从滑翔机到“飞行者”1号
任何新事物的产生，都不是一帆风顺的，尤其是在科学发明的道路上，开创者必须付出更多艰辛努力，甚至是生命。飞机的研制和发展，就是这种情况。
自从蒙哥菲尔兄弟的热气球成功升空以后，氢气球和飞艇也都陆续升上了天空。一时间各种各样的气球和飞艇成了人们谈论的焦点和宠儿。然而，随着人们研究的深入和飞行事故的不断发生，航空先驱者们清楚地意识到：这些轻于空气的航空器无论是在安全性、操纵性还是发展前途上都存在着很大的局限性。它们的飞行速度低，不易操纵和控制，而且对载人来说也不安全。因此，人们的注意力逐渐转向了重于空气的航空器（飞机和滑翔机）的研究上。
太空探索的新时期——航天时代说到飞机和滑翔机就不得不提到两个天才的设计家：意大利的列奥纳多·达·芬奇和英国的乔治·凯利。达·芬奇是第一个运用科学知识对飞行问题进行研究的人，并曾设计出了降落伞和直升机的雏形。
乔治·凯利男爵（1773～1857）被公认为飞机的创始人，被后人誉为“航空之父”。他为制造重于空气的航空器创立了必要的飞行原理。而在这之前，航空被人们认为是一门“在公众眼中接近于荒谬可笑的科学”。乔治·凯利在23岁的时候，制造了一个直升机模型。大约在1801年，乔治·凯利研究了鸟飞翔时的推动力，并于1804年在旋转臂上试验了一架滑翔机模型。在随后的时间里，这位伟大的先驱者曾多次制造了改进型的滑翔机原型机。
飞机提供了许多启示在滑翔机研究方面最重要的先驱者是德国的工程师奥托·李林塔尔（1848~1896），他于1889年出版了一部航空经典著作：《作为航空基础的鸟类飞行》，仔细地分析了鸟翼的形状和结构，从中得出了许多重要的数据，并应用于人的飞行。更为可贵的是，李林塔尔在1891~1896年的6年时间里，亲自进行了2000多次滑翔飞行试验，积累了大量的经验和飞行数据。1896年8月9日，这位伟大的先驱所驾驶的滑翔机不幸从空中坠落下来。他的临终遗言是：“要想学会飞行，就要做出牺牲。”
经过无数先驱者的不懈努力，自由飞行的梦想离我们越来越近了。威尔伯·莱特（1867～1912）和奥维尔·菜特（1871~1948）兄弟俩是美国俄亥俄州一名牧师的儿子，他们从少年时代起就对飞行十分感兴趣。1895年他们开了一间自行车修理和制造作坊，并开始研究和制造飞机。莱特兄弟没有受过高等教育，但他们勤奋好学，十分重视理论和实践。为了弥补自身知识的不足，他们阅读了大量的空气动力学方面的文献。为了读李林塔尔的著作，他们还自学了德文。1899年，哥哥威尔伯·莱特向史密森学会借阅了大量的有关航空的书籍和文章，进行了系统的研究，兄弟俩在总结前人的经验和教训的基础上，开始了他们的滑翔飞行试验。
1900～1902年，莱特兄弟先后制造了3架滑翔机，进行了上千次飞行试验，每次都详细地记录了不同情况下的升力、阻力、速度等数据，并对操纵进行了反复的改进。1901年9月，莱特兄弟自己设计了一个小型风洞，用来精确测量气流吹到薄板上所产生的升力，并自己设计制造出了测量升力和阻力的仪器。
莱特兄弟在试验飞翔兄弟俩于1902年设计出了他们的第一架飞机。但在当时却没有哪一个公司愿意冒险制造航空发动机和螺旋桨，于是莱特兄弟只有自己动手了。他们首先设计出图纸，然后在自行车技师泰勒的帮助下，花了6个星期的时间制造出了一台12马力的活塞式发动机。这台发动机有4个汽缸，采用水冷方式，其总重（包括附件、水和燃料）约为91千克。至于螺旋桨，当时根本没有什么数据资料或是计算公式可以供莱特兄弟参考，他们完全是从头开始研究理论。经过艰苦的努力，终于制造出了一种效率比较高的螺旋桨。
经过几年的努力，莱特兄弟的第一架飞机——“飞行者1号”终于出现在人们的面前。1903年12月17日，在北卡罗来纳州的基蒂霍克海滩上，“飞行者1号”像一只白色的巨鸟昂然挺立，显得十分轻盈。它的机身骨架和机翼都是用又轻又牢的枞木和桉木制成的，螺旋桨也是枞木的，弯曲的机翼上蒙着薄薄的但十分结实的棉布。飞机的长度为6.5米，翼展12.3米，整架飞机的重量为280千克，飞机完全靠螺旋桨的推动力起飞。这天，“飞行者1号”总共进行了4次飞行，第一次试飞是由弟弟奥维尔·莱特驾驶的，飞机摇摇晃晃在空中飞行了12秒钟，在36米远的地方降落下来。而后来得到世界公认的第一次自由飞行则是由哥哥威尔伯·莱特驾驶的第四次飞行，飞机在空中用59秒的时间飞行了260米。
在莱特兄弟第一架飞机成功以后，迎接他们的不是鲜花和掌声，而是怀疑与挑剔。保守的学究们不相信“自行车工人”能造出飞机，在很长时间里，“第一架飞机制造者”的荣誉被不公平地安在史密森学会的主席兰利的头上。然而莱特兄弟仍然不断地探索和进取，并多次到世界各地作飞行表演，散播航空的种子。他们将自己的一生都献给了航空事业，终身没有结婚，后来人们将他们誉为“航空奠基者”。
知识点滑翔机的飞行方式
滑翔机是一种没有动力装置，重于空气的固定翼航空器。它可以由飞机拖曳起飞，也可用绞盘车或汽车牵引起飞，更初级的还可从高处的斜坡上下滑到空中。滑翔和翱翔是滑翔机的两种基本方式。在无风情况下，滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动力下滑飞行的方式就称为滑翔。在上升气流中，滑翔机可像鸟雀一样展翅平飞或升高，这种飞行方式就称为翱翔。
伟大的“空中冒险”——飞越英吉利海峡
莱特兄弟的成功轰动了世界。欧洲各国竞相邀请他们去做飞行表演，掀起了一股飞行的热潮。在各国工程师和飞行员的努力下，飞机的留空时间、飞行距离等纪录都不断地被刷新。一些具有远见卓识的人也指出，飞机是一种很有发展前途的交通工具。
许多因循守旧的人却坚决反对这种观点。有人冷嘲热讽，也有人肆意诅咒，企图把这个新生事物扼杀在摇篮里。在这种情况下，未来空中交通的大力支持者、英国《每日邮报》的创始人斯基利弗爵士，决定拿出1000英镑作为奖金，奖给第一个驾机横越英吉利海峡的人。
英吉利海峡位于英国和法国之间，最窄处只有32千米，最宽处也只是100多千米。今天，有不少人甚至能够游过去。但在飞机刚刚诞生的时代，狭窄的英吉利海峡却是飞机难以逾越的障碍。那时候，飞机发动机的性能不稳定，经常出现故障；飞机上没有最起码的导航装置，在大海上极易迷失方向，并容易受到强烈海风的影响。驾驶这样的飞机飞越英吉利海峡，无疑是一次“空中冒险”。
即使困难再多，还是有不少飞行家参加了这项活动。其中有一位法国飞行家，叫胡伯特·拉赛姆。拉赛姆是一位老练的飞行家，早在1904年，他就曾经乘汽艇从英国伦敦直飞法国巴黎。
1909年7月19日，拉赛姆驾驶单翼机“安托瓦内特”号，从法国的加莱海岸起飞了。可是，飞机还没飞出10千米远，就因发动机突然出现故障而一头栽了下来。好在离海岸不远，一艘法国救护船火速赶到失事现场。这时，“安托瓦内特”号正在缓缓下沉，满心沮丧的拉赛姆低着头坐在即将沉入海底的机身上。
可是，这次失败并没有使拉赛姆丧失信心。几天以后，他准备改用另一架单翼机继续飞行。但是天公不作美，大风骤起，海浪滔滔。拉赛姆只好将自己的飞行计划推迟，等待好天气的到来。
就在这时候，另一位法国飞行家路易·布莱里奥也赶到加莱海滨。为了抢在其他人的前面成功，布莱里奥明知天气不适宜飞行，仍然驾机飞上了天空。
布莱里奥驾驶的也是一架小型单翼机，发动机的功率是25马力。1909年7月25日4时35分，天刚蒙蒙亮，他驾机离开法国海岸，一直向西飞去。进入海峡以后，四周茫茫一片，根本看不见陆地。布莱里奥谨慎地把握着航向。20分钟以后，英国的海岸线终于遥遥在望了。
后来，布莱里奥这样描述当时的情形：
“现在我要全神贯注地把稳机舵了……我遇上了困难，情况有点不妙，高耸的悬崖之外，风力特别强劲，我的速度减弱了。然而我迎着强风，冲了过去！……我看到崖上有一片旷地，就扭动舦盘，在空中转了个半圈，然后飞进旷地上空。我终于重新着陆了！”
英吉利海峡就这样再一次被人类征服了，勇敢机智的布莱里奥获得了1000英镑奖金。人们为了纪念这次飞行，在他驾机降落的英国多佛尔海岸，建立了一块石碑，石碑上镌刻着布莱里奥座机的形象。同时，人们也没有忘记虽多次受挫、却从不气馁的拉赛姆，在离这块石碑不远的地方，为他立起一尊石雕像，上面写道：
“人们不会忘记他在英吉利海峡上的勇敢飞行。
”征服“不可横越”的大西洋
飞越英吉利海峡，只是越海飞行的一个开端。紧接着，不知疲倦的飞行家们向自己提出了一个新的目标：跨越大西洋！
浩瀚的大西洋到第一次世界大战前夕，飞机的导航仪器、高度和速度指示器已相继被发明和应用，发动机的性能、飞行速度、续航能力等都有了一定提高。然而，要想横越宽达数千千米的大西洋，仍然需要高超的飞行技术，更需要敢于冒险的勇气和不怕牺牲的精神。
两名英国飞行家首先向大西洋发起挑战，他们是哈里·霍克和麦克肯西·吉里夫。1919年，他们驾驶飞机从大西洋西岸出发向东飞行，但起飞后没多久，飞机就出现故障，开始向着海面坠落。眼看他俩难逃葬身鱼腹的厄运了，霍克突然发现，附近海面上有一艘正向欧洲航行的丹麦小船。两位飞行家施展平生本领，好不容易才使飞机平坠在这条小船附近，落水后，很快被船上的人搭救起来，终于死里逃生。
不久以后，两位飞行家安全到达伦敦。这时候，由于长久得不到消息，大家都认为他们已经“牺牲”了，现在二人意外归来，消息眨眼间传遍了英国。虽然他们的航行失败了，但为了表彰他们的勇敢精神，人们仍然为他俩举行了一个盛大的欢迎会。
