不过，在载人飞船发展完善起来之后，人类逐步实现了征服太空的梦想。所谓的载人飞船，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、生产以及研究活动，并且返回地球。载人航天器形式多样，可以分为载人飞船、空间站和航天飞机。人类首次进入太空飞行、首次登月等活动都是通过载人飞船完成的。
在载人航天器方面，中国异军突起，取得了卓越的成就，已经成功发射了“神舟”系列载人飞船，成为了继前苏联（俄罗斯）、美国之后，世界上第三个有能力将人类送上太空的国家。
载人航天飞船的特点
载人航天飞船，从实质上说就是载人的卫星。和卫星相比，它的外形较简单，有球形、圆锥形等，但重量较大。卫星的外形则多种多样和不规则，重量比飞船轻许多。
载人航天飞船和卫星相同的系统，除结构、能源、姿态控制、温度控制外，还有遥控、遥测、通信、信标跟踪等无线电系统，以保证与地面的通信联络、控制指令的传递、遥测信息的传输、资料参数的传送等等。
载人航天飞船的特点是有人，因此就有与卫星不同的系统，包括应急营救、返回、生命保障等系统。具有交会、对接和机动飞行能力的载人航天飞船，一般还设有空间交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
例如，单就载人航天飞船需要返回地面来说，飞船的结构比一般不返回地球卫星复杂得多：首先要对付气动加热造成的烧蚀，还要对微流星和宇宙射线进行防护，等等。所谓气动加热，就是载人航天飞船开始返回时，由于离地高、速度大而具有相当大的动能和势能；在它进入大气层后，在空气阻力的作用下急剧减速，飞船能量的绝大部分都转化为热能，如果这些热量全部传导给飞船，完全可把飞船化为灰烬，这就是气动加热问题。载人飞船的结构设计必须解决这个问题。合理选择飞船返回舱的气动外形，可使它在返回大气层过程中所产生热量的80%左右扩散到四周的大气里，剩下20％左右的热量则必须采取可靠的防热措施加以解决。
将人类送入太空的载人飞船又如，载人飞船上的生命保障系统，是另一个十分重要的技术问题，它不仅复杂，而且必须绝对可靠。船舱要气密，舱内的温度和大气压力要适合人的生命需要，控制要求极高。在载人飞船中要造成一个与地球相似的微小气候，首先要模拟大气的混合比例，用灌装气体或电解供氧办法使航天员的座舱中氮占80％，氧占20％，保障每个航天员每天所需576~930克氧；而对他们每人每天呼出的约1000克二氧化碳，则采取用分子筛吸附的方法，控制其浓度不大于1％。调节飞船座舱温度湿度也十分重要。座舱的热源有1/3来自人体，通常每人每天大约产生313.5~627千焦，来自太阳辐射和各种电子仪器的热量也各占1/3。座舱除对壳体采取隔热措施外，还采用专门的热交换器把多余的热量吸收和辐射出去，使相对温度维持在18摄氏度~25摄氏度。人体每天呼吸和出汗，排出水分约1.5升，在座舱内形成水蒸气，故要采取冷凝和化学吸收的办法，使湿度控制在30%~70％。由于座舱狭小和密封，而人体代谢物达400多种，易造成舱室污染；在失重状态下，气体对流消失，热平衡难于维持，等等，都需要在飞船上很好解决。
载人航天飞船在航天飞行中，可研究各种特殊因素对人体的影响和相应的防护措施以及人在航天环境中长期生存所必需的条件和设备等问题。
在飞船急剧升空时，人体重量会相应增加而产生超重；在飞船返回地球时，必须制动，速度急剧降低，也会产生反方向的超重。飞船进入绕地轨道后，它就在某种程度上摆脱地球引力的作用，这时人体就失去重量，进入失重状态。超重和失重对人体各个器官都会产生生理影响。因此，载人航天飞船进入轨道飞行并安全返回地面，可以研究人在空间飞行过程中的反应和能力，研究航天员如何才能经得住起飞、轨道飞行以及返回大气层重力变化的影响。
在科学上应用载人航天飞船，可以进行生物、医学、天文、物理研究和天体观测，可以进行各种空间科学试验以及进行地球自然资源勘测等等。
目前，世界上发展载人航天飞船并完全掌握这种载人空间技术的国家，只有美国、俄罗斯和中国。但是，欧洲各国和日本正在积极准备发展载人航天飞船。
30年来，已经实现的载人航天计划有前苏联先后发展的“东方”号、“上升”号、“联盟”号以及“礼炮”号、“和平”号等载人空间计划；美国先后发展的“水星”、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”和航天飞机等载人空间计划。
知识点空间交会雷达
空间交会雷达是用以引导航天器在空间轨道上交会和对接的一种雷达。两个载人飞船处在不同的轨道上，飞船甲载有空间交会雷达和制导计算机，飞船乙（目标）载有（或不载）应答机。交会雷达的作用是捕获并跟踪目标，测出两飞船之间的距离、距离变化率和角度，输送给制导计算机和显示器。由计算机算出飞船甲进行交会运动的参数、进入转移轨道的最佳时间、射入点和速度变化修正量等，并在显示器上显示出来。航天员根据这些数据操纵飞船甲，使两飞船之间的距离和距离变化率趋近于零，以实现交会。
人类进入宇宙空间的必要措施
人类征服太空的过程中，不能永远留在自己密封的舱室中，需要经常出入开放空间。然而，人如何才能进入开放空间，这是发展空间在轨技术的重要方面。
宇宙空间对人来说，其环境是极为恶劣的：没有大气压力，更无氧气；阳光照射下的温度可高达120℃；夜晚，温度会降至-90℃，最低时竟可达-120℃。如果没有安全防护措施，在空间，人是一分钟也不能生存的。不要说温度极度变化使人无法适应，单就没有大气压力而言，人体内气体会急剧膨胀，氧气从肺、血液和组织中大量跑出来就可使人立即死亡。为保护人不受严酷的太空环境伤害，航天员必须穿上航天服进入开放空间。
航天服的主要功能是提供氧气、防止真空和温度急剧变化的伤害。从结构上，这种服装通常由5个层次组成：最外一层由耐高温和抗摩擦材料组成，其主要作用是保护服装的其余内层结构；第二层为隔热层，用5~7层涂铝的聚酯薄膜构成，薄膜之间用网状织物分割开，具有极佳的防辐射热性能；第三层为限制层，主要是限制第四层加压后的膨胀，保持服装舒适和合体，采用的材料是具有很高强度的尼龙织物；第四层是加压层，使用两面都涂有氯丁橡胶的尼龙织物做成，可防止服装内的加压气体向外泄漏，有良好的气密作用；第五层是贴身穿的液冷服，其结构是在连成一体的尼龙内衣裤上，固定许多用乙烯基衍生物做成的细管网，管内有冷却液循环，能排除人体代谢产生的热量。
航天服同时是一个小型的密封舱，除了服装以外，还包括头盔、手套、靴子和背包式生命保障系统。生命保障系统能提供纯氧并具有一定的氧压，还能清除人体呼出的二氧化碳，提供冷却水带走多余的代谢产生的热量，还有通讯装置，可保证身处开放空间的航天员在任何时候都能与地面测控中心取得联系。别看小小的航天服，它在技术上相当复杂而且应绝对可靠，否则航天员是不能来到开放的宇宙空间的。为做到绝对可靠，航天服上还安装微处理计算机检测设备，可对服装和生命保障系统不断实施检测并伴有检测指示，不仅能及时发现故障，还能告诉航天员采取措施，防止生命受伤害。
航天服内的气体压力通常做不到一个标准大气压，只能做到1/3个大气压。因为航天服加压后，压力愈高，服装硬度也愈大，不易弯曲，妨碍关节活动，所以一直采用低压。航天员穿上这种航天服，如果马上离开空间站或航天飞机进入开放的宇宙空间，压在航天员身体表面的大气压等于航天服气压。航天员身上的压力从空间站或航天飞机舱内一个大气压突然降到1/3个大气压，原先血液中的氮气就会变成气泡从血液中跑出来。这种小气泡在身体血管里到处乱窜，一旦堵塞脑血管，航天员就会瘫痪甚至死亡。这就是所谓的减压病。
为了防止航天员得减压病，航天员穿上航天服后，还不能马上进入开放空间，而需先来一个吸氧排氮过程，这个不可缺少的过程称为气压顺化。具体做法是这样的：航天员在离开空间站之前，先要走进空间站内特设的叫做气闸舱的小舱室，穿上航天服。一边慢慢减低气闸舱内空气压力，一边给航天员吸纯氧气，促使血液中的氮气慢慢排掉，这个过程通常要历时3.5小时。
较早时候，航天员在开放空间的时间不长。现在，由于航天服不断改进，供氧和消二氧化碳水平的提高，航天员在宇宙开放空间停留时间可长达约7小时。
最近又出现一种新型航天服，它内部的压力可以达到0.54个大气压，几乎可以不用担心航天员会得减压病。当然，由于要承受较高压力，航天服的重量增加了。研制新的航天服，原则上是要在保证航天员穿着航天服不发生减压病的前提下，尽可能采用低压制度，以便让航天员能做必要的活动和防止过度疲劳。
知识点标准大气压
标准大气压，是压强的单位，是指在标准大气条件下海平面的气压，其值为101.325千帕。标准大气压值的规定，是随着科学技术的发展，经过几次变化的。最初规定在摄氏温度0℃、纬度45°、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压，其值大约相当于760毫米汞柱高。后来发现，在这个条件下的大气压强值并不稳定，它受风力、温度等条件的影响而变化。于是就规定760毫米汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现760毫米汞柱高的压强值也是不稳定的，汞的密度大小受温度的影响而发生变化。
为了确保标准大气压是一个定值，1954年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值为101.325千帕。
载人航天飞船打开了宇宙之门
发展载人航天飞船并把人送上绕地球的轨道，然后安全返回地面，是一项极其复杂的系统工程。首先，要发展一种能携带载人飞船的运载火箭，它应有足够大的推力，保证把飞船送入地球轨道；第二，要发展飞船上航天员的生命保障系统，并经过检验证明完全可靠；第三，飞船返回舱的返回系统应保证航天员能安全返回地面，而且落点要准确；第四，载人航天飞船的发射、控制、跟踪和回收等所有环节和连续过程都要高度可靠。
