目前，人类已经进入了一个航空航天飞行器大发展时期。我们在未来的世界里使用什么样的飞行器，飞向何方，这都有待于人类，尤其是广大青少年朋友在未来的时间里进一步的开发和实践。总之，相对于浩瀚的宇宙而言，人类的航空航天事业只能算是刚刚起步，人类必须不断努力才能完善我们的“翅膀”，才能飞向更高、更远的宇宙空间。
为人类造福的航天科技
自第一颗人造卫星成功发射以来，40多年的航天科技发展已为人类的进步和幸福创造了巨大业绩。
每一个普通人都可感觉到，远距离的电话、电报、传真、数据传输和电视已成为他们日常工作、生活和娱乐中不可缺少的一部分。这是航天科技中的明星——通信卫星给人类带来的方便。
通信卫星使人们足不出户便知天下事。每天，国际国内发生的任何重大事情，无论它是在千里、万里之外，你都可从每晚的新闻电视报道中获悉。
一台精彩的艺术演出、一场激动人心的音乐会，不论它来自哪个国家或哪个民族、哪个地域，你都可从卫星电视转播中得到充分的听觉和视觉上的艺术享受。
重大国际体育比赛、奥林匹克运动会，卫星的实况电视转播会让你身临其境，有一种参与的感觉。当足球场上双方队员奋力奔跑、传球、抢球时，你的心跳会加剧起来，好像你也是一个参加者。
对于那些关心商业信息、股票交易行情的人们来说，通信卫星快速传播的信息，能帮助他们及时了解行情动态，有利于作出交易上的决断。
通信卫星使每一个人的视野从一个村、一个城镇扩大到全国和全世界，丰富了他们的知识，增长了他们的才干，使他们的生活更加多彩多姿。
航天技术应用及未来航天航天科技服务人类的另一颗明星是气象卫星，它给人类的好处可多了。全世界有100多颗气象卫星运行在宇宙空间，从不同的高度鸟瞰着我们生存的地球，监视着世界范围的大气和风云变化，精确地预报台风、暴雨和干旱等灾害性天气。根据地球大气的动态变化，气象卫星还可用来对天气形势做出中长期预报。比过去精确得多的天气预报，和每个人的生活密切相关，可以使人们消灾除难、减少损失。天气预报给农业、运输业带来的好处更是无法估量。
农林业资源的生产与管理，也离不开航天技术的应用。专门用于监视地球陆地的陆地卫星，它上面装备高分辨率和高灵敏度的红外探测器，利用不同农作物的不同红外辐射以及它们不同的光谱反射，可以判断和监视各类农作物的长势和病虫害状况，并可相当精确地预测大面积的谷物产量。利用卫星航天遥感技术，专家们还可对水资源进行勘查，对土地的使用与环境进行监测，对海洋生物资源进行调查，对森林资源和畜牧区域进行勘测。
航天卫星遥感图像，是地质科学家研究地球自然资源的有力工具，利用它们绘制地质图，寻找地下矿床，其效果之显著，要比过去用常规方法找矿会好上几十和上百倍。
空间大地测量是航天科技服务国民经济的又一个重要方面，从空间站可以快速大面积进行大地测量，绘制高精度地形图，研究外重力场，确定地球重力参数，其效率比一般的航空测量要高出上百倍。
航天科技还可通过卫星对舰船、飞机进行导航，确保它们的航行安全，提高它们的运行效率。
航天科技可以用卫星会诊疾病。例如通过卫星传输X光图片、病症信息到异地医疗专家那里，两地医生可通过可视电话进行会诊。这对缺少医学专家的海岛、边远地区有很大帮助。
航天科技通过卫星可以及时帮助救援海空难人员，大大提高他们获得生存的机会。
航天科技利用空间站进行各项技术试验，在微重力条件下生产超纯度晶体、医学制剂，超硬度合金、高透明类玻璃以及加工出各种新型材料，其质量优于地球产品。将它们转变成空间工业化生产时，会给工业带来革命性变化。
人类进入空间地质学时代
自动卫星、载人飞船和空间空间站已经使大地测量和制图学产生了革命性的变化，也为空间地质学揭开了新的一页。地质结构资料，对发展国民经济是极其重要的。修建远距离铁路、开凿运河、建设高压输电线和敷设各种管道，都需要有精密的地图和陆标位置图。从空间轨道上勘测地面可为之提供详细的地质结构资料。