这以后不久，美国海军组织了一次横越大西洋的飞行。为了安全，美国人使用了4架“克蒂斯”型水上飞机，如果发生意外，它可以在海面降落。结果有一架水上飞机横越了大西洋。可是人们认为，这架飞机在飞行途中曾多次在水上降落，不能作为飞行纪录。
“真正的征服”是由两名英国飞行家完成的，他们是约翰·阿尔科克和亚瑟·韦顿-布朗。第一次世界大战期间，为了打败同盟国，他们都曾在“皇家飞行队”工作过。1919年6月14日，阿尔科克和布朗驾驶着一架经过改装的“维米”型轰炸机，从北美洲东部的纽芬兰岛起飞，向大洋东岸的爱尔兰岛前进。
征途中真可以说是充满艰难险阻。起飞后不久，一部发动机的废气喉脱掉了，霎时间浓烟滚滚，使他们看不清前方的景物，而发动机发出隆隆的声响，又使人烦躁不已。“老天”似乎也和他们作对，刚才还是晴空万里，碧海平波，突然间天昏地暗，乌云滚滚，风雨交加。气候真是恶劣到了极点；再加上浓雾迷漫，仿佛把整个世界都遮盖起来了，使人难辨方向；接着又大雨倾盆，把两位飞行家淋得浑身湿透……两位飞行家并没有认输，他们齐心合力，同大自然英勇搏斗，不顾一切地飞向前方！
今日爱尔兰忽然，迎面吹来的飓风迫使飞机直向海面坠去，两部发动机也同时停止了。在这紧急关头，阿尔科克临危不乱，很快就找到了解决的方法，使发动机在飞机急速坠落的同时重新发动了起来。这时候，飞机距离海面只有20多米了，阿尔科克拼命操纵平行杆，终于使飞机在离水面只有几米的地方重新进入水平飞行的状态。飞机脱险了！两位飞行家互相望了望，又望了望几乎溅到机身上的浪花，发出了会心的微笑。
然而，一波未平，一波又起。猛然间，飞机又闯进一场暴风雪中！狂风夹着雪花漫天飞舞，气温也骤然降至0℃以下。新的危险发生了：潮湿的空气被吸入发动机以后，里面的水分开始结冰，而且越冻越厚，使发动机随时有停转的可能。两位飞行家又一次面临着生与死的考验！这时，胆量超群的布朗小心翼翼地爬出机舱，双手紧紧抱住机翼上的支柱，慢慢爬到左发动机的后部。他用两腿代替双手，死死地缠住柱架，腾出手来，用一把小刀把冰块铲掉。这样做是十分危险的，万一两腿夹得不紧，布朗就会掉进茫茫大海。另外，由于他离发动机上的螺旋桨只有几寸距离，稍有不慎，就可能被桨叶碰伤……操纵飞机的阿尔科克看到这一切，心都快提到嗓子眼上来了。可是，在当时的情况下，也只能如此才有机会挽救飞机的命运了。
布朗把左发动机里的冰块铲除干净以后，又爬到右边机翼上，清理另一个发动机。接着又返回左边……就这样，他往返爬行了5次，保证了飞机的正常飞行。
一天一夜扣人心弦的搏斗过去了。当东方重新出现一线曙光，大西洋渐渐变亮时，两位飞行家终于看到了远方的陆地。胜利在望了！他们抑制不住内心的喜悦，大声地欢呼。6月15日早晨8时25分，飞机在爱尔兰戈尔韦镇附近的一块旷野上平安降落。曾经被认为是“不可横越”的大西洋终于被英勇的飞行家们征服了。
两位飞行家在返回伦敦时，受到了盛大的欢迎，他们在飞行中表现出来的过人胆量、杰出技艺和献身精神，一时被人们传为佳话。
飞离地球，飞向宇宙——火箭升空
我们知道，早在1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》一书里，就有这样一段论述：
“如果在山顶上架起一门大炮，把一枚炮弹平射出去，炮弹在落到地面以前就会沿着曲线飞过两英里的距离。假如没有空气阻力，那么炮弹的发射速度增加一倍，它飞行的距离也差不多会增加一倍……加大速率就可以随意加大飞行的距离和减小弹道的曲度……可以使炮弹绕全球飞行，甚至飞入宇宙空间，直到无限远。”
牛顿的这个设想是符合科学原理的。根据科学家的计算，只要能把“炮弹”宇宙飞船的速度增加到每秒7.9千米，飞跃太空的人造卫星宇宙飞船就可以在轨道上绕地球运行，每84分钟绕地球一周。
1957年，在牛顿的设想发表270年的时刻，一颗他预想中的“炮弹”由苏联发射成功。这是世界上第一颗人造地球卫星。全世界都为之震动了。紧接着，苏联又向太阳系中的行星轨道发射火箭，并让无人驾驶的飞行器在月球表面着陆。
接下来的挑战，就是要实现齐奥尔科夫斯基的预言：让人类飞离地球了。
人是在地球上进化、发展起来的，人类的身体结构和各种功能都适应了地球上的环境。人要想到宇宙中去，就必须首先征服6道难关。
第一道难关是火箭发射时产生的巨大冲击力。每个人都有这样的感觉：汽车急速启动的时候，乘客会产生受到冲击的感觉。由于火箭起飞时的加速度很大，产生的冲击力是汽车的不知多少倍。这种现象叫“超重”，是人很难忍受的。为了克服超重带来的影响，宇航员必须在地面上做各种训练，熟悉并适应超重环境。
发射火箭第二道难关是失重。宇宙飞船在环绕地球的轨道上飞行时，由于地心引力消失，进入了无重量状态。在这种情况下，整个身体、甚至包括血液和眼球都失去了重量。人类在失重状态中会产生哪些反应，身体健康、生活、工作等将会受到哪些影响，都是科学家必须弄清并解决的问题。
第三道难关是宇宙中的真空状态。宇宙空间没有空气，而人一时一刻都不能离开新鲜空气。要解决这个难题，只有把飞船密封起来，在飞船内部保持一个和地球相同的环境。为了预防万一，科学家们还研制出宇航服。这种衣服是密封的，能保证人体处于正常的气压下，并随时供应新鲜空气。
第四道难关是宇宙中流星的袭击。万一宇宙飞船被流星撞上，后果是十分可怕的。
第五道难关是宇宙线和高能粒子。在地球上，由于浓密的大气层的保护，来自宇宙空间的高能量射线和粒子，太阳的紫外线辐射等，都被阻挡住了。宇宙中没有大气层的保护，宇宙射线等会对人类造成多大伤害，就成为一个很重要的问题。
第六道难关是宇宙飞船返回地球时的高温。我们知道，流星体在坠入地球大气层时，会跟空气剧烈摩擦而燃烧。宇宙飞船也是这样。为了解决这个问题，人们在飞船的外壁覆盖了足够厚的耐热材料。
科学家们经过认真研究和大量实验，提出了克服困难的具体办法。6道难关被一一攻克了，人类进入宇宙的时机成熟了。
1961年4月12日这天清晨，加加林身穿宇航服，沿着扶梯，走上巍然矗立在拜克努尔空间基地的“东方”号宇宙飞船。在起飞以前，他向苏联人民、全世界人民发表了热情的讲话。
前苏联领导人勃列日涅夫与加加林“再过几分钟，巨大的宇宙飞船将把我带入遥远的宇宙空间……现在对我说来，我的整个一生仿佛都是美妙的一瞬。过去所经受的和所做过的一切都为这一分钟而经受了和骄傲到了……是高兴吗？不，这不仅仅是高兴。是骄傲吗？不，这不仅仅是骄傲。我感到莫大的幸福。第一次到宇宙中去，同大自然进行空前的搏斗——一个人还能幻想更多的事吗？
“另外，我还考虑了落在我肩上的巨大责任。第一次实现世世代代人们所向往的东西，第一次为人类铺设通向宇宙的道路……还有比我所肩负的任务更复杂的任务吗？这不是对一个人、对几十个人、对一个集体所负的责任，而是对苏联人民、对全人类、对人类的现在和未来所负的责任！
“……再见，就像人们启程远行时相互间通常说的那样！”
世界各国人民通过广播收听了加加林的讲话。他们关注着这次伟大的远航。在预定的时刻——莫斯科时间上午9时7分，加加林怀着镇定而愉快的心情，笑着说：“呶，走吧！”旋即启动了火箭的发动机。火箭尾部喷出熊熊烈焰，推动着宇宙飞船腾空而起，载着人类的第一位使者，向遥远的宇宙空间奔去。
外太空看地球宇航之路是艰辛的。宇宙飞船起飞，宇航员就接受了飞往太空道路中的第一个考验——超重。随着火箭的速度不断加快，人体在地球引力的作用下，重量一下子增加了近10倍，人在这种情况下会感到头昏眼花，血液流向下肢，严重时还会发生意识丧失的现象。这时候，加加林身上具有抗荷作用的宇航服起了重要作用，它紧紧地箍在身体上，能使血液均匀地流向全身，把超重现象减小到较低限度。尽管在急速上升过程中产生了一些不舒服的感觉，但没有影响加加林的健康和工作。他在宇宙飞船顺利通过稠密的大气层以后，透过飞船的舷窗，看到了人类的摇篮——地球。这时他情不自禁地叫道：“多美呀！”
飞船达到预定的高度以后，运载火箭脱离，飞船进入环绕地球的轨道飞行。这时又发生了另外一种情况。由于飞船的速度而产生的脱离地球的力量和地球的引力刚好平衡，飞船里的一切物体都失去了重量。这就是“失重”。这时，宇航员只要稍一用力，就可以使身体在座舱里飘浮。手举起以后，要用力才能放下。写字的时候，时刻都要用手牢牢地按住本子，以防止它突然飘走……
失重状态很有趣。和超重状态不同的是，它是人类在地面无法长期模拟的。人乘坐飞机沿抛物线从高空落下时，只能产生短短几分钟的失重状态。因此在加加林上天以前，失重状态几乎是宇航研究中的一个空白点。尽管科学家在科学的基础上进行了合理推测，但这些推溯必须由实践证明。
地球“我在失重状态中表现良好。”加加林在飞过非洲大陆上空时说。他津津有味地喝水、吃饭，这些都是在地面多次练习过的。他的呼吸也很轻松。他还总结说，在失重状态中，人的机体正常，工作能力没有丝毫的减低，连签字的笔迹都和在地面上一模一样（后来宇航员在经过太空中的长期飞行后证明，人在失重环境中长期生活，身体会产生“失重生理效应”，如身高增加、肌肉萎缩等等。由于加加林在太空中的飞行时间较短，这些现象没有显示出来）。