与此同时，要对航天员进行严格训练并达到能适应飞船上升入轨、轨道飞行和返回地面时的特殊环境。还要进行大量的有关试验，包括各种地面试验、无人飞船的模拟试验、用动物进行宇航条件下的医学试验等，以确保首次载人航天飞行的安全与成功。
例如，在尤里·加加林打开通向宇宙的大门之前，前苏联曾用各种生物火箭射离地球110~450千米高度，共进行了31次动物飞行试验，用卫星进行了7次带有动物及生物培养试验的太空飞行。这都是为载人航天飞行作准备。
又如，为了挑选航天员，医学家们走遍全苏联，从3000名候选人中，以最严格的标准筛选出20名作为培训对象，而最后只有6名成为首次太空飞行的预备队员。他们每个人在特殊的实验室和飞机上经历了4~5次失重训练、95次以测试承受超重的适应能力的离心机实验、40多次跳伞试验。为了飞向宇宙，人类作出的努力是小心谨慎的，但代价是巨大的。
在发射第一艘载人飞船之前，又先后多次发射卫星式飞船作为载人飞船的先驱。1960年5月15日发射第一艘“东方”号不载人飞船，目的是验证姿态控制系统和着陆返回舱的分离系统，结果，“东方”号飞船不仅没有返回，反而被抛向更高的地球轨道。7月23日，再次发射又因火箭出故障而失败。8月19日第三次发射获得成功，这次发射的卫星式飞船搭载了两只名字叫贝尔卡和斯特来卡的狗、两只长尾巴大鼠、28只耗子和一窝果蝇，这些“乘客”经轨道飞行后都安全返回地面。但是生物医学家们发现，在飞船绕地进入第四圈时，有一只狗严重呕吐，他们对此极为不安。由于这一点，不得不决定在第一次载人飞行时，飞船只绕地球飞行一圈，然后立即返回，这是为了对航天员的安全负责。12月1日，又一艘搭载动物的“东方”号飞船发射入轨，在返回时因制动系统故障而失败。三星期后的又一次发射因火箭第三级故障再遭挫折。然而，无论是成功还是失败，都是人类通向宇宙道路上的进步。
1961年3月19日和25日又接连发射搭载几条狗的宇宙飞船进行轨道飞行，继续考核飞船飞向太空的综合技术问题和试验动物的生理适应问题。值得庆幸的是，这两次发射获得完全成功，载人航天飞船的安全可靠性及航天员适应空间特殊环境的可能性得到初步证实。这时，总设计师谢尔盖·卡罗廖夫才深信，人类打开宇宙大门的时机已经成熟了。于是，在1961年4月12日，前苏联正式发射“东方”号载人航天飞船，出身农民家庭的尤里·加加林乘着这艘飞船，使自己摆脱地球引力，打开了宇宙的大门，进入了轨道飞行。按预定计划绕地球一圈，历时108分钟后安全返回地面。
从此，人类开始把自己的足迹移入太空。在同一时期，美国以自己的方式打开通向宇宙的大门。它的“水星”号载人飞船在进行第一次载人飞行之前，进行了171次不载人的飞行试验，其中3次搭载动物，目的是充分证实载人航天飞船的安全可靠性及人适应空间特殊环境的可能性。1962年2月20日，美国航天员约翰·格伦乘“水星6”号飞船也进入了轨道飞行，为人类征服太空作出贡献。
富有传奇色彩的“阿波罗”计划
迄今为止，“阿波罗”登月是历时最长、规模最大、投资最多、最富传奇性的人类对太空的探险行动。美国早在1957年就开始设想“阿波罗”登月计划，经过若干年科学技术和财政支持的多方面综合论证，1961年5月25日，美国正式宣布实施该项计划。历时10年多时间，1972年12月底，“阿波罗”登月计划结束。参加“阿波罗”登月计划的，除美国航空空间局宇航中心外，先后有120所高等学校、2万家工厂、400多万人，耗去250亿美元资金。
在执行“阿波罗”登月计划的10年时间里，共进行了17次飞行试验，包括6次无人亚轨道和地球轨道飞行、1次载人地球轨道飞行、3次载人月球轨道飞行、7次载人登月飞行（其中6次成功，1次失败）。
“阿波罗”重50吨，高25米，装在高85米的“土星5”运载火箭上，合成高度达110米，相当于一座36层现代化大楼的高度。飞船由三部分组成：指挥舱高3.6米，最宽处近4米，约有一辆旅行车大小；服务舱长7.3米，内装飞船主要发动机、电源、水、氧以及仪器设备；登月舱高6.9米，直径9.2米，重约16吨，分上升和下降舱段两部分。“土星5”火箭由三级组成。第一级火箭工作2.5分钟，可使飞船速度达每秒2.7千米。飞船飞到离地60千米高度时，第一级火箭脱落后坠入海洋中。接着第二级点火，第二级火箭点火后工作约6分钟，飞船速度可达每秒6.8千米，当飞行高度达180千米时，第二级火箭脱落，第三级火箭接着点火，工作约2分钟，即起飞后12分钟，飞船速度达到每秒7.9千米的第一宇宙速度。进入地球轨道后，第三级火箭再启动工作约5分钟，使飞船达每秒10.9千米的第二宇宙速度。这时飞船逸出地球飞往月球。
若干小时后，飞船与第三级火箭脱离，靠惯性飞行约3天进入月球轨道。当飞船飞至距地球约32万千米时，它受地球和月球的引力正好抵消，速度降到最低。在这之后月球的引力影响逐渐增加，当飞船速度增至每秒2.2千米时，开动火箭降低速度，进入月球轨道。由于月球围绕地球公转原因，月球从飞船发射时的位置转过约30多度。飞船进入月球轨道，2名准备登月的航天员从指挥舱进入登月舱。登月舱与指挥舱脱离并开动下降发动机。离月面20.4千米时，用自动控制降落器控制降落；离月面2千米时，进行盘旋，选择登月位置；在降落点上空150米时，以每秒0.9米的速度下降。
在月球的探险活动结束后，航天员再爬上登月舱准备返航。航天员控制推力1.6吨的上升发动机点火，使上升舱段以下降舱段作发射台发射起飞，飞行4分钟后进入16~83千米的月球轨道，逐步接近指挥舱并最后完成和它的对接。航天员进入指挥舱后，抛掉登月舱，并开动服务舱发动机，使飞船获每秒2.4千米的速度，脱离月球轨道，开始返回地球。离地球约640千米时，开动发动机，离开轨道，飞向溅落区，抛掉服务舱，进入稀薄大气层，在南太平洋上溅落，由航空母舰上的直升机进行搜索打捞工作。
1969年7月16日，载着3名航天员的“阿波罗11”号载人飞船，史无前例地启程飞往月球，开始执行人类首次对月球的冒险探测行动。经过长途跋涉，飞行约38万千米的距离，5天后的7月21日，“阿波罗11”号终于飞抵月球轨道。人类的2位使者，航天员阿姆斯特朗及其同伴奥德林进入登月舱，开始驾驶登月舱进行登月下降。另一名航天员则驾驶指挥舱继续绕月球轨道飞行，在进行科学考察的同时，和登月舱的同事保持通讯联系，一旦登月活动发生意外或危险，负责救援。好在一切顺利，登月舱在月球的静海着陆。指令长阿姆斯特朗首先爬出舱门，站在5米高的小平台上，面对陌生、荒凉和神秘的月球，举目四望片刻。不知他此时此刻怀着怎样的心情。他先伸出左脚，一步一步地爬下扶梯。这时全世界数亿人围坐电视机前观看了这一轰动全球的登月创举。只见阿姆斯特朗的左脚小心翼翼地首先触及月面，而右脚还停留在登月舱上。当他发现左脚陷入月面很少后，才鼓起勇气将右脚也踩上月面。就这样，阿姆斯特朗作为地球人类的使者，首先登上了月球表面。随后同伴奥德林也踏上了月球。
为纪念这伟大的有意义的探险行动，两位使者在月球上安放了一块金属纪念牌，上刻“1969年7月，地球人在月球首次着陆处，我们为人类和平来到这里。”他们在月面停留21小时18分钟，进行一系列实地月球考察，然后带上采集的月球土壤和月岩标本启程返航。他们搬动登月舱的控制器，炸开爆炸螺栓，使上升发动机点火，起飞升入月空。登月舱进入月球轨道，航天员从登月舱顶端的光学观察窗可以在对接时观察指挥舱，用调节高度和方向的小型变轨发动机调节飞行轨道，使其逐渐接近指挥舱。然后通过仪器使登月舱对准指挥舱，以每秒7.6厘米的速度实施并完成对接。两航天员带着月球样品及其他物件，费力地爬过连结通道，回到指挥舱和指挥舱驾驶员会合。然后抛掉登月舱，使它撞击在月球上并进行一次月震试验。启动服务舱发动机，飞船获得每秒2.4千米速度后，逸出月球轨道，正式进入返回地球的航程。1969年7月24日，飞船安全溅落在南太平洋上，从而完成了人类历史上的首次登月探险任务。
“阿波罗”登月飞行共进行了7次，参加的航天员共21人，其中有12人登上月球。登月航天员的平均年龄为40岁左右。其他几次登月飞行的时间是：“阿波罗12”号的飞行是从1969年11月14日~24日，在月球的风暴海降落；“阿波罗13”号的飞行从1970年4月11日~17日，因故障中途返航，未能登月；“阿波罗14”号的飞行从1971年1月31日~2月9日，在月球的薄拉莫勒地区降落；“阿波罗15”号的飞行从1971年7月26日~8月7日，在月球的亚平宁山哈得利峡谷降落；“阿波罗16”号的飞行从1972年4月16日~27日，在月球的迪卡尔高地降落；“阿波罗17”号的飞行从1972年12月6日~19日，在月球的曹拉斯利特罗山脉降落，它历时12天又14小时，为飞行时间最长的一次。
“阿波罗”登月，除考察外，还在月球上建立了核动力科学站，驾驶月球车进行活动，采集的月岩月土标本达400千克，都带回地球作进一步科学分析。
“阿波罗”登月探险的成功，无疑具有伟大的科学技术意义，因为它是人类第一次离开地球而到达别的天体，是人类向太空渗透的新里程碑，是一次飞跃。在人类向太空继续渗透、探索宇宙的奥秘时，月球还将成为桥头堡。登月的成功，也为人类开拓新的疆域，开发利用月球创造了条件。
“阿波罗”登月计划完成之后，美国决定在以后的几十年内不再进行。这样，为登月飞行研制的精良技术设备，其中包括土星运载工具、飞船和许多实验设备就不再需要了，这一事件曾引起各种议论。至于美国为什么要做出这样的决定，是一个谜。
成功登月呈现了一个真实的月球