一张从空间拍摄的照片，可以代替几百张航空测量照片。例如从“和平”号空间站只需5分钟就可能对地球表面大约100万平方千米的面积摄影，在飞机上做同样的工作需要2年时间。在前苏联，每年国民经济需要1000多张专用地图和成百张精密的地图册。现今已有能力每5年把它们更新一次，而过去要10~15年或更长时间更新一次。
越来越多的经济组织和部门利用从航天器获得的信息。空间大地测量是空间技术服务于国民经济和科学的一个主要领域，其主要任务是绘制全球和区域性高精度地形图，研究外重力场，确定地球重力参数。
随着深空行星探测技术的发展，空间大地测量也扩大到太阳系的其他行星，绘制行星地图已成为深空行星探测的主要内容之一，这在过去是完全不可能的。例如，美国和前苏联都对地球的近邻金星进行了测量，绘制了详细的金星地图。为了进一步研究金星的地质构造，近年又发射“麦哲伦”号金星探测器，在更近的距离上对金星表面摄影，至今已完成了金星表面测量任务，测量分辨率已达到可区分一个足球场大小的物体。美国还对火星进行了表面地形测量和绘制地形图。可以说，由于航天空间技术的发展与应用，开始了空间地质学和行星际地质学的时代。
空间技术试验取得的成果
空间技术试验的创始应归功于航天飞行器的乘员们。人们对太空技术的兴趣并非偶然。在以每秒8000米的速度运行在近地轨道的航天器中，地球引力只有在地球上的千分之一到百万分之一或说只存在微重力。这意味着地球上知道的物理效应在空间不复存在。在失重或微重力状态下，物理过程有其特殊性。
首先，空间技术试验表明，在失重或微重力条件下的半导体晶体生产有很好的前景。在地球上用溶液或沉淀蒸发增长方法来生产晶体，都会受到地心引力对增长过程的干扰。而在空间没有重力生产时，半导体材料中有着更均匀的成分和渗进物分布，有可能获得实际上无尺寸限制的晶体。今天还很难预测它将对电子工业产生何种巨大影响。不过，在“礼炮7”号空间站上安装的第一个半商业性半导体晶体生产炉，就生产了若干千克纯半导体。在地面，要么是不可能进行这种生产，要么是成本受不了。前苏联一年消费半导体晶体只有数百克，这就意味着使用空间技术有可能满足电子工业的需要。1990年6月，“和平”号空间站新增加的“晶体”舱内有5个新型半导体炉，只用7个月就生产了价值1000万美元的空间半导体材料。
失重状态也导致冶金过程的物相成分、尺寸、杂质及晶体形式的实质性变化，并显著改善材料的特性。例如，在试验由空间合金装置生产的超导铌锡合金样品时，发现一层在地球上制造的样品铌锡合金Nb3Sn是分解的。由空间生产Nb3Sn制成的导线有可能显著提高电流密度临界值。电流密度达每平方厘米105安或更高，临界磁场值达8.8T。20世纪70年代末发射的“礼炮6”号空间站，在4年又10个月的空间飞行期间，成功地制取了铝镁、钼镓、铝钨、铜铟、锑铟等多种合金，制造出红外辐射探测器用的碲镉汞半导体材料。
在空间，将不同特性和密度的物质混合是可能的。带有泡沫塑料的金属可以用任何材料形成，因此可以利用空间无重力条件生产泡沫塑料钢。它是钢，可又是如此之轻，可以浮在水面。这种材料有巨大的经济价值，可用于运输系统。
实验并研究在空间合金和晶体装置上生产的玻璃类物质表明，磷酸盐、硼酸盐—铅氟绿柱石以及其他空间生产的玻璃样品，也同样具有区别于地球生产的更好的特性。在某些情况下，样品的结构得到改善，次品密度下降，透明度增加。在空间已经生产出用于光纤通信的特殊性质的玻璃。在地球上是不能生产出这种玻璃的，因为即使是超纯度材料熔化，也会通过容器壁接触而受到污染。在空间无重力状态下，由于表面张力的影响，熔化后将形成一个球而不会扩展出去。
