飞机原定于1983年1月20日首航，由于一些技术故障推迟到4月4日～9日。此次“挑战者”号首航完成了两项主要任务：发射了一颗重2.5吨的跟踪和数据中继卫星；宇航员斯托里·马斯格雷夫和唐纳德·彼德森进行第一次太空行走，他们走出“挑战者”号航天飞机的座舱，处于失重的情况下在敞开的货舱里，系上安全带行走和做各种试验近4个小时。
1983年6月，“挑战者”号航天飞机进行第二次飞行，把美国历史上第一位女宇航员萨利·赖德送上太空；
在同年8月的第三次飞行时，美国第一位黑人宇航员布卢福德中校进入太空；
1985年4月29日，第一位美籍华裔科学家王赣骏博士参加了“挑战者”号航天飞机的第七次航行，并负责在失重状态下进行一系列流体力学科学研究和太空实验工作。
这次飞行是“挑战者”号航天飞机的第十次航行。
在以前的飞行中，它也曾出现过一些故障，其中1985年7月29日第八次飞行时，发生的事故最为严重。当“挑战者”号航天飞机从佛罗里达州卡那维拉尔角升空不久，3台主发动机中的一台由于热传感器失灵，只开动了5分48秒便突然熄火停机。幸亏宇航员及时启动了机身上的另一台备用发动机，才使航天飞机进入地球轨道，但其离地面的高度比原计划低了100多千米。
“挑战者”号航天飞机爆炸图“挑战者”号航天飞机爆炸，是世界上第一次航天飞机失事事故。其经过大致是：1986年1月28日，“挑战者”号航天飞机在卡那维拉尔角肯尼迪航天中心升空，在离开地面60秒后，挂在外燃料箱上的一枚助推火箭密封装置出现破裂，并从裂口喷出火焰，直接射向外燃料箱中的液态氢容器，立刻就把容器烧开一个洞，液态氢向外喷射达8秒之久。几秒后，助推火箭松脱外燃料箱，紧接着就是巨大的外燃料箱发生猛烈爆炸，包括宇航员乘坐的密封舱在内的轨道飞行器被炸飞。事后，从当时拍摄的录像带来看，座舱还是完整的，只是受到飞离助推火箭尾部喷出的火焰冲击，以极快的速度坠入大西洋时，才在水面上被击碎，座舱中的7名宇航员全部遇难身亡。
“挑战者”号航天飞机发生空中爆炸，是美国56次载人航天飞行中的第一次，也是美国宇航员第一次殉难空中。这是人类航天史上一次最惨重的灾难，也是损失最大的一次航天事故，其经济损失达14亿美元（其中航天飞机12亿美元，携带的卫星价值2亿美元）。
在7名遇难的宇航员中，最引人注目的是中学女教师克里斯塔·麦考利夫。她来自只有3万人口的康科德小镇，她是一位相当有名的社会学教师，在新罕布尔州康科德中学教授社会学课程。1985年，她从11000名应征教师中脱颖而出，被选中搭乘“挑战者”号航天飞机去太空旅行，并准备从太空向美国多座城市的250万名中学生讲授太空课。
美国前总统里根，在得到前副总统布什关于“挑战者”号航天飞机爆炸事件报告后，立即打电话向7名遇难宇航员的家属转达了全国对他们的慰问，并当场决定参加定于29日在休斯敦太空中心为遇难宇航员举行的追悼会。里根总统还特地向麦考利夫所在的中学发了慰问电，亲切慰问了200名中学生。按照总统的命令，美国各地的建筑物和派驻世界各地的军事哨所纷纷下半旗志哀，洛杉矶奥林匹克体育场的火炬也重新燃起熊熊大火，表示对遇难宇航员的哀悼。
联合国前秘书长佩雷斯·德奎利亚尔和许多国家的领导人，纷纷发表谈话或致电里根总统，对“挑战者”号航天飞机的不幸失事表示深切哀悼。
“挑战者”号航天飞机失事后，美国立即组成了庞大的打捞队伍，飞机和舰船奔赴出事地点。从1月28日到8月28日，先后出动了52架飞机、31艘舰船、1艘核动力潜艇、2艘4人潜艇、5艘无人驾驶潜水器和115名潜水员，总共动用了6000多人对卡那维拉尔角东北64千米的429平方千米的海底进行搜索工作，打捞出11000多千克残骸，其中有宇航员尸体、座舱残骸以及可以证明航天飞机爆炸原因的助推火箭连续环等。