从地球望月亮，美妙绝伦，似水月光倾泻大地，一片银辉，为赏月者送来一片柔情。古往今来，有多少诗人为之倾倒，又有多少文人挥笔著华章。美丽的月球，真的美吗？为科学地弄清它的真貌并探索其奥秘，多少年来，无数科学家贡献了毕生精力。
大多数人对月相很熟悉。当月球处在地球和太阳之间的轨道上时，我们只能看到一道弯弯的月光，它叫新月。两个星期之后，月球运行到地球的另一侧，我们看到满月。不用望远镜，我们也可以看到月球表面上的亮区和暗区。通过各种探测手段，包括飞船对月球摄影和月岩分析，科学家告知我们说，亮区是由陨石冲击所撞碎的火成岩碎石块组成的；暗区是冷却了的熔岩流，它是在亮区形成后很久从内部流出来的。亮区称为月陆，暗区较低称为月海。
“阿波罗”飞船登月时，航天员在月面上安放了一个月球激光反射器。科学家从地面对着它发射激光脉冲，脉冲到达月球后经该反射器反射后回到地面，经历约2.5秒的时间。因为激光脉冲的速度和光速一样，每秒行走30万千米，这样科学家便算出月亮和地球之间的平均距离是384000千米，但是月球绕地运行轨道不是整圆，实际距离的变化为这个数值的百分之五。
科学家已经弄清楚，月球上既没有大气，也没有水。原因是月球质量小，引力太弱，留不住它们。月球上的物体摆脱它的引力飞向太空的脱离速度，远比物体脱离地球的速度为小，只有每秒2.4千米。气体分子运动的平均速度只要大于逃逸速度的五分之一，即每秒0.48千米，就会迅速飞散到宇宙空间去。实际上，在0摄氏度时的氢、氦和氮等气体分子的平均速度均大于每秒0.48千米。因此，月球上不可能存在这些气体。由于没有大气保护，受太阳照射时月面温度很高，可达127摄氏度，所以也不会有水，因为如果有水，就会化成水汽逃逸。当然，在月球的两极，异常寒冷和阴暗，水以冰的形式存在是有可能的。
月球上没有水和空气，就不可能有任何生命存在。事情确实如此，当“阿波罗”飞船的航天员登上月面时，没有见到地球上的那种绿色，没有河流，没有声音，更无地球上的鸟语花香。整个月球世界毫无生命气息，在深黑色的天空衬托下呈现出一片令人恐怖的荒凉和死寂，全无地球上人们赏月时的那种柔情和美丽，月亮不过是由岩山构成的荒球。
但是，月球上也确有地球没有的景观，如能登月欣赏一下月球天空，从那里观看宇宙会毕生难忘。例如从月球上看太阳东升西落就和地球上大不一样。因为月球自转比地球慢许多，它的一昼夜长达27.33地球日。这样，太阳升落也很慢，从日出到中午要经过180多小时。而且月球周围无大气遮隔，看到的太阳比地球上要明亮千百倍，是地球人无法想象的真正的大火球，它高悬天空，似乎不动地缓缓移向天心。在烈火照耀下，温度不断升高，正午时分达到127摄氏度，如果你不穿上具有生命保障系统并能抗高温的太空服或者不躲在登月舱内，身体中的水分很快就会蒸发掉。过中午后，又要经过180多小时方见日落，温度也不断回跌。日落后，长达两星期左右的漫漫长夜开始了，月面温度可降到-183摄氏度。确实是高处不胜寒了。在夜空中，能见到一轮硕大无比的“明月”在极慢地移动，这就是反射着太阳光的地球，其亮度比在地球上见到的月亮要明亮许多许多倍，光线柔和似水，真像个小太阳。
月亮上的另一奇观是到处是环形山，也就是大大小小的陨石坑。因为没有空气保护，在月球存在的45亿年左右的时间里，流星体常以巨大的力量撞击月面，产生了无数环形山，它的大小随流星体的质量而有所不同。应用各个飞船拍摄的月球照片，科学家已鉴别出大约有30万个直径大于1米的环形山。这种陨石坑所抛出的破碎岩石应当在离原陨石坑一定距离的地方落下来。这样，月球表面是由大量破碎岩石组成的。事情确实是这样，航天员登陆月面，发觉自己站在一层称为“浮土”的碎石上面。又由于月球上没有风雨侵蚀，各种各样的环形山以及“浮土”能长期保存下来。
月球在一个近于圆形的轨道上绕地球运行，其速度为每秒1.02千米，绕地一周的时间正好等于它自转一周的时间，因此月亮老是以同一面朝向我们。从月球作用于它附近的飞船的万有引力，科学家算得月球质量是地球质量的1.2％。从精确测定月球角（约半度）大小，又可算得月球半径是1738千米，这样，又可以计算出月球一系列其他数据，即其表面积是地球的1／14，体积是地球的1／49，重力是地球的1／6，而月球上自由落体的重力加速度为1.62米／秒2。
所谓的月海，是指月球月面上比较低洼的平原。用肉眼遥望月球，我们会发现有些黑暗色斑块，这些大面积的阴暗区就叫做月海。月海是月球表面的主要地理单元，总面积约占全月面的25%。迄今已知的月海有22个，绝大多数月海分布在面向地球月球的正面，正面月海约占半球面积的一半；月球背面只有东海、莫斯科海和智海共3个，而且面积很小，占半球面积的2.5%。
月海虽叫做“海”，但徒有虚名，实际上它滴水不含，只不过是较平坦的比周围低洼的大平原，它的表层覆盖类似地球玄武岩那样的岩石，即月海玄武岩。前苏联发射的“月球24”号探测器软着陆地点危海便是月海之一，它位于月球东北半球，直径605千米，面积约17.6万平方千米。
前苏联的载人航天体系
在整个航天科技领域，专家们从宏观角度看，认为前苏联的某些空间技术算不上世界最先进。但是，认为她建立起来的巨大航天体系是现今世界上最完整的，并且以总体优势体现了高科技目标，奠定了现代航天学的基础。
如果不计地面航天员训练中心以及测控中心等服务性机构，这个航天体系包括“和平”号空间站试验基地、“联盟”号载人航天飞船、“进步”号货运航天飞船、“联盟”号运载火箭和“质子”号运载火箭。依靠这些设备，开动这个天地间的复杂系统，进行广泛的空间科学研究和探索太空奥秘的任务。
“和平”号空间站复合体试验基地
“和平”号空间站在1986年2月20日发射入轨，质量20吨，长13.5米，最大直径4.15米，有效容积达90立方米，有太阳能帆板2块，总面积达102平方米，共有6个对接舱口。可以与它对接的专用舱和飞船有这样一些种类：大型对接舱，质量为20吨，直径4.15米，容积50立方米。其中不返回的大型对接舱，长度为6.5米；而返回的大型对接舱，长度为13米左右，并拥有太阳能电池帆板2块，面积40平方米，输出功率3千瓦。可以对接的小型对接舱，质量为7吨，长度7米，最大直径2.7米，有效容积10立方米。另外可对接的飞船是“联盟”号TM客运和“进步”号货运渡船。
以“和平”号空间站中心舱为核心的复合体试验基地，目前已完成第一阶段空间对接拼装任务，拥有5个模舱，其中3个科学舱、1个“联盟”FM飞船以及主舱。
科学舱是“量子1”号、“量子2”号和“晶体舱”。“量子”号天体物理实验室是在1987年4月11日与“和平”号对接的。“晶体”舱是1990年6月最后发射上去的，全长13.73米，最大直径4.15米，有5个冶炼炉，其中一个较小，便于搬动。全部炉子均能自动工作，各种不同实验可同时进行。每只炉子带有控制晶体培养过程的计算机。冶炼炉能为大量实验提供良好条件，这些炉内最高温度可达到2000摄氏度。因此“晶体”舱的前景十分可观。有消息报道说，自“晶体”舱拼装到空间站后的头7个月，已经生产价值1000万美元的空间半导体材料。到目前为止，还有一个地球遥感舱和一个地球环境监测舱未发射组装到位。但现已拥有5个模舱的“和平”号空间站复合体，已具备进行天体物理研究、生产小批量蛋白和晶体的能力。
在使用期间，这个空间站复合体，既可变更模舱数量，也可改变总的配置。专用模舱还能做机动飞行，单独去执行任务。目前，“进步”号货运飞船所占用对接口将供一个不返回大型对接舱对接之用，而“进步”号货运飞船则对接在这个不返回大型对接舱的另一个对接口上。
为了在中心舱即主舱和其他舱室放置科学仪器和设备，辟有专门位置。仪器和设备可能安装在舱室之内，也可能装在空间站复合体的外表。设备的尺寸主要受运输飞船以及某些情况下放置位置的限制。
空间站上的闸门暗室，可使航天乘员不离开空间站就可看管工作在开放空间里的仪表。复合体外部的仪表和设备通过机械固定器固定。仪表工作过程数据以及实验结果由构成仪器组成部分的自动记录仪记录，并可用站上遥测设备直接将数据信息传送给地面跟踪站。
带有科学研究成果设备的返回，则使用载人航天飞船。从回复仪器打包到飞船着陆地面，通常不超过两昼夜。返回地面设备的尺寸规定不超过450毫米×240毫米×160毫米。
“和平”号空间站内的空气和地球上大气层差不多，气温终年保持在20摄氏度左右，真是四季如春。如果不出舱到开放空间去，航天员可以不穿航天服生活和工作。由于空间站远离地面执行观天测地任务，其乘员随时可能遇到各种危险，因此站上总是停着一艘“联盟”TM飞船参与复合体的工作。实际上还时刻准备着执行救援任务。
“联盟”号TM飞船
“联盟”号是迄今应用最多的宇宙飞船，目前已进入第四个10年。“联盟”号总设计师卡罗廖夫为它设计了几种类型：一种是地球轨道上运行的三舱型；一种是用于验证月球飞行技术的捆绑式两舱型探测器；还有一种是月球着陆型。用于地球轨道运行的“联盟”号飞船，发展了三代：第一代称为“联盟”号，第二代称为“联盟”号T，第三代称“联盟”号TM。“联盟”号最初用于执行3人低地球轨道单飞飞行任务，飞行时间可达两周半。“联盟”号10和11用于“礼炮”号空间站作渡船。在“联盟”号11发生一次降落事故之后，前苏联人对“联盟”号作了重新设计，使之成为仅能作两天半独立飞行的两人座舱空间站的客运渡船，即“联盟”号T。自1967年4月以来，前苏联共发射第一代“联盟”号飞船40艘，发射第二代“联盟”号T共15艘。第三代“联盟”号TM宇宙飞船和“联盟”号T的区别是安装了更新一代的交会对接雷达与计算机、无线电通信、紧急救援、联合发动机装置和降落伞等设备，采用了轻型材料，可多载200千克载荷。1986年5月21日，第三代“联盟”号TM首次发射，23日与“和平”号空间站对接成功。20世纪末，专用于地面和空间站之间客运的“联盟”号TM飞船已经发射过10多次，均获成功。