可喜的空间生物学技术试验
医学专家和药物生产者知道，太空是进行某些医学实验和制造某些药物的理想场所，因为在空间，药物生产过程不受重力引起的对流和沉淀的影响。迄今已经进行了大量的有机物试验。前苏联从1982年起就在空间站进行生物技术试验，其目的是利用失重生产超纯度生物活性物质，以用于制药、微生物和食品工业以及在选种和遗传中用于研究。这些物质不含有能导致药物效率降低或增加副作用的杂质。地面以常规技术生产，或者费用太高，或者达不到所要求的纯度。
在空间，用结晶学方法研究蛋白质三维结构图过程取得重要进展。利用电泳装置进行了蛋白结晶学试验：当蛋白溶液和盐溶液接触时就产生蛋白结晶。在空间，蛋白质的增长引起科学家极大兴趣，因为在地球上不可能得到它们必要的尺寸和纯度。知道蛋白质三维结构图，对于明白生物化学和生物物理过程的机理是极端重要的。这些过程在合成诸如用于处理恶性肿瘤、贫血症、高血压和其他医学制剂的物质具有根本的重要意义。
蛋白结晶学应用的另一个领域是蛋白工程，即是酶、荷尔蒙的合成。荷尔蒙可用来治疗人体发育不全和发育有缺陷的病人，如侏儒症等。1982年美国道格拉斯公司在航天飞机上用电泳设备对许多公司提供的天然荷尔蒙样品进行了提纯处理。1983年该公司又在航天飞机上用太空电泳操作分离出白鼠垂体细胞组织。该公司还和美国宇航局以及宾夕法尼亚州州立大学组成一个研究小组，寻找一种净化人体生长激素的高技术。净化技术涉及细胞分离，细胞必须从垂体腺提取，通过净化技术获得生长激素可以安全地治疗发育不全的病症。预计不久在航天飞机上将可分离出性能优异的荷尔蒙。
蛋白结晶学的第三种应用是合成疫苗的生产。在空间，电泳技术能做地面不可能做的事情。前苏联曾进行生物学物质混合物的电泳分离，结果获得流行性感冒疫苗，满足了传染病、微生物和卫生学研究所对这种疫苗全年的需求。前苏联还成功地将人体血液蛋白中最有用的白蛋白分裂成5个部分。在空间，蛋白纯化过程比通常的制药过程效率高近20倍。1983年，在前苏联生产出8安瓿超纯度生物医学培养物。1984年则首次生产出食用抗生素。如果把这种空间产品加进饲料，动物重量可增加15％~20％，“联盟T14”航天乘员还利用一种机器人生产一批食用抗生素。在空间还进行了遗传工程学干扰素的纯化。
可以说，目前空间生物技术试验取得了重大进步，有着很好的结果，但更多的是改进了在空间准备生产的设备和技术。今天，空间失重环境为生物技术工艺提供了极好的条件，空间生产纯物质会帮助人类解决很多问题。
生物学方面的研究内容很广泛，它包括低等、高等植物，微组织，昆虫，脊椎动物，活组织培养以及生物聚合物等的研究；也研究生命活动的过程——遗传学、可变性、细胞分裂、胚胎发育等。到目前为止，空间生物学方面的研究重点集中在植物栽培上。在空间栽培高等植物，对宇宙航行，特别是远距离星际航行解决食物问题有着现实、迫切和根本的意义。
前苏联在“礼炮”号空间站进行的第一批植物栽培试验，曾显示了一种可怕的失望：他们在空间站试验田里播种了豌豆和小麦，开头长得不错，接着它们相继在成熟期死亡。
直到1982年，航天员安·贝勒车伏依和万·莱必得夫在空间站工作期间，试验播种少量阿拉伯香草，它们发芽生长并获得了种子，全过程成功了。这些种子带回地面播种后，长出了新的一代，而且长势良好，给人们带来了一线希望。经过不断努力研究，科学家又在“礼炮7”号空间站试验园里种植莴苣，经200多天飞行，不仅长得很好，并且获得好收成，与地面温室内收成相比，不相上下。这些实验证明：在失重状态下，高等植物能通过其生长的所有阶段，不一定会在成熟期死亡。这个结果有十分重要的意义。地面进行的模拟试验以及在空间站反复进行的一系列试验都证实了上述结论。