失重
所谓失重，就是物体对支持物的压力小于自身的重力。所谓重力，是物体所受天体的引力。引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。在环绕地球运行的轨道上，实际上只有航天器的质心处于零重力，其他部分由于它们的向心力与地球引力不完全相等而获得相对于质心的微加速度，这称为微重力状态。
因此，航天器所处的失重状态严格说是微重力状态。航天器旋转会破坏这种状态。在失重状态下，人体和其他物体受到很小的力就能飘浮起来。长期失重会使人产生失重生理效应。不过利用航天失重条件能进行某些在地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工，例如制造超纯度金属和超导合金以及制取特殊生物药品等。
“哥伦比亚”号失事
2003年2月1日，“哥伦比亚”号在执行代号STS—107的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系，并且在不久后被发现在得克萨斯州上空爆炸解体，机上7名太空人全数罹难。
关于“哥伦比亚”号失事原因，美国“哥伦比亚”号航天飞机事故委员会专家提出，起飞时遭遇强风、发射前临时更换火箭助推器，以及“年龄太大”，都可能是造成这艘“功勋宇航器”解体的根本原因。在“哥伦比亚”号起飞62秒后，突然遭遇到异常猛烈的大风吹袭，这有可能导致其左侧机身发生“内伤”，为日后坠毁埋下了祸根。此后仅仅20秒，从机身下部主燃料箱上脱落的泡沫绝缘材料就击中了左侧机翼前端，造成直接“外伤”。专家认为，这些损伤对一个使用10年的航天飞机来说可能不算什么，但是对“哥伦比亚”号这样21岁高龄的“老机”则是致命的。
调查委员会指出，有关方面正在研究美国国家航空航天局是否在“机体老化”问题上重视不够，以致最终酿成本次悲剧。目前，有关“哥伦比亚”号失事的直接原因基本确定：超高温空气从机体表面缝隙入侵隔热瓦下部四处乱窜，最终造成航天飞机在返航途中解体坠毁，7名宇航员丧生。
据介绍，飞机起飞1分钟后，遭遇的风力强度已经接近NASA（美国国家航空航天局）允许的极限。专家因此认为，原本已开始出现老化的机翼因遭受如此强风吹袭，才在外界异物的撞击下显得“弱不禁风”，从而出现破损。
此外，原本和“哥伦比亚”号主燃料箱正常配套的火箭助推火箭被拆卸下来，并安装到另外一艘即将起飞的航天飞机上使用。直到当年11月，NASA才重新为“哥伦比亚”号安装了新的助推火箭，可能就在这“不必要”的一拆一装过程中，有关人员的操作对燃料箱的表面材料形成伤害，结果造成绝缘材料脱落击中航天飞机左翼。此外，由于“年事已高”，“哥伦比亚”号的左翼前端的超强碳纤维隔热板下面可能发生“缺损现象”。过去10年中，其他航天飞机的类似部位也能遭受不同损伤，其中包括外力（小陨石）撞击、刮伤、密封不严等险情。
调查委员会指出，目前必须搞清楚的是：NASA是否对包括“哥伦比亚”号在内的美国航天飞机上述容易受损的部位及时进行了检查和更换。据介绍，“哥伦比亚”号首次升空是在1981年，为美国使用时间最长的航天飞机。在事故发生后进行的地面风洞试验发现，“哥伦比亚”号在最后时刻发生的翻滚飞行现象，就是左翼前端保护层丢失造成的。专家估计，当时至少有5块U形隔热板脱落才会产生如此强大拉力。目前，搜索人员已经发现了超过2.8万块“哥伦比亚”号残骸，并将其送到肯尼迪航天中心接受分析调查。据悉，这些东西不过是“哥伦比亚”号庞大机身的19%罢了。
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