加加林是人类历史上第一个从太空中俯瞰地球的人。千百年以来，人类不知道自己居住的这个星球的形状，后来经过一代代人的探索，人类证实了地球是圆形的。然而这只是理论，谁也没有亲眼看到过。现在加加林在距地球表面300多千米的高空清楚地看到，地平线是呈圆弧状的。他幽默地说：“地球仪是可以信赖的。”
对于加加林来说，欣赏地球既是一种乐趣，也是一种奇妙的发现。碰到没有云层遮盖的地方，陡峻的山脉、弯曲的河流、葱郁的森林、蔚蓝色的海洋以及一座座繁华的城市，依次在他眼前闪过，当然，从太空中看时，这些都变得很渺小了。当飞临苏联集体农庄田野的上空时，他的心情格外振奋，仿佛回忆起自己的童年时代。他还看到了围绕地球的蔚蓝色光环，看到了比在地球上看明亮几十倍的太阳，看到了闪闪发光的星星，它们像宝石一样镶嵌在宇宙的天幕上。
宇宙飞船在环绕地球的轨道上飞行了一圈以后，开始向地面降落。这时加加林再一次面临超重的威胁，飞船也经受了进入大气层时摩擦产生的高温的考验。在离地面7千米时，加加林被弹出飞船座舱，用降落伞在预定地点缓缓着陆。尤里·加加林在太空中遨游108分钟以后，安全地返回了地球。在苏联首都莫斯科，成千上万群众热烈隆重地欢迎他的归来。尤里·加加林因摘取了世界第一名航天员的桂冠而名扬天下，他因此荣获“苏联英雄”称号，并获列宁勋章。人们为了纪念他，将月球背面的一座环形山以“加加林”命名，国际航空联合会设立了“加加林”金质奖章……
加加林是第一个迈出地球这个人类“摇篮”的人。随着这历史性的伟大突破，全人类仿佛距离外太空更近了。这次成功的载人宇宙飞行，在人类向宇宙进军的道路上竖立起一座里程碑，宣告了一个新时代的来临。
知识点宇宙射线
宇宙射线指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。1912年，德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中，发现电离室内的电流随海拔升高而变大，经过研究认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，称之为宇宙射线。
火箭制造技术的诞生和发展
几百万年以前，自丛林中走出来的人类的始祖——类人猿，挪动着双腿，开始了地面上的行走和生活，经历了漫长的时间，才适应了自然环境，战胜了各种恶劣生存条件。人类经过缓慢的发展和进化，终于成为地球世界的主宰者，足迹遍布了全球各地，平原、大漠、高山、江海……
地球是人类的摇篮。但是有智慧的人类是从不满足的。当地球上的各个角落基本上被他们征服以后，他们又想飞到地球以外去，到辽阔的宇宙空间去开辟新的天地。
“人类不会永远停留在地球上，而是要探索宇宙空间。他们起初会小心翼翼地越出大气层的范围，然后大胆地征服太阳附近的全部空间。”
这话是宇宙航行的先驱者、前苏联著名宇航科学家齐奥尔科夫斯基说的，并被铭刻在了他的墓碑上。
齐奥尔科夫斯基是一位聋人，他完全依靠自学，成为一位受人尊敬的学者。他认为，要想摆脱地球的巨大引力，离开地球，就必须有巨大的速度，而这个速火箭之父——冯·布劳恩度是当时人类已有的任何飞行器都达不到的。而且，不论是飞艇和飞机，都根本不可能在大气层以外飞行。因此必须制造一种崭新的飞行器，这就是火箭。19世纪末期，他在一篇论文中，论述了火箭行进的原理，论证了使用液体燃料、能在没有大气的环境里工作的发动机，设计了宇宙飞船的结构。但是，这篇具有开创性意义的论文并没有得到沙皇政府的重视，直到“十月革命”胜利以后，他的奠基性贡献才获得了公认。
1926年，世界上第一枚由液体燃料推动的火箭在美国的马萨诸塞州发射成功。这是美国发明家哥达德研制的。可惜的是，这枚火箭没有多少实用价值。二十世纪三四十年代，著名的火箭专家冯·布劳恩在德国政府的支持下，成功地把火箭技术应用到军事上，制成大名鼎鼎的V-2导弹。第二次世界大战后，德国的火箭研制专家和设备分别被转移到了美国和苏联，促进了美苏两国火箭制造技术的发展。人类向太空进军的时代正式拉开了序幕。
火箭是以热气流高速向后喷出，利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。它自身携带燃烧剂与氧化剂，不依赖空气中的氧助燃，既可在大气中，又可在外层空间飞行。火箭在飞行过程中随着火箭推进剂的消耗，其质量不断减小，是变质量飞行体。现代火箭可用作快速远距离运送工具，如作为探空、发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具，以及其他飞行器的助推器等。如用于投送作战用的战斗部（弹头），便构成火箭武器。其中可以制导的称为导弹，无制导的称为火箭弹。
火箭是目前能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地球引力，进入宇宙空间的重要运载工具。
航空火箭发射的瞬间火箭可按不同方法分类。按能源不同，分为化学火箭、核火箭、电火箭以及光子火箭等。化学火箭又分为液体推进剂火箭、固体推进剂火箭和固液混合推进剂火箭。按用途不同分为卫星运载火箭、布雷火箭、气象火箭、防雹火箭以及各类军用火箭等。按有无控制分为有控火箭和无控火箭。按级数分为单级火箭和多级火箭。按射程分为近程火箭、中程火箭和远程火箭等。火箭的分类方法虽然很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的。
固态火箭跟液态火箭便是现今比较常用的火箭。此外，还有混合火箭——就是用固体的燃料而用液体的氧化剂。另外，值得一提的是，现今运载火箭大多包含了液态火箭和固态火箭，也就是说，一个火箭可能第一节是固态的，而第二节却是液态的。
火箭用于运载航天器叫航天运载火箭，用于运载军用炸弹叫火箭武器（无控制）或导弹（有控制）。航天运载火箭一般由动力系统、控制系统和结构系统组成，有的还加遥测、安全自毁和其他附加系统。
火箭的基本组成部分有推进系统、箭体和有效载荷。有控火箭还装有制导系统。
数十年来，火箭发展最为迅速。火箭技术得到了迅速发展和广泛应用，其中尤以各类可控火箭武器（导弹）和空间运载火箭发展最快。从军事上来说，从火箭弹到反坦克导弹、反飞机导弹和反舰导弹以及攻击地面固定目标的各类战术导弹和战略导弹，均已发展到相当完善的程度，已成为现代军队不可缺少的武器装备。各类火箭武器正在继续向提高命中精度、抗干扰能力、突防能力和生存能力的方向发展。此外，反导弹、反卫星等火箭武器也正在研制和发展中。在民用探索方面，在地地弹道导弹基础上发展起来的运载火箭，已广泛用于发射卫星、载人飞船和其他航天器等。
知识点V-2火箭
V-2火箭是第二次世界大战时德国的弹道导弹，因此也叫V-2导弹。它是第一种超声速火箭，为现代航天运载火箭和远程导弹的先驱。V-2火箭全长13.5米，发射全重13000千克，能把1000千克重的弹头送到322千米以外的距离。火箭由液体火箭发动机推动，燃烧为液氧和甲醇。
发展最快的航天器——人造卫星
卫星，是指在宇宙中所有围绕行星轨道运行的天体。环绕哪一颗行星运转，就把它叫做哪一颗行星的卫星。比如，月亮环绕着地球旋转，它就是地球的卫星。
“人造卫星”就是我们人类“人工制造的卫星”。科学家用火箭把它发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，以便进行探测或科学研究。围绕哪一颗行星运转的人造卫星，我们就叫它哪一颗行星的人造卫星，比如最常用于观测、通讯等方面的人造地球卫星。
人造卫星地球对周围的物体有引力的作用，因而抛出的物体要落回地面。但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。
人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。
人造地球卫星在数百千米以上的高空运行。那里空气非常稀薄，空气对卫星的阻力是很微小的，因此不必过多去考虑空气阻力对卫星运行的影响。
由于卫星的用途广、种类多，卫星上所用的仪器设备又是各式各样，从而也就决定了卫星形状的多种多样、五花八门。目前，世界各国发射的卫星的外形是各式各样的，有球形的、圆锥形的，圆柱形的、球形多面体的和多面柱体的，也有张开几块大平板或伸出几根很长的细杆的，总之是五花八门，各具一格。
在卫星技术的发展初期，运载火箭的运载能力较小，要求卫星的结构重量尽可能轻些，以减轻运载火箭的负担，所以卫星的外形大都做成球形的。因为与其他外形相比，在同样的容积下，球形卫星外壳的表面积最小，重量最轻，而且对运载火箭主动段飞行时的冲击、加速和振动载荷的受力最强。
为了充分利用末级运载火箭头部整流罩的空间，卫星也有做成与整流罩外形相似的圆锥形，甚至有直接用整流罩做外壳的卫星。
卫星的运载火箭与卫星相比，运载火箭的技术复杂程度要比卫星高得多，投资费用大得多，研制周期也长得多，同时运载火箭往往是利用已研制和发射成功的弹道导弹改装而成的。在设计卫星之前，运载火箭已基本就绪，不便多改，因此，当卫星的外形尺寸同运载火箭发生矛盾时，一般应压缩卫星的外形尺寸来适应运载火箭。