航天科技在工业和生活中的应用
实际上，航天科技的一些重大成就已经在国民经济的各个部门得到了推广应用，有力地推动了经济的发展。例如，有数十种新材料已应用于机械制造；一些试验台已用于提高民用机械寿命试验；航天飞机的结构试验方法与装置已推广到各种飞行器、新型汽车、农业机械的研制中；航天飞机的自动着陆系统也已用于民航和货运飞机的全天候着陆控制上；为研制航天飞机和其他航天器而开发的计算机辅助设计、计算机辅助制造的技术已应用到其他各行各业。航天技术在民用工业技术领域的推广应用，大大促进了国民经济各个部门的技术更新。
航天技术也给医疗卫生事业带来了福音，利用航天技术的成果来检查和治疗疾病已是屡见不鲜。例如，可用航天技术治疗心脏病。如今可以把人造卫星上的微型电路和镍镉电池移植过来，制成可充电的埋藏式心脏起搏器，帮助病人的心脏工作。这种起搏器体积小，重量轻，而且可以从病人体外充电，减少了因更换起搏器给病人带来的痛苦。又如用来监测载人宇宙飞船航天员身体状况的血压检测器，目前放置在美国的各个公共场所，供有高血压的病人检查血压，使用很方便。这种仪器能根据血液流动的声音来分析人体血液情况，测出收缩压和舒张压，并能将每次测量的血压数据自动记录下来，供医生治疗时参考。航天技术中的红外摄影和判读技术，可用来确定烧伤病人皮下深处组织的烧伤程度和坏死组织的范围，从而为早期进行切痂植皮手术提供可靠的依据，避免本可自动愈合的组织被误切掉。利用航天器上用的敏感辐射计，能测量0.1摄氏度的温度变化。由于癌组织比正常组织温度高，所以用它能检查出什么地方有癌变。它还能测出人体更深部位的温差。航天技术成果还可用于制造新的医疗卫生器械。例如，用于航天器上的自动微生物检测器，在地面上15分钟内可测出液体中微生物的含量；利用航天工艺技术可以为下肢瘫痪的病人制造一种能上下楼梯的折叠式扶车等。在空间探测中发展起来的自动光学显微镜，可以把在宇宙空间拍摄的不太清楚的图像增强成高分辨率的显示图像。把自动光学显微镜用在医学上，可提高X光图像的效果和使其他病理图像更加清晰。
为在地面测控中心能监测航天器上航天员身体状况而发展起来的远距离电子医疗系统，也可用到医疗卫生事业上来，这就是遥诊医学。它可以把偏远地区的医务人员与大城市医院的高级医生联系起来，解决偏远地区疑难病和突发病的治疗问题。例如1989年3月，美国提供一个兼容的卫星地球站，设在亚美尼亚共和国，开始了国家之间的医疗咨询。美国的医疗设施通过商业卫星公司和国际卫星公司的卫星与亚美尼亚的医院和康复中心连接。每周2天，每天提供若干小时的单向电视和双向通信能力，以提供医疗咨询帮助。
参加未来航天活动的成员
虽然人类踏入太空已有30多个年头，航天员仍然是一种稀有的职业，能进入太空飞行的人实在是太少太少了。
今天的宇宙飞船和空间站乘员组除指令长外，还有飞行工程师、医生和通常精通几门科学与技术的研究工程师，这是由于飞船现今有限条件决定的。随着空间技术的蓬勃兴起，人类终将把生产实践和科学实验的范围扩大到地球外层空间。人类在认识自然和改造自然的历史进程中，将达到一个新的台阶。在地球近地空间会出现庞大、永久性、多舱结构的航天复合体，执行大范围的工作，其中有利用空间特殊环境与资源加工生产某些产品的宇宙或太空工厂、太阳能电站、大气外天文台、空间导航站等。那时，就有必要用能操作这些复杂设备的高素质专家来构成航天乘员组。这样，航天乘员组必须由飞行工程师和上述专家共同组成。他们操纵设备、进行维护修理并在飞行中控制这些设备。
除乘员组外，还有一个研究集体，包括地质学家、海洋学家、气象学家、生态学家、垦荒专家、冰河学家、天文学家。他们是进行空间科学研究的专业人员。