“联盟”号飞船由近似球形的轨道舱、呈钟形的返回舱和呈圆柱形的设备舱三个舱段组成。目前是地面和空间站之间的客渡飞船，它在返回地球大气层之前，将轨道舱和设备舱抛弃，只有返回舱返回地球。从飞船起飞到入轨和返回，航天员都坐在返回舱内。返回舱内部容积4立方米，原有3个座位，能容纳3名航天员，后来改成2个座位，容纳2名航天员。舱内有显示各系统设备工作状态的仪器、导航仪表和各系统的控制转换开关。在其底部有防热罩，其内有4台装有固体推进剂的缓冲着落火箭。飞船入轨后，航天员就可进入轨道舱工作或休息。轨道舱容积4.9立方米，内有交会和对接系统、电视摄影机、出舱活动设备、航天员进膳用具、部分通信等。设备舱分前、后两舱，前舱为仪器舱，内有遥测系统、主要通信设备、各种传感器，后舱为发动机舱。设备舱外表装有天线系统。
“联盟”号TM的外表面除8平方米的辐射器外，均有热覆盖防护。生命保障系统大部分装在轨道舱中，一小部分装在返回舱中，独立部分放在长沙发椅下。氧气瓶供紧急情况时用。废物管理和饮食都在轨道舱中进行。返回舱有够48小时的空气、食物和水，供紧急着陆时用。和货运飞船比较，“联盟”号载人飞船由于生命保障系统、热防护、控制和其他有关部件占去相当部分的有效载荷而费用昂贵。
“进步”号货运飞船
“进步”号货运飞船是用“联盟”号载人飞船改装而成的。除去飞船载人所必需的部分，还装备有自动控制系统；降落返回舱用推进剂和氧化剂容器来取代；原用于航天员工作和休息的地方，变成了“进步”号飞船的货舱。“进步”号货运飞船发射时重量为7吨，有效载荷2.5吨，大约是其自身重量的36％，效益是相当高的。
“进步”号货运飞船给空间站驻站人员运送他们需要的燃料、压缩空气、食物、水、空气再生器、衣服和邮包，还运送实验需要的置换设备、仪器和装置，还有普通摄影、电影摄影胶片。因为宇宙辐射原因，胶片在空间站不能长期保存。
“进步”号货运飞船还帮助运走航天乘员在空间站不再需要的东西。虽然废物垃圾可通过空气锁箱丢弃，但会污染宇宙空间并损失空气，此外，通过空气锁箱是丢弃不了大的东西的，所以航天乘员们都喜欢用“进步”号货运飞船处理他们的垃圾。
“进步”号货运飞船和空间站对接并卸货之后，装好垃圾便脱离对接，启动减速发动机，离开地球轨道向大地飞去。由于货运飞船没有热防护措施，进入地球浓密大气层后便立即被完全烧毁，如果有少许残余，一般会溅落大洋之中。
“联盟”号运载火箭
“联盟”号运载火箭是一种三级火箭。第一级是由捆绑在第二级下部外侧的4个火箭组成。因此，“联盟”号运载火箭是由6个火箭发动机串并联组成。发射的飞船固定在火箭的第三级上，外面有整流罩，整流罩的前端固定着应急救生火箭。运载火箭与飞船组合体全长48.8米，底部最大直径10.3米。“联盟”号运载火箭在航天体系中的作用是向空间站发射“联盟”号TM客运飞船和“进步”号货运飞船。火箭的有效载荷能将6900千克重的飞船送入倾角50.5度、远地点450千米、近地点200千米的近地椭圆轨道。发动机燃料为高、低两种沸点的混合推进剂。事实证明，“联盟”号运载火箭的设计是高度成功的，有极好的可靠性和长久的生命力，生产、使用已经30年。其质量可以和已经持续生产制造25年的DC-3航空器、著名的德国大众汽车公司的产品相媲美。用“联盟”号运载火箭发射飞船的次数与美国“水星”、“双子星座”、“阿波罗”以及航天飞机发射次数的总和相当。平均每年用“联盟”运载火箭发射飞船6次。由于长期使用，该运载火箭生产批量大，工艺稳定，成本也便宜。
“质子”号运载火箭
“质子”号运载火箭有两种形式：一种是串平行三级发动机火箭，另一种为改型的四级火箭。“质子”号运载火箭也已使用20多年，在航天体系中专用于发射“礼炮”号、“和平”号空间站以及“和平”号空间站的专用模舱。
“质子”号三级火箭，不包括载荷时全长44.3米，能把21吨有效载荷送达倾角51.6度、200千米高的近地圆形轨道。四级型“质子”号火箭能将2200千克有效载荷送达任何对地静止轨道位置，能将5700千克载荷送往月球，5300千克载荷送往金星，4600千克载荷送往火星。所有各级火箭发动机燃料均为混合推进剂。
考察前苏联航天体系，各构成要素非常协调且运用恰到好处，各显其能。虽然用一次性发射系统做天地间的运输工具，但由于生产批量大、工艺稳定和可靠性好，成本反而比可重复使用的航天飞机低。
这个航天体系的长期运行，为空间科学研究带来极大好处。例如，前苏联航天员已经完成了500项以上空间材料加工处理和合金形成试验，有的已经以空间车间的形式进行小批量生产。空间产品性能优于地球产品，通常具有更好纯度和特性。所有试验成功的这些项目，在转向大规模空间工厂生产后，能引起工业的巨大变革。同时，航天员在空间站长期工作，积累了丰富经验，还不断创造在空间长期逗留的纪录，说明空间生命科学研究的重大进步。
中国的“神舟”飞船成功升空
1994年初，“神舟”这个名字从众多的飞船方案中脱颖而出。从此，我国自主制造的载人飞船有了名字——“神舟”。从字面上看，“神舟”意为“神奇的天河之舟”，又是“神州”的谐音，象征着飞船研制得到了全国人民的支持，是四面八方、各行各业大协作的产物；同时，“神舟”又有神气、神采飞扬之意，预示着整个中华民族都将为飞船的诞生而无比骄傲与自豪。
中国“神舟1号”太空飞船飞行示意图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。技术与工程体系突出了主要关键技术，载人准备工作进展顺利。“神舟”飞船经过多年的充分研究、论证，我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。由于“神舟”飞船设计起点高，系统复杂，所以在正式载人飞行前进行了多次无人飞行实验来验证其设计可靠性，以确保飞行安全。
“神舟”载人飞船全长8.86米，最大处直径2.8米，总重量达到7790千克。“神舟”飞船采用的是典型的“三舱一段”式结构。从构型上来说，由返回舱、轨道舱和推进舱以及一个附加段组成。
返回舱是载人飞船唯一返回地球的舱段，飞船起飞、上升到入轨及返回着陆时，航天员都在返回舱内。“神舟”飞船的返回舱是一个钟的形状，其舱门与轨道舱相连，航天员通过这个舱门可以进入轨道舱。
“神舟”飞船的轨道舱呈圆桶形状，是航天员工作、生活和休息的地方。轨道舱的后端底部设有舱门，通过这个舱门，与返回舱相连接，航天员通过这个舱门可以进入返回舱。轨道舱外部两侧装有两个像小鸟翅膀一样的太阳能电池翼，轨道舱所需要的电能就是通过这两个电池翼提供的。
推进舱又称设备舱，其形状是圆柱形的，舱内安装发动机和推进剂，其使命是为飞船提供姿态调整和进入轨道维持所需的动力，飞船电源、环境控制和通信等系统的一部分设备也安装在这里。推进舱外部两侧安装了两个太阳能电池翼，为飞船提供所需的电能。加上轨道舱上的两个太阳能电池翼，“神舟”飞船上共有四个太阳能电池翼。
1999年11月20日，“神舟1”号实验飞船成功进入太空，在轨道运行了14圈后按照预定程序顺利返回，并准确着陆。其后，“神舟2”号～“神舟4”号又顺利升空，中国航天向载人飞行迈出了重要一步。
2003年10月15日，我国自主研制的“神舟5”号飞船载着中国第一名航天员杨利伟顺利升入太空。在飞船的返回舱内还搭载有一面具有特殊意义的中国国旗、一面北京2008年奥运会会徽旗、一面联合国国旗、人民币主币票样、中国首次载人航天飞行纪念邮票、中国载人航天工程纪念封和来自祖国宝岛台湾的农作物种子等。
“神舟5”号飞船的发射成功，使中国成为世界上第三个能独立进行载人航天飞行的国家，宣告中国正式成为太空俱乐部的一员。
2005年10月12日，“神舟6”号飞船搭载航天员费俊龙和聂海胜发射升空，于10月17日成功返回。
“神舟6”号飞船有以下特点：起点很高，飞船具有承载3名航天员的能力；一船多用，航天员返回后，轨道舱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；返回舱的直径大，是2.5米；飞船返回非常安全。
在飞行中，航天员进入了轨道船舱，在失重状态下进行了多项人体生理实验，第一次获得了“真正”的数据。此次飞行标志着我国载人航天工程第二步的开始。
2008年9月25日，“神舟7”号飞船载三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏成功升空，并且在轨运行中实现一名航天员出舱行走。我国真正意义上在太空中留下了中华民族的脚印，也为今后的载人航天后续工程及以后的探月工程和远地外太空探测，打下了坚实的基础。
知识点“天河”
我国发射的“神舟”飞船之所以被称之为“神奇的天河之舟”，是有重要的文化含义的。在民间，人们将银河称为“天河”，且在很多神话故事中都有所演绎，如在《西游记》中，猪八戒在被贬下凡间之前，就作为天蓬元帅主管天河。
实际上，银河是银河系的一部分，银河系是太阳系所属的星系。它看起来像一条白茫茫的亮带，从东北向西南方向划开整个天空。在银河里有许多小光点，就像撒了白色的粉末一样，辉映成一片。实际上一颗白色粉末就是一颗巨大的恒星，银河就是由许许多多恒星构成的。太阳是其中的一颗恒星。像太阳这样的恒星在银河中有2000多亿颗，很多恒星有卫星。在太空俯视银河，看到的银河像个旋涡。
建立太空空间站的必要性