当卫星上的电源是利用太阳能电池时，往往在卫星的外表面贴上一种厚度不到1毫米、长2厘米、宽1厘米或2厘米见方的半导体单晶薄片，组成太阳能电池。太阳光照射到太阳能电池上，就直接把太阳能变成电能，形成所谓全向式太阳能电池阵，以便不管太阳光来自何方都能发出电来。此时卫星的外形以球形成轴对称的为好。但由于球形外表面弯曲，不好贴太阳能电池，所以大多数卫星是球形多面体或多面圆柱体外形。
有的卫星外表面不适宜贴太阳能电池或表面积不够贴太阳能电池时，就在卫星本体之外，装上几块活动的翼板，专门贴上太阳能电池，这样的翼板叫太阳能电池翼板。因此就出现张开几块平板的卫星外形。
上述的全向式太阳能电池阵的利用率，显然是比较低的。为了充分发挥太阳能电池的作用，提高效率，可以进一步采取措施。利用太阳能电池翼板单独对太阳定向，而不管卫星处于什么姿态，太阳能电池翼板有电池的一面总是向着太阳，以构成所谓定向式太阳能电池阵。
当卫星的姿态控制方法是自旋稳定时，也就是说，卫星绕本体的某一轴旋转，从而获得对空间定向时，总是把卫星做成直径大于高度的圆柱形、鼓形或扁球形的卫星。
对于要返回地面的卫星，当它返回时，以很高的速度进入大气层，由于空气动力的作用，在其上可产生很大的空气阻力。因此在设计卫星的可返回部分时，选择合适的空气动力外形，使它在大气层运动时产生比较大的空气阻力，以便急剧地减速。因此往往把这一部分的外形做成钝锥形或球头锥身的组合体。
太空“信使”——通信卫星
当你坐在电视机前兴致勃勃地观看国外的精彩球赛实况转播时，你知道吗，这是通信卫星在为您服务。当您看到卫星转播的电视图像比当地播送的电视节目清晰度毫不逊色时，你也许还会情不自禁地赞扬通信卫星的本领！
欧洲发射的通信卫星通信卫星能把电视、电话、电报、传真和数据等信息准确清晰地送到大洋彼岸，这种高超的本领是怎么来的呢？其实，这主要是通信转发器的功劳。通信卫星的通信转发器与通信天线一起构成了通信卫星的核心——通信系统。当然，通信系统的工作也离不开其主要的构成系统，如结构、电源、温度控制、姿态控制、轨道控制和无线电测控等系统的支持和配合。
1962年，通信转发器在“电星”1号卫星中初露头角。通信转发器刚一登上卫星通信的舞台，就成功地实现了美国和英、法之间横跨大西洋电视、电话和电报的传送。从此以后，卫星通信面貌一新，由被动转为主动。
从地球站发给通信卫星的信号，叫做上行信号，一般使用6000兆赫的频率。由通信卫星发给地球站的信号叫做下行信号。为了避免上行信号和下行信号纠缠一起，发生干扰，下行信号必须采用另一种频率发送，一般用4000兆赫。将上行信号的频率变为下行信号的频率的过程叫变频。这是通信转发器承担的第一个任务。
通信转发器的第二个任务是放大。上行信号经过近4万多千米的奔波，到达通信转发器时，已经非常微弱了，但通信转发器有特殊的功能，能给它补充能量，使它恢复原来的频率，然后再向地面发送出去。通信转发器的这一工作，大大降低了对地面发射上行信号功率的要求，也减少了接收设备的复杂性。
人们常用能同时通多少路电话，来衡量通信卫星的通信能力。如1965年“国际通信卫星”1号只能通240路电话，到了1980年，“国际通信卫星”6号已经能通1.2万路电话和传送二套彩色电视节目了。卫星的通信能力是由转发器的频带宽度所决定的，频带越宽，能同时通话的路数越多。如果通信转发器多，通信能力也就更大。
接收卫星信号的雷达卫星接收器
从构造上说，通信转发器实际上是一部宽频带收发信机。接收机部分类似于普通收音机，可是通信转发器接收的电波频率要比收音机接收的高得多。接收机有的做成超外差式的，即利用本振产生中频，在中频处实现变频，叫做中频变换转发器；有的做成高放式的，即直接在接收频率（6000兆赫）上变频，叫做微波变换转发器。通信转发器发射机部分差不多全是一样的，都由功率混频器和功率放大器组成。当通信转发器发射功率达到几百瓦时，通信转发器转发的电视节目就可以直接送往千家万户的普通家用电视机了。这也就是家用普通电视机就可以直接接收通信卫星播送的电视节目的原因。
通过卫星传输万里之遥的球赛实况，首先卫星从地面某电视台接收信号，通过卫星上的转发器，把信号变频、放大，转播给地面许多电视台，再由电视台把信号重新调制播出，电视台附近的观众就能收到遥远地区的实况传播了。
美国在1974年5月发射了ATS-6通信卫星，它第一个使用了大型抛物面天线，第一次提供了直接电视广播和双向视频通信。
太空的“指路灯”——导航卫星
1959年，美国开始发射名叫“子午仪”的导航卫星，它就像耸立在茫茫海洋中的灯塔——船舶的指路明灯。可惜第一颗导航卫星没有发射成功。1960年美国把两颗试验型导航卫星送上太空。1963年12月，第一颗实用子午仪导航卫星真正高挂太空。1964年6月，子午仪导航卫星系统开始为携带10余枚潜地导弹的“北极星”导弹核潜艇精确地定位，为潜地导弹准确地命中目标服务。1967年，这个导航卫星系统组成网络并允许为民用船只使用，为航行在一望无际的大洋中的船舶指明方向。
“子午仪”导航卫星系统虽然不十分完善，但初步满足了军事用户的要求：它挂在太空，繁忙地为美国的核潜艇和水面舰艇指示方向，为西欧、南美洲等国的各种远洋船舶导航及海上定位，也为海上石油勘探定位以及陆地测绘，特别是山区和森林地区测绘服务。
苏联在1973年5月首次宣布发射成功的“宇宙”1000号卫星，是一颗新导航卫星，为全球导航服务。从1970年以后，苏联不断地发射导航卫星，并建立了类似“子午仪”的导航卫星系统，为苏联潜艇、船只及车辆等导航服务。
全球定位系统（GPS）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成部分。美国全球定位系统（GPS）和苏联全球导航卫星系统（GLONASS）是以卫星星座作为空间部分的全球全天候导航定位系统。GPS采用18颗工作星和3颗备份星组成GPS空间星座。GLONASS采用24颗工作星和3颗备份星组成GLONASS空间星座。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，它已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000~2006年间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2010年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。
美国GPS导航卫星系统北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由4颗（两颗工作卫星、两颗备用卫星）北斗定位卫星（“北斗”一号）、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。4颗导航定位卫星的发射时间分别为：2000年10月31日；2000年12月21日；2003年5月25日；2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年汶川抗震救灾、北京奥运会期间，它在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥了“双保险”作用。北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国，系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。
当今，世界4大卫星导航系统，已在陆、海、空、天4大领域中大显身手，为人们的生活、娱乐和军事行动等提供了方便和支持。
高悬在太空的气象站——气象卫星
从1960年4月1日世界上第一颗气象卫星“泰罗斯”1号进入太空至今，世界各国已发射了数百颗气象卫星，并相应地建立了数以千计的气象卫星地面接收站。这些遍布在五大洲、三大洋，星罗棋布的接收站，昼夜不息地监视着卫星的行踪，接收从太空卫星发来的丰富多彩的云图和其他各种气象资料。
气象卫星实质上是一个高悬在太空的自动化高级气象站，是空间、遥感、计算机、通信和控制等高技术相结合的产物。气象卫星遨游太空，鸟瞰大地，从太空对地球观测，真是神通广大。主要特点是：
1.探测范围大，观测时间长。气象卫星可以对大气范围以至全球大气进行昼夜观测、拍照。一颗静止气象卫星，覆盖范围可达全球面积的1／4，可以获得地球上近1亿平方千米的气象资料；绕地球南半极运行的太空同步轨道气象卫星，每隔12小时左右就能对全球大气进行一次观测，一条轨道在地面的扫描条带宽达2800千米左右。如果在赤道上空布置4～5颗地球静止气象卫星，再加上两颗太阳同步轨道气象卫星，就可以使观测范围遍及全球。
2.及时迅速。气象卫星观测资料可以实时快速地传输给地面各接收站，也能把云图、天气图等气象信息快速地转发给地面各用户，同时还能把分散在各地的气象站所测得的温度、压力等气象资料集中起来，再转发给地面用户。
3.具有连续性、完整性和系统性。气象卫星视场广阔，观测次数多，静止卫星能在20分钟甚至几分钟提供一张云图，这样，就可以使人们直观地了解大气变化的全貌，观测大气形成、发展、变化的全过程，这具有常规手段所不能比拟的优越性，对灾害性天气预报更有重要的作用。太阳同步卫星在经过地面台站上空10多分钟内，可获得1000多万平方千米的资料。