另外，有必要为上述两类人员提供每天的服务。服务人员应包括厨师、装配工、暖房菜园工等，还应有医疗服务人员。因此，看来酷像一艘研究船的载人航天复合体，其人员组成包括三部分：第一是乘务组人员；第二是科学研究集体；第三是后勤服务人员。
在更远一些的未来，人类会进行星际旅行，那时需要人们研究和开发月球、小行星或其他天体，并把它们变成空间科学研究和太空工业中心以及用作燃料加添、维护修理、乘务员换班的中转基地。届时，就会出现一个新的职业，其中有太空导航和领航、空间救援和星际学家。今天还很难说未来宇宙航行需要什么样的专家，但当宇宙航行成为普通和平常之事的时候，这些就成为从事这些工作的人员每天的职责了。那时，“航天”一词不再表示一种职业，而仅仅是一种外空活动而已。
建立空间生态系统的可能性
曾经在地球近地轨道上运行的“和平”号空间站，通过航天体系的帮助，由“进步”号货运飞船定期运送食物、水和空气。未来载人星际飞船的乘员飞离地球数百万、数千万千米时，再通过类似的运输系统进行补给，即使不是不可能，也必定是十分的困难。
在空间，一个人每天消耗食物、氧气和水，总计可达10千克；如果乘员组只由3人构成，在空间生活1个月，需要消耗1吨的氧气、食物和水；如果生活1年则需12吨；如果飞往别的行星，例如飞往近邻火星探测，则需2~3年时间，总共需消耗氧气、食物和水多达24~36吨，如果不用运输线保障供给，要带上2~3年的给养飞往其他星球也显然是不可能的。
此外，当飞行时间增加时，在飞船上创造一个舒适的环境，以接近人的通常需要，这个问题就变得非常的尖锐。航天理论奠基人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在世时想到了这些问题，并认为可以通过在飞船上建立温室来解决供应问题，他当时认为这是完全可以实现的。
在飞船上，他想象飞船把航天使团送到遥远行星，乘务人员会得到新鲜蔬菜、食物和维生素，排除二氧化碳，制造氧气并美化居住舱室。
科学家们认为在空间建立一个类似地球的生物系统是一项真正的挑战性任务。在这样的系统中，高等和低等植物起着关键的作用。很多专家已经推荐小球藻类作为主要的氧源。这种单细胞海藻在失重状态迅速繁殖，有效地产生氧而不产生有毒物质。虽然小球藻类内含蛋白质、脂肪、碳水化合物和维生素，但它们却很难充作人的食物。有一位专家说，咀嚼单细胞藻类，得不到我们所喜欢的感觉，它有着一种讨厌的味道。
科学家们设想用海藻作为动物和家禽的饲料，而它们供给星际飞船的乘员肉类、牛奶和鸡蛋。人类最好使用高等植物。当初在空间站，航天员曾进行第一批高等植物培育试验，结果令人失望，因为它们在成熟期死亡；但是后来又经过不懈努力，通过一系列试验又产生了希望。最后的结论是，在失重状态下，高等植物基本上能通过生长的所有阶段，这对未来的星际旅行有着极为重要和根本的意义。
支持空间生物生命系统的开发工作仍在实验阶段。正在作出的努力是寻找生长植物的最有效方法，例如在人造土壤中使植物生长的方法。在白俄罗斯共和国，科学家已经发展了一种人造土壤，它看上去像沙，但实际上是由两种类型的专门塑料材料组成的。它充满15种从通常的肥料中提取的营养物。植物生长，要进行光照，土壤也需要浇水。
使用人造土壤的实验表明，它可能有巨大的实际意义。1平方米菜园在70天内可生产1千克小萝卜。与此形成对照的是1平方米人造土壤21天可生产10千克小萝卜。这些成果不仅在实验室，而且在某破冰船上试验时也获得，那里配备了人造实验菜园。