几十年的载人航天实践已经证明，由于给养问题，无论是载人航天飞船或空地往返的航天飞机，在太空飞行时间不能很长，一般不超过2周；另一方面，航天乘员初到太空的头几天会感受到失重效应给身体带来的不适，诸如头晕、自我失去协调等，会影响他们的工作能力，只有经过7~10天身体完全适应失重后才能全力工作。如果除去失重自动适应期，利用剩下的很短时间不可能在航天飞船和航天飞机上进行很多空间科学试验，更不可能进行较长时间的试验项目。发射这样短期的航天飞船或航天飞机，效益费用比太低了。打一个比方，一艘海洋研究船，要到远洋进行科学研究，如果它只能自带一两个星期的食物和淡水，就不可能在远洋进行长期海洋研究。要进行长期海洋研究，就必须派出运输船给海洋研究船运送生活补给品。为了把空间科学长期进行下去，就必须建立专门的太空空间站。至于给养和人员，另用航天渡船进行运输。因此，科学家认为，在太空建立空间科学研究点——空间站，是航天技术发展的重要和必然的阶段。建立太空空间站，好处是显而易见的。
首先，建立空间站便可长期进行轨道飞行。它持续飞行的时间可长达数年、数十年甚至更长。这就为空间生命科学研究、人在空间长期失重状态的适应研究以及其他空间科学研究创造了良好的条件。
第二，在利用空间站研究长期失重对人体影响的基础上，可为长期航天、特别是星际旅行建造人的生命维持系统，试验长期飞行的设备和技术。在这方面，前苏联利用空间站的载人科学实验考察，迄今持续20多年，取得长足进步，为世界所公认。航天员季托夫和马纳罗夫长期在空间站工作，创造了在太空一次连续漫游365天的纪录，被世界认为是一个了不起的成就。展望未来，人们清楚意识到人类星际旅行为期不远了。从技术角度看，没有什么问题是不可解决的。然而关于人体能力，主要是适应太空能力，还有很多未知数。要解决这个问题，还需要长期的空间实践，只有空间站才能提供这种客观的实践场所。一艘现代飞船飞达火星的最短时间大约270天。如果再做努力，人在失重状态下能持续2~3年，那么，人类就可亲临火星考察，探究它的奥秘，实现人们梦想的真正星际旅行。
第三，空间站也可成为今后建立月球居民区和未来火星载人飞行的中转站。随着太空计划的进展，也可能成为未来到月球、火星载人飞行器的一个组装、试验和起飞点；也可利用空间站试验和合成各种新材料，为建设太空工厂作工艺实验准备，将来在太空工厂生产星际旅行所需要的技术设备。
第四，在空间站上，可利用空间的失重和真空等特殊条件生产地球上不能生产的超纯度晶体、医学及生物制剂，这对发展电子工业和人类与疾病作斗争、造福民众有不可估量的意义。在空间站上，航天员更可以从空间经常监督地球大气、海洋和谷物生长状况，估价地球上矿藏大小，保证超长距离通信，发出关于气旋、飓风和火灾起始等警告，还可为捕鱼船队、舰船、勘测和铁路、高速公路、石油天然气管道的建设者提供服务。
空间站需有什么样的轨道高度？根据空间站的用途与建设目的，可以从离地球200千米到数万千米。空间站和地面将通过货运、客运飞船作渡船，也可用航天飞机或航空航天飞机进行天地间的运输业务联系。
现代太空空间站都采用多模舱结构方案，可以通过对接口不断扩大和延伸，组成一个庞大的轨道复合体。把目光投向未来，前苏联科学家乔奇·普科罗维斯基教授说，轨道复合体可能建设得非常大，有时会绵亘数百千米。他说，建设沿着轨道延伸的椭圆形状的空间站是容易的，将来永久性运行的空间站可能会沿着整个轨道形成连续的环，或许到时还有必要建立若干这类的环。果若如此，这样的系统会构成太空空间站的最高形式。
“礼炮”号和“和平”号空间站
据前苏联宣称，它的空间计划的主要目标之一，是建立一个永久性多功能轨道研究复合体，为其国民经济以及空间研究服务。为此，它在1971年4月19日率先在世界上第一次发射“礼炮1”号试验空间站获得成功。1986年2月20日发射入轨的“和平”号空间站，是在“礼炮”号空间站系列10多年运行经验基础上新设计的新型结构空间站，有很大的优越性。
“和平”号空间站前苏联发射的“礼炮1”号到“礼炮5”号空间站系列，是第一代试验性空间站。“礼炮1”号空间站发射之后，先后有“联盟10”号和“联盟11”号载人航天飞船与其对接，大大增加了飞行的时间，使需要较长时间进行空间研究的项目有了可能。第一代试验空间站创下的纪录是63天。
研究第一代“礼炮”号试验空间站的运行，发现它有一个重大不足处，就是它只有一个对接舱，因此，在太空只能接待一艘飞船。这就限制了空间站的工作以及每个试验项目持续所需的总时间。
在迈向建立永久性多功能轨道研究复合体的努力中，前苏联的科学家和工程师及时在礼炮号基础上建立了“礼炮—联盟—进步”号复合体。这种复合体中的“礼炮”号是“礼炮6”号或“礼炮7”号。它们拥有两个对接舱，可以同时与“联盟”号客运飞船和“进步”号货运飞船进行对接，构成轨道研究复合体。它们是第二代空间站，两个对接舱使得可能给空间站装满供给，并且如果需要，可以更换部分研究设备，其结果是空间站连续运行周期和空间探索持续时间急剧增加，“礼炮6”号工作了近五年；“礼炮7”号从1982年4月起开始工作，1985年以无人自动方式工作时曾一度失去控制，后来又将其修复，接着工作一段时间后被废弃，直到1991年2月7日坠毁。
第二代空间站运行过程显示出来的弱点是，由于第二代空间站“礼炮6”号和“礼炮7”号是在第一代“礼炮”号上改型设计的，扩大了的研究空间范围意味着航天员生活住区变小以及设备超载。航天员的工作生活条件变差了。其次，空间站是按多用途设计的，证明不适于专门研究。例如，为了研究地球，航天员要将空间站放置在他们能看到地球的高度，当有必要进行天文观测时，这个高度又必须改变。此外，当航天员进行动力研究时，推进系统的能源燃料又发生短缺。简言之，应该研制能排除上述不足的新一代空间站。
“和平”号空间站正是针对这些不足而精心设计成的第三代全新空间站，是目前世界上唯一在近地空间继续运行并且还在扩展中的空间站。它的设计，采用一种多模舱结构形式。这种结构，其想法实际很简单：中心舱作为生活区，所有的研究设备放在周围可更换的舱内。“和平”号空间站与“礼炮”号的主要区别是它拥有6个对接舱，可以对接上的每个舱能拥有21吨的质量；它还拥有更大容量的电站，最大供电力达23千瓦，其太阳能电池帆板的面积有102平方米，而“礼炮”号只有51平方米。“和平”号空间站的6个模舱，按专业分工，每个专业模舱均能独立飞行，离开“和平”号进行专门的空间研究。“和平”号空间站还有一个新设备，在其外壳上安装了一个笔状波束的天线，在飞行中该天线指向中继卫星。当“和平”号空间站超出地面和海上跟踪站无线电通讯范围时，它可通过中继卫星和地面测控中心通信。
“阿波罗”和“联盟”号的对接
根据1972年签字的空间探索进行合作的双边协议，1975年7月，美、苏两国航天员分别乘“阿波罗”号和“联盟”号飞船进行首次太空对接试验。美方参加的有“阿波罗”飞船指令长汤姆逊·史坦福、航天员多纳尔特·史拉通和万斯·勃朗特，苏方参加的是“联盟”号飞船指令长阿列克赛·列沃诺夫和航天员万来列·库巴索夫。
这次太空对接是两个航天大国从自己的利益和彼此需要出发认真进行的一次合作。主要目的是要看一看，两国的载人航天飞船是否能在空间进行对接和怎样才能进行对接，这对轨道救援工作有重大意义，其次还希望共同在空间物理学、材料科学、医学与生物学等方面做一些科学技术试验，双方都想从试验中获益。
由于美国和前苏联是完全独立地发展自己的载人航天飞船的，双方还希望通过对接的机会，实地考察一下对方的飞船技术状况，这无疑是有极大好处的。要合作，就必须让对方在一定程度上了解自己，这对竞争来说则是不利的，所以在对接成功之后，其中有一方考虑到技术保密，中止了继续进行空间合作的协议。
“阿波罗”号与“联盟”号飞船，要在空间轨道上实现对接，不是一件易事，曾面临许多棘手的技术问题。首先，要进行对接，就意味着两飞船在太空应能互相找得着；第二，要确定空间两飞船交会坐标。然而，“阿波罗”号和“联盟”号两飞船的雷达搜索和集合系统实际上是不相容的。两飞船的对接舱，总的说来也是不同的。两艘飞船舱内航天员维持生命所必需的大气更是互不兼容：“阿波罗”飞船用的是一个260毫米水银柱压力的纯氧大气层，而“联盟”号拥有压力为760毫米水银柱正常的地球大气。单是这个问题就排除了两国航天员简单地从一艘飞船进入另一艘飞船作互访的可能性。
在弹道专家面前也有着一些困难。例如，前苏联的专家在他们的计算中使用的坐标系统和美国专家用的坐标系统是不一样的；莫斯科的飞船地面测控中心工作时用莫斯科时间，而设在美国休斯敦的中心则是使用飞行时间，也就是飞船发射时刻起始的时间；前苏联的科学家度量用米制单位，而美国使用传统的英制单位。所有这些问题是怎样解决的？显然没办法一一介绍。这里仅介绍一下两国航天员互访时，大气过渡是怎样解决的。
参加对接试验的“阿波罗”和“联盟”号飞船基本结构变动都不大，为解决两艘飞船座舱内大气环境的不同，专门设计了一个对接过渡舱作为两船的过渡段。它是一个长3.15米、直径约1.42米的由厚铝板构成的圆柱体，两端分别可以与两艘飞船对接，两船对接好后它便构成航天员互访时的通道。过渡舱外带有两个气瓶，舱内设有无线电通信和电视设备、温度控制系统以及显示大气成分和压力的设备等。
两飞船完成对接后，航天员互访是这样进行的：首先，两名美国航天员（另一名留在“阿波罗”座舱内）进入对接过渡舱，经25分钟，舱内转变为一个大气压的普通空气之后，两人便进入“联盟”号访问。访问约数小时之后，他们再回到对接过渡舱。为了防止低压症，两个人要在一个大气压的条件下，在这里呼吸纯氧2小时，用以排除血液中的氮气，再经25分钟，舱内气压转变为0.35大气压纯氧，然后才回到“阿波罗”号飞船的座舱。第二天，一名苏联航天员（另一名留在“联盟”号内）仿此程序进行回访。至此，互访就算完成了。