4.不受自然条件和国界的限制，也不受时间和空间的限制，填补了海洋、沙漠、高原等人烟稀少地区的空白。
气象卫星主要观测内容包括：
（1）卫星云图的拍摄。
（2）云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测。
（3）陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温度、海水和洋流等。
（4）大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。
（5）大气中臭氧的含量及其分布。
（6）太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射。
（7）空间环境状况的监测，如太阳发射的质子、α粒子和电子的通量密度。这些观测内容有助于我们监测天气系统的移动和演变；为研究气候变迁提供了大量的基础资料；为空间飞行提供了大量的环境监测结果。
利用气象卫星进行天气预报，特别是对灾害性天气的预报，可以减少人民生命财产的巨大损失，如美国使用了先进的气象卫星以后，每年可从120亿美元的自然灾害损失中挽回几十亿美元，准确的天气预报使印度每年能受益10亿～15亿美元。
从气象卫星上获取的云图和气象资料，对工农业生产、航空、航海、捕鱼、军事保障及日常天气预报是卓有成效的，而且促进了气象科学、海洋及大气科学的研究和发展，可以实现对全球气象的连续观测和预报。卫星云图的问世，使气象预报员早在台风刚刚形成、远在千里之外时，就能看清它的外貌特征，确定它的中心位置和强度，并追踪它的移动路径和方向。
“风云”二号卫星介绍中国从20世纪70年代起，地面气象台站每天接收美国太阳同步气象卫星和日本地球静止气象卫星发回的云图资料。通过这些资料，部分地填补了青藏高原和西太平洋地区观测资料上的空白区，增加了灾害性天气监视能力，促进了短期天气预报准确率的提高，加深了对影响东亚和南太平洋热带天气系统的认识。
“风云”二号卫星是我国第一代静止气象卫星，2000年发射的“风云”二号B星为研究试验卫星，2004年发射的“风云”二号C星为业务应用卫星。相对01批卫星，“风云”二号02批卫星扫描辐射计由三通道增加到五通道，探测仪器和卫星的性能指标都有了明显改进。目前在轨运行的“风云”二号C星工作状态十分稳定。
“风云”二号气象卫星地面应用系统是气象部门在国内有关单位的大力支持下，共同建设完成的拥有自主知识产权的大型遥感卫星地面应用系统。系统包括指令和数据接收站、系统运行控制中心、资料处理中心、应用服务、计算机网络及存储和中小规模利用站6个部分。“风云”二号卫星应用系统承担了卫星业务测控、图像观测、数据接收、资料处理、转发、存档和服务以及DCP资料收集和空间环境监测数据接收处理等多方面任务。整个系统建设的技术难度大，工作环节多，运行可靠性和实时性要求高。经过“十五”期间的努力，“风云”二号卫星应用系统技术状态已经达到了国外同类卫星应用系统的先进水平。
知识点卫星云图
卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表特征的图像。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。根据卫星上仪器装置的不同，卫星云图可以分成两类：一类是由卫星上电视照相机所拍摄的云图，即电视云图；另一类是由辐射仪对地球大气进行扫描探测得到的云图。
太空“勘测员”——地球资源卫星
1969年，“阿波罗”9号飞船第一次将一台四光谱段的照相机带到太空，获得了关于地球资源的大量情报资料。经美国地质调查所等单位对这些资料照片的分析研究，认为从太空对地球资源进行观测研究，在科学技术以及对地球资源的管理和应用上都有很大的价值。
1972年7月23日，美国发射了世界上第一颗地球资源卫星，后改名为“陆地卫星”1号。从此，人们开始应用陆地“勘测员”携带的遥感仪器来普查地球资源。1975年1月22日又发射了第二颗卫星。这样，两颗地球资源卫星在太空运行，不断地收集着世界各地的自然资源信息。
1978年6月，美国发射了第一颗海洋资源卫星——“海洋卫星”1号，可惜工作105天后，由于卫星故障而失灵。它采用高度约800千米的近极地圆轨道，轨道倾角为108度，周期为101分钟。海洋卫星可在各种天气条件下观测海水特征、海水漂移、水陆界面、海水波浪，寻找鱼群，测绘航路。一台雷达高度计，用来测量海浪、海涌的高度及海面的粗糙度；一台微波散射计，用以测量海面风的方向和速度；一台微波辐射计，用以测定海面温度、海水分布及海面风；中国“遥感卫星”六号发射的瞬间一台可见光和红外扫描辐射计，用以拍摄海洋照片，帮助人们识别海流、暴风雨、海冰、岛屿等。
占全球总面积71％的海洋是一个尚待开发的巨大宝库。利用海洋资源卫星观测海洋，可以提供整个海洋状况，包括海洋深度、海洋温度、海洋流、冰山、潮汐、海啸、海洋生物、海洋污染、风、雨和雾等海洋资源，还可以用于观测河口、港湾的冲积物及其沉积过程。海洋资源卫星还可帮助人们勘测海洋冰情、海洋流以及作流冰警报，为舰船标绘安全而经济的航线。
地球资源卫星发射以后，证明它在勘查、监视和管理地球资源方面是一个很有效的工具，在地质构造、探矿、地震、森林清查、土地利用、城市规划、农作物产量监视、海洋研究以及环境污染监测方面发挥了较大的作用。
中国已发射了20颗遥感卫星，它们为国土普查、地面环境、地质矿产资源等提供了精细准确的照片。
2009年4月22日，中国在太原卫星发射中心用“长征二号丙”运载火箭成功地将“中国遥感卫星”六号送入太空。这次发射的“中国遥感卫星”六号是由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院研制生产。卫星主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域，将对中国国民经济发展发挥积极作用。
可重复使用的航天器——航天飞机的诞生和发展
1957年美国制订了载纳—索尔载人亚轨道飞行计划，这项计划拟用大力神火箭把一种载人的滑翔机送入近地轨道，以研究利用空气动力滑翔和再入大气层时的机动飞行能力。但是，这项计划在研制过程中，遇到了再入稠密大气层时飞机头部和机翼前缘产生的高温问题。由于在当时还没有能力解决所需要的新型结构和防热材料，加上研制经费昂贵，以及许多关键技术尚未突破而使这项计划半途而废。
般天飞机进入20世纪60年代后，美国相继成功地完成了水星、双子星座、“阿波罗”和“天空实验室”等载人空间飞行计划。通过这一系列载人轨道飞行的探索和试验，不仅证实了人在加速度、失重、高真空、辐射等恶劣的空间环境中能够生存，而且还能有效地工作，显示了人在宇宙空间同样具有任何自动化的设备所不能代替的能动作用。与此同时，还发展并掌握了诸如轨道交会、对接、宇航员舱外活动等一系列载人轨道飞行的基本技术，也验证了空间工业生产、生物医学等研究的广阔前景。这就为发展大型的载人空间运输系统创造了条件、提供了雄厚的技术基础。这时期，欧洲各国的许多科研人员也在考虑搞航天飞机，英国、法国、意大利和联邦德国的许多公司还进行了系统的研究，并得到欧洲空间组织的支持，甚至欧洲希望能与美国合作研制航天飞机。
美国研制航天飞机的想法早在20世纪60年代就被提出来了。当时“阿波罗”登月航天器正处于全面研制尚未飞行阶段。科学家们就想，如能使用一种可重复使用的发射系统，人类就不但能随时进入空间，而且在经济上也是合算的。从1964年2月开始，由美国国家航空与航天局（NASA）组织专家进行航天飞机总体论证。经过几年精心计算，认为开发这种航天飞机技术在经济技术上是可行的。1967年2月，美国总统科学顾问委员会支持了这一论证。
“我想预先告诉诸位，航天活动的下一次冲刺，是要研制一种经济的能在地球和空间往返飞行的运载器。”这是美国航空航天局负责载人航天的前助理局长乔治·米勒1968年8月在英国行星际协会会议上的一段讲话。从这次讲话算起的12年后，米勒当年描绘的那种神奇的航天器终于离开了肯尼迪航天中心的飞行器装配大楼，然后巍然地竖立在39A发射台上。
1967年5月，欧洲各国在美国的加利福尼亚州举行了廉价空间运输系统的学术会议，英、法和联邦德国等国的科技人员发表了航空空间运输工具的研究报告。还应当指出，20世纪60～70年代欧美各国研制的超音速运输机，也为航天飞机的研制提供了有价值的经验。
后来几经修改，航天飞机才变成了人们现在见到的样子。
到了20世纪60年代末期，人类已经研制了多种洲际导弹、各种类型的运载火箭和大型喷气客机及运输机，已经全面地掌握了火箭、载人飞船和现代航空技术。这就进一步完善了空间运输系统的预先研究工作，为航天飞机的研制积累了经验、储备了技术。同时，耗资巨大的“阿波罗”月球探险计划行将结束，从而得以把人力、物力和财力转移和集中到新型空间运输系统的研制工作方面上来，这就导致了1962年2月“阿波罗”后续计划的拟订。1972年1月5日，美国总统尼克松批准了当时预计耗资55亿美元的航天飞机研制计划。
航天飞机是运载火箭、宇宙飞船和飞机巧妙结合的产物。它由外挂燃料箱、固体火箭助推器和轨道飞行器3大部分组成。