科学家还研究了空间失重状态下生长植物的其他方法，如溶液培养和电刺激培养。例如，美国洛克希德宇航公司在加利福尼亚州森尼韦尔实验室培育适合太空生长的蔬菜。研究人员将莴苣、胡萝卜和西红柿放进无土壤的培养基中，并在失重条件下培育起来。结果发现，莴苣在含水的培养基中生长比在土壤中快2~3倍，并且发现莴苣很难与西红柿混种，只要有西红柿，莴苣便难于成活。原因可能是西红柿消耗的培养液太多，也可能是它对莴苣有毒，这有待进一步试验。使科学研究人员兴奋的是用这种溶液培育的胡萝卜大获成功，长出来的胡萝卜味道鲜美，百尝不厌；但胡萝卜的形状怪异：上半部还算正常，下半部却向上弯曲，根须则像卷发一样卷绕在一起。时间将会证明哪一种植物培养方法更有效。
航天医学专家说，长时间的星际飞行的生物生命支持系统只能适应生物特性，其他别无选择。因此，科学家根据自然界的生物链关系，安排这样的周期实验：一组生命或者它们生命活动的产品作为食物，在每一个周期内供给其他的生命。
目前，科学家试图在生物生命支持系统中包括进动物王国的成员。已经考虑鹌鹑将是第一批空间家禽场的居民，它的肉具有很高的热量。还应指出，它特别能产蛋。现在正在空间飞行中试验生物生命支持系统的不同元素，发展生产动物、植物和整个生物社会的技术。随着时间的推移，将可以回答更多的问题。然而，科学家们相信，在空间建立一个封闭的生态系统是可能的。如果今后能把这个信念变成现实，并建立起这样的生态系统，那么，到遥远的行星或天体进行星际旅行的理想将会变成真正的可能。
知识点近地轨道
近地轨道，又称低地轨道、顺行轨道，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系统都采用近地轨道。
近地轨道的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。我国地处北半球，要把航天器送上这种轨道，运载火箭要朝东南方向发射，这样能够利用地球自西向东自转的部分速度，节约火箭能量。地球自转速度可通过赤道自转速度、发射方位角和发射点地理纬度计算出来。因此，在赤道上朝着正东方向发射飞船，可利用的速度最大，纬度越高利用的速度越小。
前景诱人的空间太阳能电站
煤作为主要能源曾在工业革命中起过主要作用，而作为能源的石油是和20世纪的种种产业成就联系在一起的。可是，随着世界经济的发展，电力消耗日益增快，能源不足的矛盾相当突出。另一方面，更进一步和过分使用煤和石油等不可再生能源也导致了地球自然环境的破坏，更大规模地发展核电站又担心会构成对人类生命安全的威胁，于是很多科学家不约而同地想到了利用太阳能。
确实，如能利用太阳能作能源，可以避免上述种种矛盾和担心。太阳能真是取之不尽、用之不竭，亿万年来无私地奉献给了宇宙，也为人类送来了光明和温暖。太阳把辐射到宇宙空间能量的大约二十亿分之一穿过15000万千米的路程投射到地球上。这能量相当于173万亿千瓦的功率，或者说约等于每秒把550吨原煤的能量输送给地球。但是，太阳能的散射面很宽，特别是经过地球大气层时，大部分能量被大气层反射、散射或吸收掉了。在宇宙空间，由于太阳光线不会被大气减弱，也不会被大气阻拦，可以直接受到太阳光的照射，因此在那里建造一个太阳能电站，应该是个好主意、好想法。
空间太阳能电站作为人造天体，在绕地球运行过程中总有一部分时间被地球挡住阳光，也就是说要进入地球的阴影部分。不过，这时间并不长。如果太阳能电站的轨道选择得好，可以使这个时间变得很短。例如，太阳能电站若处在赤道上空35860千米的同步轨道上，它绕地球一周的时间为23小时56分钟4秒，与地球自转周期相同，则太阳能电站对地球来说是静止的，一年中仅在春分和秋分前后45天，而且每天至多只有72分钟有被地球挡住阳光的时候，在其余时间内，电站的大面积电池帆板可以受到太阳光的连续照射而把光转变为电。和地面相比，用同样面积的太阳能电池帆板，在同步轨道可多获6~11倍的太阳能。如果把空间太阳能电站建设在圆形日心轨道上，那就不再怕地球挡住阳光，并可获更多的太阳能。