对接中的所有其他技术问题，在美、苏两国所有参与对接人员的友好和通力合作下，都获很好解决。“阿波罗”号和“联盟”号飞船的空间对接取得圆满成功。“联盟”号前苏联航天员、指令长阿列克赛·列沃诺夫对于这次太空对接回忆说：“对准另一个国家的飞船进行对接、提高太空安全、准备宇宙探索中的伟大合作，所有这些和创造性的崇高工作鼓舞着两个国家的专家队以及所有参加阿波罗——联盟号对接试验计划的人们去克服一切困难。”
“礼炮7”号与“联盟T13”的对接
第三批航天乘员结束“礼炮7”号—“联盟T12”号空间站复合体的工作之后，自1984年10月2日起，“礼炮7”号空间站工作在自动方式状态。在5个月的时间里，地面测控中心定期和它进行无线电联系，工作均很正常。
“礼炮”7号空间站模型可是，最后的一次会期，发现空间站处理地面命令的发射接收设备有故障，导致和“礼炮7”号的所有无线电联系中断。地面得不到空间站系统状态和遥测信息，不再有可能通过无线电有效控制空间站位置、启动其高度控制设备和发动机，以保证自动汇合以及运输飞船和它的对接。
很明显，只有太空航天乘员才有可能恢复空间站的正常功能。为此，第一，必须算出运输飞船已经接近寂静的空间站天线方向图。一般说来，空间站无线电信号作为航天员的信标。第二，航天飞船和航天员乘务组准备进行一次飞行来完成这一困难工作。为此，飞船需要配置附加设备。然后非常重要的是拟定一个新的弹道汇合方向图，并和测控中心进行会期训练。
地面雷达设备用于测定空间站的现在轨道位置，其足够的测量精度用于计算和预测空间站的运动参数，这些信息使得可能引导运输飞船到达空间站所在区域。地面观测表明，空间站稳定飞行，没有自转和翻转现象，这一点是非常重要的。因为快速转动的空间站，运输飞船是不可能与其进行对接操作的。
由地面拟定的运输飞船接近“礼炮7”号空间站的方案是按下列顺序进行的：在距离空间站大约10千米处，航天员用光学仪器使运输飞船的一个轴对准空间站。在地球视线这边，空间站像一颗异常明亮的星照耀着黑色的天空背景。一旦飞船轴对准了空间站，其信息便输入船上计算机。几个这种信号送入船上计算机内存，计算机便“知道”船的确切位置，使飞船在接近空间站轨迹上接收数据，计算机能控制轨迹修正量使飞船接近空间站。
当飞船离空间站只有2~3千米时，如果交会正常，航天员将对飞船进行控制。在接近站后，飞船应围绕它飞行到达对接舱并靠近。为此拟定了所需要的计算方法，很多数据进入计算机内存，使飞船能完成这些调度。航天员带上专用光学导航仪器、一个激光测距器和一个夜视仪。夜视仪在飞船进入地球阴影之前尚未接近空间站时使用。飞船必须“悬浮”在空间站上面，对空间站保持一定距离，既要在视线内，又不要撞上它。
运输飞船和航天乘员组的准备工作是在1985年3月开始的。航天乘员包括弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克。弗拉基米尔曾4次航天，是很有经验的航天员，他曾进入开放空间，特别重要的是他有过人工对接的经验。1982年，前苏联和法国联合飞行期间，他显示了高超的技能。维克多曾致力于空间站的设计，他知道空间站的每一个部位，同样，他也不是第一次航天飞行。1981年他曾在“礼炮6”号工作、停留过75天。
1985年6月6日，“联盟T13”飞船载着弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克进入轨道。6月8日早上，“联盟T13”飞船来到离空间站大约10千米处。弗拉基米尔将飞船侧轴对准空间站并且通过返回舱的舷舱对“联盟T13”飞船进行观察，同时维克多·塞维尼克用他的命令将信息送入计算机。最后的轨道校正调度是自动进行的。在“礼炮7”号空间站离飞船2.5千米处，航天员对飞船手控。在船站间距离为200米时，“联盟T13”停止接近并悬浮。航天员记录下飞船接近空间站的照明条件，发现并不理想，于是他们和地面测控中心商量，测控中心同意接近，使飞船更靠近空间站。弗拉基米尔·捷尼贝可夫驾飞船围绕空间站飞行，把飞船引到对接舱，实现对接并获得成功。地面测控中心全体当班人员看到此情此景，发出热烈掌声和喝彩。
参加这次非常困难的交会和对接的专家们认识到，这具有根本性重要意义的技术成就，它远远超出完成这次交会对接任务本身的意义，对今后载人航天飞行的发展有重大影响。这次对接成功的事实证明，人类不仅可能接近要检查和修理的失效卫星，而且可能援救因技术原因不能返回地球的载人航天飞船上的乘员。
“礼炮7”号空间站的修复
当“联盟T13”号飞船接近“礼炮7”号时，专家们在地面测控中心的显示屏上看到两个同轴的太阳能电池帆板相互不平行，大约成70°~90°的交角。这意味着太阳能电池定向系统不能工作，同时也表明电源系统可能降能工作着，也可能已完全不工作。
“联盟T13”飞船和“礼炮7”号空间站对接之后，证明了这个判断是对的，电源系统确实不再工作。由于电源系统不能供电，空间站及其设备都已冻结——因为仪器、组合单元和机械不能在0摄氏度以下工作。很显然，气体成分支持和控制系统也不能工作。航天员不知道不带气体面具是否能够进入空间站，因为有可能是由火造成损坏而使站内无空气。在检查飞船和航天站之间的密封紧贴性时，航天员在“礼炮7”号的对接舱打开了空气锁并使对接舱和运输飞船之间的压力相等。在他们进入“礼炮7”号空间站的工作舱之前，弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克打开压力均衡阀并取空气样品。空间站的气体成分分析显示，它没有含有害杂质和有毒物质。确信这点之后，航天员打开盖并进入空间站工作舱。舱内温度在零摄氏度以下。
在对接舱，弗拉基米尔·捷尼贝可夫检查其中一个插座的电压，结果是零，最坏的情况已被证实。在工作舱，航天员试图从控制台送出一些命令，毫无反应。看一眼缓冲电池的电荷指示器，表明主电池的电完全放光了。
发生了什么事？空间站的技术状况如何？还可能在里面工作吗？这一连串的疑问摆在两位航天员的面前。除非空气能净化，否则在空间站内工作一天之后的二氧化碳浓度会达到危险的程度。空气再生系统由于没有电源而不能工作。但是除非乘员立即开始工作，否则他们不会发现故障并把它们排除。他们采用来自地球的建议，安装了一个临时通风系统，并接通第一个空气再生器。
接踵而来的问题是，有可能修好电源系统吗？开头，专家相信，如果电池坏了，不可能修好系统，但是寻找一种办法使空间站重新工作是首要的。
电源系统母线内没有电流，太阳能电池在光线一面时也是一样。这表明后者和缓冲电池不连着。因此，必须首先将太阳能电池和电源系统母线连接起来，以便对缓冲器电池再充电，但要做到这一点，必须首先激活遥控开关线圈（自动、非人工）。航天员不可将它连接运输飞船的电源，因为空间站的电路可能有故障，有可能会因此而毁坏飞船的电源系统，其结果就不可能回地球了。
工作人员最后拟定了一个复杂的、使电源系统恢复正常工作的修理程序。
根据地面测控中心的提议，航天员从电源系统母线上取下化学电池，找出故障电池并从线路中移去。幸运的是，8个电池只有2个是坏的。航天员希望把剩下的电池直接连接太阳能电池，以便对它们进行充电。根据地面的指示，航天员用电缆于1985年6月10日开始对第一节电池充电。运输飞船的高度控制系统定向空间站，使太阳能电池帆板得到最好的照明，并对化学电池充电。经过了若干小时，第一组已部分充上了电，它连接着电源系统母线。于是航天员接通遥控系统。地面测控中心这时已能评估空间站系统和组合的一般状况以及温度，但是空间站还在继续“取暖”。第一组电池充好后，其余电池组同时充电。接着航天员终于找到了电源系统停止工作的原因。在正常情况下，缓冲化学电池一旦充好电后，传感器就切断太阳能电池。但传感器出了毛病，发出一个错误的信号，切断了所有电池，并阻止它们今后再充电。每次空间站围绕地球飞行时，程序定时器发出连接太阳能电池的指令。但是在关键时刻，传感器把它们切断了，缓冲化学电池的电能马上耗尽。由于电池不工作，空间站上所有仪器和设备也停止了工作，空间站内温度也就降到0摄氏度以下。
如果当时有航天员在场，或者和地面无线电联系不中断，出了故障的传感器会被更换，或者用无线电信号断开传感器；地面测控中心曾不仅担心电源系统，而且也担心在仪表、组合以及机械中的温度会接近零摄氏度或甚至低于零摄氏度，因此水会冻结，水供系统会停止运转。
专家们估计，可能需要若干天甚至一个月的时间来加温。空间运输飞船只有一个有限的给水系统，能维持其乘员8天之用。考虑到“礼炮7”号站上有两小箱冻水以及一些在紧急时刻航天员可以使用的水，假使航天员把水的消费减到最低限度，水供也只能坚持到1985年6月21日，至多6月23日。
缓冲电池充好电后，弗拉基米尔·捷尼贝可夫和维克多·塞维尼克修复了电子线路。电源系统、太阳能电池、定向系统、热调节和遥测系统又重新开始工作。接着，开关打在照明位置，温度上升。到1985年6月16日，水供系统中的冰融化了，所以可以从中取水，危机终于克服。
给空间站加温必须谨慎进行。由于大气中已冷却的蒸汽已经集中和冻结在空间站的墙上，航天员不能打开恒温控制线路，否则冻在墙上的湿气会蒸发并凝结在冷的仪器、设备零件和连接器上，引起它们的故障。因此，航天员首先加温空气、仪器和其他设备，然后才打开恒温控制线路。
1985年6月13日，航天员检查高度控制系统、交会设备和推进系统，除非这些单元能正常地自动工作，才能完成交会、对接。否则以后要来的货运飞船不能和空间站对接。测试完之后，测控中心发射了一个“进步”号货运飞船。1985年6月23日黎明，“进步24”号货运飞船成功地自动对接在“礼炮7”号空间站的第二个对接舱口上。该飞船送去了新的一套缓冲化学电池、供给用水、燃料和为下一步载人飞行需要的重要仪器和设备。在地面工作人员的配合下，航天员又进行了研究工作并完成了实验计划。