外挂燃料箱形状像一枚巨大的子弹，直径8.4米，高47米，内部分上下两层，可同时装100吨液氧和600吨液氢，满载时总重740吨。当它为轨道飞行器上的3台主发动机提供完燃料后，便坠入大气层烧毁。它是航天飞机系统中唯一不可以回收的部分。
人类成功登上月球位于外挂燃料箱两侧的两枚固体火箭助推器好似两枝削尖的铅笔。它的直径为3.7米，高是45.5米，每枚可装50万千克固体推进剂，能为航天飞机提供80％的起飞推力。推进剂用完后，助推器的壳体与航天飞机分离，依靠三具大型降落伞降落在大西洋里，回收后重新装填燃料以备再次使用。助推器可重复使用20次左右。
最复杂的部分就是航天飞机的轨道器了。这种犹如一支大白蛾的飞行器堪称航天技术的杰作。它的机身全长37米，翼展24米，高17米，自重6.8万千克，可以重复使用100次。
整个轨道器分为3部分。机头内是分上下两层的驾驶舱和生活舱，可供3～7名宇航员连续工作和生活7～30天，机身中段是一个长18.3米，直径4.6米的货舱，它可以把近3万千克的卫星和科学仪器送上地球轨道，或者把1.5万千克重的载荷带回地球。机身尾部是3台可以重复使用50次以上的主发动机。为了防止再入大气层时的气动力加热破坏机身结构，轨道器铝合金的蒙皮上贴有30000多块防热瓦。这些防热瓦是特制的，厚1～5英寸，面积15~20平方厘米。用来粘接防热瓦的黏合剂也是用特殊原料制成的，一旦粘上去就很难把它们再揭下来。可是话虽这么说，在“哥伦比亚”号的首次飞行中，仍有十几块防热瓦掉了下来，幸好不是关键部位。粘上防热瓦的轨道器就如同穿上了一件坚固的铠甲，即使返回大气层时气动力加热达到14000℃也能安然无恙。
1970年3月，在“阿波罗”登月成功后，尼克松总统发表声明，他倾向于建立一项长远的空间计划，明确指出要把航天飞机与空间站的计划作为长远的发展目标，在航天飞机研制出来之前不要建立空间站，也不用像“阿波罗”那样用更多的钱来从事空间发展计划。这样，就为美国的航天技术发展定下了基调，把原来只想作为支撑庞大空间计划的运输工具的航天飞机，变成了NASA近期的重点发展项目了。
美国发展航天飞机的总体方案，经过了多次变动，又经过反复论证比较，最后才确定为今天人们所见到的这个样子。最初是建立在“能飞回”的设计指导思想基础之上的，整个航天飞机分为两级，每一级都载人，都能像飞机那样水平着陆。第一级要有很大的火箭推动力，且有机翼，把第二级（即进入太空的轨道器）背在背上，一起穿过大气层后，由第二级靠自己的动力继续飞向太空执行任务，然后各自返回地面。
这种两级结构，完全可以重复使用的设计方案反映了设计研制要遵循的“定期地、经济地进入空间”的最佳设想。但是，这种方案要把第一级的推力搞得很大，第二级的外形也很大，所需的研制费就不“经济”了，估计需要投资100亿～130亿美元，因此被放弃了。
第二次的设计方案是取消航天飞机内部的推进剂贮箱，把推进剂装在一个简单的、一次性使用的外贮箱内。这种方案的优点在于轨道飞行器（航天飞机机体）外形小，价格便宜，性能也不会受到多大影响。
第三种设计方案就是用“土星-5”型大推力火箭作第一级发射动力，或使用其他可回收的燃体燃料火箭和一次性使用的固体火箭等等。这些方案被认为可靠性差、把握不大也被放弃了。
经过反复比较，最后决定发展一个由三部分组成的航天器系统——即轨道器（航天飞机机体）、一次性使用的外贮箱和两个可回收的固体火箭推进器。这样，就保留了“可回收性”，使3大部件中的两个可以回收，又可大大减少把有效载荷送入轨道的费用，就是说这是当时认为最佳的效费比方案。据NASA专家们于1972年初估算，研制和试验5个轨道器的航天飞机系统要花费约62亿美元，只是第一次设计方案的一半。这个方案于1972年3月经国会批准最后确定下来。
1972年8月，美国NASA分别与制造商签订了研制合同，并将整个计划的管理工作分派给3个航天中心，即约翰逊航天中心、马歇尔航天中心和肯尼迪航天中心。
在整个20世纪70年代，NASA经历了经费困难的时期，因此把原计划的5架航天飞机减少到4架，并使首次试验型航天飞机的试飞推迟了两年多。
随后，就正式设置了航天飞机发展办公室，1974年开始研制“企业”号验证机。1974年6月，洛克韦尔公司航天分公司在加利福尼亚棕榈谷空军的42号车间里开始总装第一架全尺寸轨道器。1976年9月17日，即航天飞机被正式批准研制的4年零9个月后，在管乐队吹奏的电视片《星际航行》的主题乐曲声中，第一架轨道器迎着阳光，缓缓地驶出厂房，展现在人们面前。
第一架轨道器命名为“创业”号。这个命名还引起过一场小小的争论。起初，宇航局打算沿用历来命名航天器的传统，起个能表达爱国热情的名字，于是建议将这架轨道器取名为“建设”号。可是很多人并不满意这个名字，特别是电视片《星际航行》的那些热情观众，他们的10万封信像雪片似的寄给美国总统卡特。就这样，第一架轨道器最后被定名为“创业”号。它是《星际航行》中一艘著名宇宙飞船的名字。
轨道器是造出来了，可是它能否在大气层中安全滑翔还是个令人担忧的问题。于是，宇航局的专家们想出了一个绝妙的办法。他们用一架经过改装的“波音747”大型客机将轨道器背到空中，然后两机分离，由轨道器单独滑翔到地面。
到1977年开始对“企业”号航天飞机验证机进行了一系列没有装轨道飞行所需的发动机的试飞，特别检查了航天飞机所必需的精确无动力着陆时的性能，最后，试飞员和科学家们一致认为航天飞机的设计是成功的，可以进行实用型的试飞。
在1977~1980年期间，美国一面进行“企业”号试飞，一面对首架实用型“哥伦比亚”号航天飞机的外贮箱和固体火箭助推器、主发动机及机载设备进行了全面的、系统的各种试验。
在经过多次双机不分离的背负式试验取得成功之后，1977年8月12日早晨，“波音747”背着“创业”号又一次升到了7300米的高空。随着3根支撑装配杆中爆炸螺栓的引爆，“创业”号与“波音747”分离，开始进行第一次单独飞行。经过5分钟自由飞行，“创业”号平稳地降落在爱德华兹空军基地的跑道上。“创业”号的这次飞行有力地证明，轨道器完全能够像普通飞机那样在空中滑翔，至此，剩下的问题就是航天飞机的首次太空飞行了。
到1981年初，航天飞机达到了可以进行轨道飞行试验的阶段。整个试飞计划是经过精心安排的，原计划要试飞6次，后削减为4次。从发射起飞场地的选择——肯尼迪航天中心，到飞行结束的着陆点——爱德华兹空军基地，还包括1000多项试验和数据收集程序等，都是很科学、稳妥而合理的，为整个试飞成功奠定了基础。终于，在1981年4月12日，耐人寻味的是，正巧是20年前，苏联航天员加加林第一次上天的那一天，美国东部时间上午7时03秒，在聚集于卡纳维拉尔角百万观众的欢呼声中，“哥伦比亚”号航天飞机呼啸着飞向太空。在以后54小时20分钟的时间里，“哥伦比亚”号环绕地球36圈。4月14日，“哥伦比亚”号安全地再入大气层，平稳地降落在加利福尼亚爱德华兹空军基地的跑道上。
从此，世界上第一种可重复使用的航天器诞生了！
航天飞机从那以后，“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号也相继陆续出厂，加入了世界最大的航天机队。在1986年1月28日“挑战者”号不幸发生爆炸后，美国又研制了一架改进型的“奋进”号航天飞机，于1992年5月7日首航成功，使美国航天机队仍保持着4架的规模。
到1991年4月，美国国家航空航天局在设计、制造、使用航天飞机方面共计耗资424亿美元，占该局1972~1990年1225亿美元预算总额的34％。尽管耗资如此巨大，但由于航天飞机的发射，从技术、经济和军事、社会等多方面的效益来看，所得到的利益是大大超过这个数字的，它的效费比是非常高的，这正是航天飞机将会长盛不衰继续发展下去的原因所在。
截止1992年7月9日“哥伦比亚”号安全返回着陆，美国宇航局先后已进行了48次载人太空飞行。在这期间，航天飞机做了大量科学试验、抢救航天器、施放和捕捉人造卫星、地星际宇宙飞船和各种探测器等许多奇异而不可取代的特殊任务。
从这48次的重大航天活动记录中，可以看到美国航天飞机发展各个阶段的一般轨迹：
1964年2月——NASA组织科学家和工程师们开展总体论证和发射一重返装置的关键技术研究；
1970年2月——NASA组建航天飞机办公室；
1974年6月——洛克韦尔国际公司开始研制实验型“企业”号；
1976年9月——“企业”号航天飞机制造完毕；
“挑战者”号升空前1977年8月——用波音747飞机改装的“NASA—905”号载机在2.2万米高空把“企业”号投射出去，使其自行返航水平着陆成功；
1981年4月——“哥伦比亚”号进行首次轨道试飞成功，标志着航天飞机时代的开始；
1982年11月——“哥伦比亚”号首次执行卫星发射使命；
1983年4月——在航天飞机上首次生产的太空产品显微乳胶球问世；
1984年4月——宇航员乘坐“挑战者”号航天飞机首次在太空对一颗卫星进行捕获修理和重新发射定位；
1984年10月——女宇航员乘“挑战者”号航天飞机实现了美国第一位女性在太空中单独行走；
1985年6月——再次用航天飞机（“发现”号）发射了3颗通信卫星，施放回收了“斯巴坦-1”号天文探测器；
1985年11月——宇航员乘“阿特兰蒂斯”号航天飞机在发射3颗卫星之后，首次在太空进行结构安装，组装了一个高45英尺的发射塔；
1986年1月——“挑战者”号升空73秒后爆炸，美国航天飞机活动暂停；
1986年6月——调查事故的总统委员会提出9条改进措施；
1988年9月——“发现”号重新发射升空，航天飞机继续飞行；
1989年5月——由航天飞机在太空施放“麦哲伦”号金星探测器；
1990年4月——由“发现”号施放“哈勃”号太空望远镜；
1990年10月——由“发现”号施放“尤里西斯”号太阳极区探测器；
1991年6月——由“哥伦比亚”号再次载欧空局“空间实验室”在太空进行生命科学实验；
1992年5月——最新型“奋进”号航天飞机首航飞行成功，并在太空中回收、修理、施放国际通信卫星组织的一颗重要卫星；
1992年7月——“哥伦比亚”号创造了连续航行14天的最高飞行记录，验证了航天飞机至少可运行两个星期的能力，从而为建造“自由”号航天站奠定了基础。
上述事例，仅是航天飞机重大活动的一部分，但从中也可看到航天飞机的神奇功能了。
从截止1990年底4架航天飞机完成的38次往返天地之间的载人航天任务中看，除了进行在失重和真空环境中的数百项各种科学实验外，还运载和施放了46颗卫星，其中大部分是同步轨道通信卫星，有6颗失败；进行了“星球大战”（SDI）的有关试验；向深空发射成功“麦哲伦”号金星探测器、“伽利略”号木星探测器、“尤里西斯”号太阳探测器、“哈勃”望远镜和巨型天文观测器等。这些航天器的发射、修理和重新施放，都大大扩展了人类的视野，并获得巨大的社会、经济效益。
航天飞机已经做到的和能够做到的各种军事应用活动，完全证明航天飞机是一种不折不扣的从事战略、战术用途的军用机，绝不仅仅是民用和平项目，它所具有的更加完善的机动能力，必将使太空军事争夺更加复杂激烈。由于有了航天飞机，制天权的争夺，已经提上军事航天大国的战略议程。
知识点近地轨道
近地轨道又称低地轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义。一般高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道卫星离地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星都在近地轨道飞行。
空间实验室的作用和产生过程
迄今为止，无人卫星和载人实验性空间站，如“天空实验室”和“礼炮”号，都是不能返回地面而重复使用的重型有效载荷。每次发射入轨，经过一段载人飞行实验之后，连同所装载的贵重仪器设备一起被丢弃，或坠入稠密大气层时烧毁，或长久地留在运行轨道上。无疑，它同一次使用的运载火箭一样，也是个巨大的浪费。
为配合可重复使用的空间运输系统——航天飞机，由欧洲空间局负责研制了一种载人的、可重复使用的空间实验装置，叫做空间实验室。空间实验室由航天飞机带到空间，在轨道上运行7～30天的时间，以进行多种空间科学、应用技术和工艺的专门研究。任务完成后，随同航天飞机返回地球，经检修和调整后可重复使用。航天飞机正式使用后所携带的全部有效载荷中，空间实验室将占40％～56％。
美国研制的空间实验室既然空间实验室是美国航天飞机运输系统的一个组成部分，那么为什么要由欧洲空间局负责研制呢？空间实验室的研制背景又如何呢？欧洲在美国和苏联载人飞船发射成功之后，不甘落后，也一直在筹划发展自己的载人空间技术，特别是美国的“天空实验室”和苏联的“礼炮”号空间站进入轨道后所展现的发展前景，进一步加强了欧洲研制载人空间技术的决心。与此同时，美国鉴于空间技术需要集中巨大的人力、物力和财力，也竭力想争取欧洲的合作，从而能够充分地利用欧洲的研制力量。这样就促成了航天飞机与空间实验室计划的实现。这项计划的制订过程主要产生于3项国际协定。
早在20世纪60年代，欧洲和美国就曾企图在空间技术领域进行合作，但是由于各种技术和政治上的困难始终未能如愿。1969年美国在考虑“阿波罗计划”之后空间技术的前景问题，当时的美宇航局长托马斯·佩因于1969年11月访问了欧洲，打算邀请欧洲参加称为“阿波罗”后续计划的新空间计划。1970~1972年间，继这次邀请之后，欧洲和美国的政界举行过多次会谈。与此同时，欧洲空间局和美宇航局进行了协调，并对欧洲参加阿波罗后续计划的可行性进行了一系列研究。当美国航天飞机研制工作有了明确的轮廓之后，计划在航天飞机货舱内设置一个供科学研究用的实验室，这个设想逐步演变成空间实验室的研制方案。1972年美国政府批准航天飞机研制计划之后，同年12月，欧洲各国在欧洲空间会议上，原则上同意与美国签署了一项协定。据此，1973年3月欧洲空间局的9个成员国共同签署了关于执行空间实验室计划的协定。计划包括投资的具体细节。欧洲9国宣布共同为该计划投资。这9个国家是：联邦德国、比利时、丹麦、法国、英国、意大利、荷兰、瑞士和西班牙。后来，奥地利也参加了空间实验室计划，这样就有10个国家了。这是欧美间的第一个协定。
1973年8月，欧洲9国政府与美国政府签订了关于航天飞机系统中空间实验室的研制、投资和使用协定。协定中规定，宇航局为美国的主管机关，欧洲空间局为欧洲的主管机关。这是第二个协定。
同年8月14日，欧洲空间局与宇航局签署了协定备忘录，这是第三个协定。这是一项关于计划的具体细节的协定，其中明确规定了双方的分工：欧洲空间局负责具体设计、制造、总装和测试，并向宇航局交付一个空间实验室的工程模型、一个有备件的飞行模型以及地面辅助设备。另外欧洲空间局还将提供工程技术保证，并研制新的空间实验室。原计划于1980年12月随航天飞机进行试飞，现决定延至1983年间进行首次试飞，以验证空间实验室的设计性能。空间实验室的研制应符合宇航局的各项要求，特别是可靠性的要求。宇航局负责空间实验室交付后的工作。其中，马歇尔航天中心负责空间实验室的计划管理以及科学和应用飞行、综合实验、人员训练以及操作和维修工作。约翰逊航天中心主管飞行控制。肯尼迪航天中心负责空间实验室和航天飞机的总装及其发射。宇航局还专门设立了空间实验室计划办公室，并向欧洲空间局派驻了代表。欧洲空间局同样设立了空间实验室计划办公室，并有一个派驻华盛顿的机构。
欧洲空间实验室设计草案任何一项大型系统工程计划的执行往往需要几年甚至十几年的漫长历程。空间实验室也是一项大型系统工程。因此，在与美国正式签署空间实验室研制协定之前，欧洲有关的工业财团于1972年就开展了预先研究，以节省研制时间。预研工作首先明确了空间实验室计划的条件、要求和效果，并确定了第一个空间实验室的方案。进而，提出了计划的实施方案，确定各个构件和部件以及系统的相互关系。1974年欧洲空间局通过了方案论证并确定联邦德国北部研究集团为主承包商。随后空间实验室方进入了研制阶段。1975年美国宇航局、欧洲空间局和欧洲10国各转包公司的250名专家集中在不来梅召开了工作会议，重新审查了分系统的方案。1975年10月，全部系统进入部件研制阶段。1976年进行了系统的初期设计审查，逐项审查了设计图及其说明，审查中特别注意各分系统的安装是否协调、合理。1977年又进行了一次中期设计审核。1978年通过已制成的设计模型作了最后设计审定，并拟于1979年向宇航局交付空间实验室的飞行模型。
空间实验室计划的总经费约11亿德国马克，当时合4亿多美元，由欧洲空间局的各成员国提供。为空间实验室计划投资的10个国家，至少提供1家公司，承担转包工作。转包合同的分配必须符合欧洲空间局各成员国的财约。据此，空间实验室各分系统的研制分配给了各国的公司。
航天飞机与“和平”号空间站交合对接
1995年2月3日、6月29日和11月15日，当今世界上两个最大的载人航天器——美国航天飞机（重100吨）和俄罗斯的“和平”号空间站（重123吨）分别实现了空间交会和两次对接，两次对接形成的重203吨的载人航天复合体分别联合飞行了5天和3天。这标志着近年来美俄间广泛开展的空间合作进入了一个新阶段，由此揭开了国际空间站建造工程的序幕。
1993年9月2日，美国副总统戈尔和俄罗斯政府总理切尔诺梅尔金在华盛顿签署了一项航天合作协议，主要内容是双方同意在各自现有的空间站计划的基础上，联合建造一个包括欧洲航天局、日本和加拿大的航天部在内的“阿尔法”国际空间站。联合建造空间站的计划将分三个阶段实施。
第一阶段为美俄扩大联合载人航天活动期，从1994年开始至1997年结束。该阶段的主要工作是利用俄罗斯现有的“和平”号空间站，为“阿尔法”空间站的组装完成最后的技术准备工作。
第二阶段从1997年11月开始，首先发射一个俄罗斯的多功能货舱作为国际空间站的基础。然后发射美国的实验舱、俄罗斯的服务舱以及两艘“联盟”号载人飞船，形成一个有人照料的过渡性空间站。
第三阶段从1998年开始到2004年结束。这期间要将美国的居住舱、欧洲航天局的“哥伦布”舱和日本实验舱以及加拿大的遥控机械臂装置送上轨道，从而完成国际空间站的组装。
1994年6月23日，美俄双方在华盛顿就联合建造空间站的第一阶段工作，签署了一项为期4年、价值4亿美元的航天合作协议。其中包括在1995～1997年间进行的7次美国航天飞机与“和平”号空间站的对接联合飞行，前后有5名美国航天员乘坐航天飞机进入“和平”号空间站工作和生活，他们在“和平”号上的累计工作时间为两年。