修复后的“礼炮7”号空间站，又工作了相当一段时间。“和平”号空间站入轨后，通过运输飞船的太空穿梭飞行，将仪器设备从“礼炮7”号转运到新一代的“和平”号空间站后，“礼炮7”号航天站就停止使用。
对飞船和空间站的遥控技术
虽然飞船或空间站上有航天乘员，但是还有很多事情需要地面遥控。
首先，宇宙飞行需要很多计算，这里有轨道校正、飞船向空间站汇合、着陆用的弹道导航计算。第二，重要的是分析大量有关飞船和空间站技术条件、功能数据以及航天乘员身体条件的数据，这些数据从安装在飞船上的近1000个和空间站上的约2000个遥测传感器传送到地球。第三，航天员进行的实验结果数据，必须尽快处理和鉴定。为了消化如此大量的信息，要有功能很强的计算机系统支持。地面测控中心拥有计算机群体系统，占有数百平方米空间，显然，上述种种工作应该传送到地面做。
除此之外，新一代载人飞船和空间站越来越复杂。虽然航天员经过全面训练，但他们不可能像研制这些系统的科学家和工程师那样熟悉所有系统。因此，他们有时需要得到地面科学家和工程师的帮助。
为了从地面测控中心控制飞船和空间站上的系统，作为测控集体的一部分，有一批科学家和工程师昼夜工作着。
空间站在轨道上长期运行，使得有必要建立永久性测控服务。显然，服务人员还应定期轮换。为了有效地进行培训以及进行有效率的试验，必须研究和建立专门的训练模拟器。它带有一个能显示飞行状态的显示器且和测控中心的那个完全一样。指导老师从他的控制台制造故障来模拟飞船系统和仪器故障，训练学员确认这些故障，并能提出解决故障的建议。学员的表演将显示他在何种程度上已准备好与实际的宇宙飞船打交道。学员正式到地面测控中心工作，还要经过有效的考试。
长期的测控飞行经验已经显示出另一个问题：控制飞船上的系统已经证明是极其单调的。由于疲劳，测控专家们的注意力会平稳地减弱，随着时间进程自动系统性能分析中断，并使信息失真（2个或3个参数出问题）。为了防止这些，必须采取专门措施。在一个系统中模拟的这种故障功能自动传送给监督者。一个专门训练小组观察责任专家对故障的反应，并评价他的工作效率。
由于从设计到发射的全过程实行全面质量控制，空间设备具有很高的可靠性，但新设备发生故障情况仍是不可避免的。如果飞船系统有了故障，或者如果一个航天员的身体状况不佳，那么，不仅是航天乘员组，而且很多地面专家应掌握这种情况，他们分析它、模拟它，寻找消除故障的办法并提出建议。测控中心、研制该系统的机构和宇航训练中心都要随时应付这种情况。
地面测控中心的另一项重要工作是使航天员摆脱一些不太重要的事务。航天员飞向太空研究宇宙和地球，获取新的信息，他们要进行试验和观察的项目不断增加。航天乘员必须进行越来越多、要求越来越高的创造性研究工作。因此，飞船上的一些日常工作便落到测控中心，由地面发出指令让仪器和系统来完成。
地面测控中心的职责是复杂而多变的，它们由几百名专家组成的卓越集体来完成。为了在任何时刻都能帮助太空飞船或空间站的乘员们，他们密切注意着飞船动向而昼夜轮班工作着。
空间航天器的日常维修
空间维修是随着载人航天活动的不断扩大、发展而出现的一种特殊性质的勤务活动。
空间维修大体上分为两类：一类是航天员对所乘航天器本身进行维修，包括排除故障、更新技术设备等内容；另一类是对其他航天器，如各种卫星的维修。40多年来的航天实践证明，空间维修是载人航天飞行中应具备的一种能力，并有着广泛的前景。
空间维修的作用在于：
第一，保证载人航天任务和计划的完成。载人航天器的结构和内部设备极其复杂，在实际的航天过程中往往会发生一些意想不到的故障，其中一些故障发生后直接影响飞行任务的完成，甚至危及航天乘员的生命。通过维修可以挽救一些濒临失败的飞行。
第二，可以修复空间的失效卫星。国外有关统计资料显示，在1958年~1970年间总计发生了1230起卫星技术故障，大约有45％是可以修复的。20世纪80年代中期以来，美国利用航天飞机曾修复了若干已失效的卫星。
第三，可以延长航天器的寿命。一般说来，航天器有效载荷的寿命比航天器的结构及生命保障系统的寿命低。就是说，有效载荷工作寿命结束后，航天器的结构及生命保障系统可能还是完好的，有继续工作的能力。而从另一个角度看，它们的成本费用又占绝大部分，专家们估计在75％左右。如果通过更换有效载荷、补充保持航天器轨道所需燃料和更新技术设备等方式，可以延长航天器的寿命和作用，这在经济和效益上是很合算的。例如，曾经在空间运行的“和平”号空间站及其各专业科学模舱，不断得到地面燃料的补充和仪器设备的更新而长期地运行。
前苏联和美国的空间维修实践认为，对轨道高度在五六百千米以下的航天器进行维修，在目前的技术水平下是可行的，但必须具备这样几个条件：首先，要有合适的维修基地。俄罗斯的“和平”号空间站以及美国的航天飞机是目前可以用的维修基地，除此之外，尚无别的维修基地。载人空间站的机动能力有限，一般只能对本站设备进行维修。如果有远距离的航天器要维修，必须借轨道间运输飞船运送维修基地的航天员前去维修。第二，航天器必须是模块化设计的，拥有恰当的维修空间。第三，在维修过程中，地面测控中心应给予密切的配合，并组织科学家和工程师集体指导空间维修工作的进行。
空间维修勤务活动已经成为空间活动的一个不可或缺的组成部分，不过还刚开始，还有待发展。这里向读者介绍一个卫星维修实例，让我们看一看它是怎样进行的。
1992年5月7日，美国“奋进”号航天飞机首航太空，其中有一项任务是要把一颗游荡在空间的国际通信卫星“捉进”航天飞机并修好后，再将它试放回轨道。进行程序是这样的：航天飞机将航天员带到离待修卫星约90米距离的地方，航天员身着航天服步出座舱，启动空间喷气背包向卫星飞去。在离卫星约五六米的距离内，航天员用带有钩子的杈杆将卫星“逮住”，使卫星停止转动。这时航天飞机靠过来，伸出机械臂将卫星抓到机舱内的支架上进行检修。也可以由航天员直接将卫星“拽”回机舱。卫星安装到支架上后，航天员可仔细地进行检查，更换失效的设备。换好后，由地面测控中心遥控检查设备的各项性能，检查合格后，可再由机械手将卫星试放回太空，重新投入工作。
此次“奋进”号航天飞机的航天员“逮捕”卫星相当困难，经历了3次失败。第一、二次是1992年5月10日下午5时，2名航天员走出机舱，奋斗2个多小时，因卫星滚动而失败。第三次因机械手接触卫星时，卫星滚动使回收无法进行。直至13日下午，3名航天员集体出击，终于用手抓住卫星，并弄回机舱，修理好后再试放回轨道。
航天飞机的成功升空
20世纪二三十年代的时候，人们对航天器有两种基本构想：一种是发展一次使用的运载火箭；另一种是可以重复使用的火箭推进的飞机。
前面的想法由于技术上难度小，而且由于20世纪前50年的两次世界大战，促进了运载火箭的发展，满足了军事上的一部分需要，如法西斯德国在第二次世界大战发展的V-2火箭。后一种想法基本停留在理论设想和零星的试验上，一直没有多大的发展。
1928年，一位叫尼久皮尔的德国人，用固体火箭装在滑翔机上飞行，虽然仅飞了1分钟，但总算是第一架火箭推动的飞机。
真正提出科学的火箭飞机设计的是奥地利工程师桑格尔，他后来也成了德国人。他对火箭的飞行进行了深入的研究，提出了火箭飞机的基本构想。
火箭飞机从地面垂直起飞，加速到高空时再平行于地球表面飞行，加速至最大速度，然后滑翔飞行。
他设想用推力为600吨的固体火箭作起飞助推器，推动置于长度为3000米的斜滑轨上的火箭飞机起飞，然后再用推力为100吨的液体火箭发动机使其爬升加速到每小时2575千米，从地球直径的一端飞到另一端，航程约23500千米。
第二次世界大战期间，希特勒曾下令将V-2火箭加上机翼，改装成火箭飞机，以滑翔来增加射程。这种改装的火箭飞机由人来操纵滑翔，至目标上空时，飞行员将飞机对准要袭击的目标以后跳伞逃生，飞机携带炸药将目标炸毁。
我国已故著名的科学家钱学森，1949年正在美国的大学做教授，也提出了用火箭助推的洲际运输飞机的设想。
继1947年美国人用X-1火箭飞机做了超音速的飞行以后，于1962年制造了X-15火箭飞机，用一台推力为26吨多的液体火箭推动飞机飞行，创造了6倍音速的世界纪录。1967年，这架飞机飞行高度达到了108千米。
此后，以美国为主的西方各国致力于火箭飞机的设计、研究，他们将火箭飞机与空间站等许多未来的太空飞行器设想联系在一起考虑，希望火箭飞机能成为未来太空站与地球之间的桥梁。
航天飞机1972年1月，美国政府正式批准开展航天飞机的研究，它实际上是人们一直孜孜不倦追求的火箭飞机。10年以后，第一架航天飞机“哥伦比亚”号终于升空了。航天飞机正如它英文的字面意思“穿梭机”一样，它是往返于太空与地球之间的飞梭。
前苏联人也不甘心落后，于1987年利用世界上最大的火箭“能源”号发射了前苏联的第一架航天飞机“暴风雪”号。这种飞机是无人驾驶的，主要是为了检验“暴风雪”号的飞行能力。
航天飞机与其他飞行器的异同
美国航天飞机是一架机翼短粗的飞行器，是运载火箭、宇宙飞船和飞机巧妙结合的产物。它在发射时，垂直起飞，像火箭一样；入轨后绕地球轨道飞行，像一艘载人航天飞船，并有机动对接能力；返回地球时，又像一架滑翔机，在传统的飞机跑道上降落。对于使用一次就报销的运载工具来说，航天飞机可以重复使用100次，在技术上是一个重大飞跃，为人类定期航行太空创造了条件。航天飞机的研制成功被认为是20世纪科学技术最杰出成就之一。
美国航天飞机总长56.14米，起飞时总重量达2043吨，由外贮箱、轨道器和一对固体火箭助推器等三部分组成。外贮箱是一次性使用，内装液氧、液氢燃料，直径8.39米，长47米，总重达743吨。轨道器和助推火箭按标准规格组装而成，对于每次飞行任务具有通用性。