在此后的第二、第三阶段，航天飞机仍将作为建造“阿尔法”国际空间站的主要运输工具与以俄罗斯的多功能货舱为核心的空间复体交会和对接21～22次。由美国牵头，有欧洲航天局、日本、加拿大和俄罗斯参加的这个联合空间站计划从设计至建成需约20年的时间（1984～2004年），总费用为600亿美元，重约400吨的空间站建成后将运行10年。在空间站投入运行后，航天飞机仍将作为“阿尔法”空间站的主要往返运输工具之一，为空间站轮换宇航员，运送给养、设备、部件和燃料等，还将把硬件和空间站试验样品等运回地面。
“和平号”空间站在1997年正式建造“阿尔法”空间站以前，航天飞机要和目前在轨的“和平”号空间站对接7次，其主要目的是：
1.为拟于1997年11月开始的“阿尔法”国际空间站的轨道组装工作，进行人员、设备和技术等多方面的前期准备。
2.为国际空间站的建造和研究活动获取工程和运行经验。
3.为美国更多地掌握与微重力和生命科学有关的环境特性。
4.使美国更好地了解和掌握俄罗斯过去和未来载人航天研究方面的成果。
5.为医学支援、生命科学、微重力科学、地球观测和生保系统进行更详尽的研究。
俄罗斯参加这项计划后，由于美国可利用俄罗斯现有的长期载人航天方面的技术和经验，使空间站的建造工作可提前1年多，并可节省20亿美元的费用。俄罗斯则可通过合作，使其严重老化的“和平”号空间站重新恢复生机，摆脱其严重缺乏经费的困境，并继续维持俄罗斯航天技术和航天工业的发展。
为了实现航天飞机与“和平”号空间站的对接，航天飞机上加装了对接系统。该对接系统包括气锁装置（起密封作用）、支承构架、对接底座和对接机构等。这种对接机构称为“异体同构周边对接结构”，已多次用作空间对接机构，如1975年美国的“阿波罗”号飞船和苏联的“联盟”号飞船的对接机构，目前用的是它的改进型。整个对接系统重1588千克，宽4.6米，高4.1米，长2米。该对接系统由俄罗斯能源科学与生产联合体和美国洛克韦尔国际公司联合研制，费用1亿美元。
国际空间站的建成和运营
国际空间站“曙光”号舱飞上太空人类经过多少世纪的期待，经过多少世纪的努力，当然也经历了多少次失败，终于，伴随着苏联宇航员加加林飞出地球大气层进入外层空间的瞬间，人类实现了飞入太空的梦想。
飞机上天也并不标志着航天事业的完成，而只是一个起步的基础。所谓载人航天，顾名思义，就是人类通过航天器进入太空，在太空进行生活、工作和生产以及研究活动，并且返回地球。载人航天器可分为载人飞船、空间站、航天飞机和在研制的空天飞机。
目前各航天大国进行国际合作的目标集中在建成和运营国际空间站上。国际空间站规模很大，长108米，重423吨。1998年开始建造，原来计划2006年全部安装完毕，预计分44次通过运载器将各部件送入轨道组装完成。“哥伦比亚”号失事使人们对航天飞机的使用更为慎重，国际空间站的建设进度也因此推迟。计划建成的国际空间站内部空间巨大，相当于两个宽体客机的容积。国际空间站预计投资超过600亿美元，每年运行费用需13亿美元，另外每年还要进行5次后勤供给。
尽管如此，国际空间站的建成，不失为人类航天事业的一个重大成就。这个巨大规模的国际空间站建成以后，它在夜空里是除月亮、金星之外用肉眼能够看到的第三个最亮的天体。
研制中的多功能航天器——空天飞机
空天飞机是航空航天飞机的简称。顾名思义，它集飞机、运载器、航天器等多重功能于一身，既能在大气层内作高超音速飞行，又能进入轨道运行，将是21世纪控制空间、争夺制天权的关键武器装备之一。根据设想，与航天飞机相比，空天飞机多了一个在大气层中航行的功能，而且它起飞时也不使用火箭助推器。
中国“雨辰”号空天飞机（研制中）空天飞机的奥妙之处在于它的动力装置。这种动力装置既不同于飞机发动机，也不同于火箭发动机，这是一种混合配置的动力装置。它由空气喷气发动机和火箭喷气发动机两大部分组成，空气喷气发动机在前，火箭喷气发动机在后，串联成一体，为空天飞机提供动力。空天飞机可以在一般的大型飞机场上起落。起飞时空气喷气发动机先工作，这样可以充分利用大气中的氧，节省大量的氧化剂。飞到高空后，空气喷气发动机熄火，火箭喷气发动机开始工作，燃烧自身携带的燃烧剂和氧化剂。降落时，两个发动机的工作顺序同起飞时相反。
当前，美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本、印度等国家都在积极发展高超音速推进等相关技术，积极为研制空天飞机作各项技术储备。美国航空航天局正在研制的“超级X”系列极超音速飞行器就属于空天飞机范畴。
未来的空间作战飞行器可依靠自身的动力系统进入轨道或由航天飞机送入轨道，能执行多种任务，如作为动能与定向能武器平台或侦察监视平台，部署、修理或破坏、回收军用小卫星等。其轨道机动能力很强，在轨道上可停留数周、数月甚至是一年，并可随时应召返回地面，具有很强的战术应用能力。
从“神舟”一号到“神舟”七号
“神舟”号飞船是由中国独立研制的载人飞船，经过多年充分的研究论证，中国的科学家对于载人航天的目标及其途径形成了明确意见。中国载人航天工程于1992年立项，经过7年的艰苦努力，初步建立了载人航天科学、技术与工程体系，突破了主要关键技术，载人航天准备工作进展顺利。由于“神舟”号飞船设计起点高，系统复杂，在正式载人飞行前，需要多次无人飞行实验来验证其设计可靠性，以确保飞行安全可靠。下面把“神舟”系列飞船的情况做简单介绍：
1.“神舟”一号
“神舟”一号飞船是中华人民共和国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船，飞船于1999年11月20日凌晨6点在酒泉航天发射场发射升空，承担发射任务的是在“长征2F”捆绑式火箭的基础上改进研制的“长征2F”载人航天火箭。在发射点火10分钟后，船箭分离，并准确进入预定轨道。
作为中国航天史上的又一里程碑，“神舟”一号试验飞船的成功发射与回收，标志“神舟”四号着中国载人航天技术获得了新的重大突破。中国载人航天工程从1992年开始实施。飞行试验获得圆满成功，使中国在发展载人航天事业上迈出了重要一步。
2.“神舟”二号
发射时间：2001年1月10日1时0分3秒。
发射火箭：新型“长征2F”捆绑式火箭，此次发射是“长征”系列运载火箭第65次飞行，也是继1996年10月以来中国航天发射连续第23次获得成功。此次航天飞船发射，是中国载人航天工程的第二次飞行试验，标志着中国载人航天事业取得了新的进展，向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。
3.“神舟”三号
发射时间：2002年3月25日22时15分。
发射火箭：新型“长征2F”捆绑式火箭，这次发射是“长征”系列运载火箭第66次飞行，自1996年10月以来，中国运载火箭发射已经连续24次获得成功。
这次发射，逃逸救生系统也进行了工作。这个系统是在应急情况下确保航天员安全的主要措施。飞船拟人载荷提供的生理信号和代谢指标正常，验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统。
4.“神舟”四号
发射时间：2002年12月30日0时40分。
发射火箭：新型“长征2F”捆绑式火箭，此次是“长征”系列运载火箭的第69次飞行，也是自1996年10月以来，中国航天发射连续第27次获得成功。
5.“神舟”五号
发射时间：2003年10月15日9时整。
发射火箭：新型“长征2F”捆绑式火箭，此次是“长征”系列运载火箭第71次飞行，也是继1996年10月以来，中国航天发射连续第29次获得成功。首次增加了故障自动检测系统和逃逸系统。其中设定了几百种故障模式，一旦发生危险立即自动报警。即使在飞船升空一段时间之后，也能通过逃逸火箭而脱离险境。
6.“神舟”六号
发射时间：2005年10月12日9时0分0秒。
发射火箭：新型“长征2F”捆绑式火箭
“神舟”六号飞船有以下特点：首先是起点很高，飞船具有承载3名航天员的能力；其次是一船多用，航天员返回后，轨道仓可以在无人值守的状态下，作为卫星继续利用半年，甚至可以在今后进行交会对接实验；第三是返回舱的直径大，俄罗斯的直径是2.2米，中国的是2.5米；最后是飞船返回，非常安全，这方面已经进行过全面的测试。总体来看，“神舟”六号飞船的技术进步是巨大的。
7.“神舟”七号
“神舟”七号载人飞船是中国神舟号飞船系列之一，用“长征2F”火箭发射升空，是中国第三个载人航天飞船。
发射时间：北京时间2008年9月25日21时10分04秒。
发射火箭：“长征2F”火箭
“神州”七号飞船，实现了中国历史上宇航员第一次的太空漫步，令中国成为第三个有能力把航天员送上太空并进行太空行走的国家。
从1999年“神舟”一号无人飞船首访太空到2008年乘坐“神舟”七号携手问天，9年的历程镌刻下了中国人7次完美的脚步，是中国航天事业的7次新突破。从发射、返回、测控、环境控制……各个关键技术环节难关一一被攻克，见证的是中国航天人前进中发展、探索中追求的不懈脚步。
中国航天正向着登陆月球等更远大的目标奋进……
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