轨道器空重约68吨，相当于DC-9喷气飞机重量的2.5倍，长度为37.24米，翼展23.79米，可以把总重29.5吨的卫星、空间探测器或其他货物射入空间，所有货物装在一个长18米、宽4.5米的货舱中。它的3台主发动机是非常先进的，排成一组装在航天飞机的尾部，通过直径30厘米管路从外贮箱的输送管中得到燃料推进剂。每台主发动机每秒耗燃料508千克，燃烧室压力高达200大气压以上。换句话说，每平方厘米的压力达211千克，因此发动机体积虽不大，却能产生很大推力。过去的火箭发动机燃烧寿命只有几分钟，而航天飞机的主发动机则不同，设计燃烧寿命高达7.5小时，大约可以承担55次飞行任务。因为它有一个先进的两级燃烧系统：推进剂首先在低温高压的环境下部分燃烧，然后在主燃烧室中充分燃烧，这种方法的燃烧效率高达99%。除主发动机外，轨道器中还有2台轨道发动机，它们使用轨道器贮箱内的推进剂，每台可产生2.7吨的推力。
轨道机动发动机的功用有三点：第一，在巨大的外贮箱被抛掉后，把轨道器推入地球轨道；第二，在太空为轨道器变轨提供机动能力；第三，飞行任务结束时，发动机点火制动，使轨道器脱离地球轨道，踏上返回地球的航程。轨道发动机点火时间长达15小时，因此每台可执行100次飞行任务。轨道器还有一套复杂的环境控制系统，用以为航天员维持一个舒适宜人的环境。
轨道器内的空气、温度、湿度和气压同地球上一样，因此，除非要进行舱外工作，航天员在轨道器内可以不穿宇宙服生活和工作。轨道器同严寒、酷热（太阳照射时）的空间完全隔绝，但航天员、电气设备和实验室的化学反应都会散发热量，若这些热量积蓄过多，会造成危险。因此轨道器内空气通过一些热交换器把部分热量传入冷水管路以降低气温；而水管中的热量被另一套装氟利昂的冷却管路吸收后，再通过货舱内壁上巨大的辐射器散发到宇宙空间，这样，就保证舱内温度在18~27摄氏度之间。轨道器内还装有碳滤层和氢氧化锂过滤器，用以滤去舱内空气中的二氧化碳、微量废气和异味，然后在气体中充入氧和氮，保持空气中气体含量的平衡，同时补充泄漏损失的少量气体。
另外，在失重条件下，热空气不能上升形成对流。为避免空气滞留形成气雾，舱内使用风扇以保持舱内空气流通。轨道器的驾驶室看起来很像一架喷气民航机的驾驶室，不过有一个不同：民航机驾驶员在操纵飞机时是坐着的；航天飞机驾驶员则仰躺在椅背上，面孔朝上，透过驾驶室的挡风窗口，他看到的只是一望无际的天空。指挥长坐在左首，右边是驾驶员。两人面前都有一组“T”字形仪表盘，上有空速表、姿态显示仪、高度表和方向指示器。仪表盘中央有一个小型电视荧光屏，用来显示其他的信息。指挥长和驾驶员通过同飞机上一样的踏板，可以控制尾舵左右转动；通过控制柱，使推力器组点火，控制轨道器的姿态（在轨道飞行时）以及在返回再入段和着陆机动时控制轨道器气动翼面的倾斜度。轨道器在返回大气层阶段是无动力飞行。整个轨道器装在推进剂贮箱的背部。
固体助推器长度为45.46米，直径3.7米。每台推力为1300吨。固体助推器的推进剂是一种高氯酸铝、铝和氧化铁的粉末与黏合剂的混合物。燃烧123秒后，消耗推进剂达503.6吨。和轨道器一样，固体助推器也是多次使用的。在一对助推器完成助推任务后，将溅落海洋，用拖船将它们进行回收。
航天飞机复杂的结构
航天飞机的整个系统是目前世界上最复杂的航天飞行器系统，比世界上任何的飞机都要复杂得多。
美国人的航天飞机系统是由三部分组成的：一个庞大的液体燃料贮箱，两个固体火箭助推器，加上航天飞机本身。
这两个固体火箭助推器，实际上就是两枚火箭，它们的长度是45米，直径3.7米。在发射航天飞机时，2台发动机产生的推动力大约为总推动力的四分之三，在飞行约2分钟后，它的固体燃料全部用完，于是与连在一起的液体燃料箱分离。它在返回地面时，张开降落伞，落在大西洋中，由船队打捞回收，以便下次使用，据说这种助推器可以使用20次。
固体火箭助推器有一个缺点：一旦它被点火，在燃料未被消耗完之前，无法关机熄火，而液体火箭发动机可以随时熄火。因此，在航天飞机发射时，总是航天飞机的3台以液态氢和液态氧作燃料的主发动机先点火，待燃料燃烧稳定以后，再在固体火箭助推器点火。
液体燃料储箱是一个十分粗大的家伙，装满了液态的氢和液态的氧。它长达47米，直径有8米多，可以装60多吨液氧和16吨多液氢，航天飞机的主发动机工作所需要的燃料就是它供给的。
当固体火箭助推器分离后，航天飞机与燃料箱一起再飞8分钟，这时已飞出大气层，接近了绕地球飞行的高度，液态燃料也已经消耗完毕，燃料箱与航天飞机分离，随后坠入大气层，被高温烧成碎片落入大洋深处。
航天飞机比起助推器和燃料箱都短得多，它只有37米多长，结构非常复杂，除装有3台主发动机外，还有许多台小发动机。这些小发动机主要是在太空中用的，那里已没有空气，只要用很小的推力就可以使航天飞机改变姿态。
航天飞机的运货舱有18米长，可以装上20多吨重的东西，比如卫星、空间站的部件、星球大战用的太空武器等。利用这么大的空间，还可以开展一些科学实验。
航天飞机可以运载许多名宇航员上天，让他们在太空中行走，去回收和修理卫星，甚至可以将别国的卫星“偷走”。航天飞机以每秒7000多米的速度绕地球飞行。如果携带精密的望远镜，还可以仔细观察地球表面，这在战争期间特别有用，它可以发现敌方的兵力部署情况，及时告诉己方军队指挥部，随机应变。1990年，美国人将一个价值15亿美元的哈勃太空望远镜放在太空，让它观察宇宙深处的星团，比地球最先进的望远镜观察的效果强5倍，可以观察到宇宙诞生时外星际的情况。
航天飞机在返回地球时以很快的速度下降。在航天飞机的头部，温度可以达到几千摄氏度。因此，在它的头部和一些地方贴满了陶瓷做成的防热瓦。
1986年的“挑战者”号爆炸给全世界以震惊。也许有人会问，难道航天飞机就没有救生系统吗？有的。如果在空中飞行，它可以将宇航员底舱那一块整个地弹射出来。当然，要及时发现故障，才能知道是否需要弹射救生。
很多的运载火箭都是在发射台上爆炸的，尤其是用液氢、液氧燃料时，一点火星就会引起一场大爆炸。由于美国的航天飞机用了一个巨大的液体燃料箱，因此，发射台上的救生系统还是必要的。他们将两根钢索拉到发射架上，一旦出现危险，宇航员就可以沿着钢索滑到地下掩体中保住性命。
1987年，前苏联人继美国人之后发射了自己制造的航天飞机。这架航天飞机与美国人的十分相似，它用世界上推力最大的火箭送上太空。前苏联的航天飞机与美国的航天飞机最大的区别是它没有装主发动机。因而在绕地球飞行时，无法调整离地球的高度，没有美国的航天飞机那样灵活。由于没有主发动机，它的货舱要大一些，可以送更多的东西上天，成为名副其实的太空货船。
知识点“哈勃”太空望远镜
“哈勃”太空望远镜，又称“哈勃”空间望远镜，是以天文学家爱德温·哈勃之名命名，在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道的“哈勃”望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元。它以2.8万千米的时速沿太空轨道运行，清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。
航天飞机光明的未来
未来的航天飞机将是什么样子，人们已设想出了它的大致蓝图。
这种飞机不再需要火箭助推了，它可以从世界上任何一个较大的机场起飞，然后加速至音速的许多倍，在大气层外飞行，然后穿过大气层降落。因为用火箭助推器的航天飞机使用起来很不方便，世界上只有很少的地方有大型火箭发射场，更谈不上将这种飞机用于民航载客运货了。
美国人为了保持领先地位，首先开始了新的计划。这个计划有一个很怪的名字“铜谷”。这种新式飞机不再叫航天飞机了，而叫国家空天飞机。它以氢作燃料，由人驾驶从地球的机场上起飞，加速到大大超过音速的速度，在大气层外绕地球飞行。如果用它来客机，便给它一个更妙的名字“东方快车”。乘坐这种飞机旅行，从美国的首都华盛顿到中国的首都北京只需2小时。坐着它，一天可以绕地球好几圈。
这种飞机以氢作燃料，让它与空气混合燃烧以推动飞机前进。到目前为止，氢是世界上能够找到的最好的燃料。它燃烧后产生水蒸气，不破坏地球的环境。缺点是体积太大，用它做燃料，要占用飞机上的许多空间。不过科学家想出了一种办法，不但使气体状态的氢冷冻到了液态，而且将液态冷冻成了固态，空天飞机就可用一半的液态氢与一半的固态氢混合在一起作燃料了，他们给这种燃料取了一个名字叫氢浆。
在美国大力发展空天飞机的同时，西方先进的工业国家也开始发展自己的空天飞机计划。
欧洲空间局计划制造一种叫“赫尔墨斯”的空天飞机。这种飞机只有15米长，能把3名乘务员和约2吨重的东西送入太空，绕地球飞行，1998年开始正式载人飞行。
德国的空天飞机很有特点，用“桑格尔”命名，以纪念杰出的航天先驱桑格尔。它分成两级，货机载于有人驾驶的母机上，由母机背上起飞送上太空；货机无人驾驶，可以将1.4吨重的东西送入太空。
英国人的计划与美国人的类似，他们准备制造一架“霍托尔”空天飞机，能水平起飞和降落，使用液氢和液氧做燃料，能够将11吨的货物运上太空。
日本的航天技术起步较晚，他们的方案要落后一些，仍用火箭发射航天飞机上天，不过是将航天飞机装在火箭的头部发射的。
水平起降的空天飞机对人类有极大的吸引力，同时它的技术难度也非常大。比如，它的发动机与目前世界上任何发动机都不同，制造难度最大，因为当飞机以音速的十几倍速度飞行时，常常会使发动机熄火。由于空天飞机的速度达到十几倍音速，地面上的一些实验设备无法胜任实验任务。目前，美国人主要是利用世界上最快的计算机进行设计和计算，这种计算机可以每秒数学计算10亿次，尽管如此，仍嫌计算机速度不够快。
聚合中文网 阅读好时光 www.juhezwn.com
小提示:漏章、缺章、错字过多试试导航栏右上角的源