怎样把太阳能电站的电能传送给空间工业用户和地球，是建设空间太阳能电站的关键问题。早在1968年，科学家就设想在宇宙空间的太阳能电站聚集大量阳光，利用光电转换产生直流电，并通过相应的装置将直流电变换成微波，以微波波束的形式传输到太空用户或者传输到地球上，用户接收站又将微波能量再转换成相应的电能，联入用户供电网络。由于微波能顺利通过云雾和烟等，每天向地球输电时间不受任何限制。而在空间没有重力并且真空，太阳电池帆板可以做得很大，微波器件无需严格密封，而微波电能的定向发射和接收，对环境危害较小。虽然微波的放射性也是一种污染，但和煤与石油对大气的污染，以及和核电站可能产生的放射性等类污染相比，几乎可以说是微不足道的。空间太阳能电站的优势还在于它不必使用煤、石油等不可更新的自然资源。
1987年，加拿大科学家在渥太华进行了第一次利用微波作飞行动力的微波波束传送电能试验。他们用碟型天线传输微波波束。在试验中，人们发现在波束的聚焦、目标的跟踪方面存在一定的困难。
前不久，日本京都大学的科学家们又进行了类似的试验。不过，他们对加拿大的微波波束传输技术作了改进，采用相控阵天线技术。利用相控阵天线传送微波波束，聚焦精确，跟踪目标快速，利于实现计算机控制。
日本人试验的是一种无机载动力源、长度为1.6米的模型飞机。飞机上既无机载汽油，也无电池，而是靠接收地面的微波能量作为动力，收到的微波能量被转换成电力，驱动飞机螺旋浆转动，获得飞行动力。这一试验的目的不是想研究开发一种不带燃料箱的飞机，而是试验微波传能技术，用于未来空间太阳能电站的电力传送。
科学家们预测，不久后，能产生动力的空间太阳能电站作为实用能源工厂将为空间工厂提供电力，或者为轨道上的载人飞船和空间站提供能源。再进一步的发展将会把电力送往地球。
据科学家分析，空间太阳能电站的经济最佳容量是5~10兆瓦，悬挂于地球赤道上空36000千米高度的对地静止电站的质量为5万~10万吨。
最初步的估算表明，空间太阳能电站每产生1千瓦电量的造价会比核电站同样功率的造价高出50%~100％，比水电站高出100%~150％，比热电站高300%~500％。但是，由于使用甚高频微波辐射传输到地球，微波能量实际上不会被大气所吸收，地面接收站接收到的微波能量转变为电能供给用户，其转换效率可高达90％；更由于空间太阳能电站不耗地球资源，因此工作约5~7年后，其利润将比热电站和核电站高。
建造空间太阳能电站的另一个关键问题是运输。计算表明，在5年内回收这样一个电站的建设费用，它每千克重量的成本不应超过150~200美元。此外，运载火箭应有非常大的推力，一次能将500吨的有效载荷送入轨道。在这样的情况下，总计只需100~200次的发射就可以了，所有货物在3~5年内运输到位。
到目前为止，还没有这种大推力运载火箭能一次将500吨的有效载荷直接送入同步轨道。现有最大推力的运载火箭也只能将100多吨的有效载荷送入地球近地空间。因此，要在3~5年内将空间太阳能电站的建设材料运送到位，还必须研制这种大推力火箭。
怎样大规模开发与利用空间太阳能还处在设想阶段，还需要若干年才能实现。
科学家们相信，现在动手建立一个具有发电容量为15万千瓦的空间太阳能原型电站的计划是可行的。在这之后，就可能建造巨大的电站。随着时间推移，太空太阳能电站还应能帮助解决行星的电力供应。
知识点不可再生能源
自然资源一般是指一切物质资源和自然过程，通常是指在一定技术经济环境条件下对人类有益的资源。自然资源可从不同的角度进行分类。从资源的再生性角度可划分为再生资源和不可再生资源。
再生资源是指一定时间内在人类参与下可以重新产生的资源，如农田，如果耕作得当，可以使地力常新，不断为人类提供新的农产品。再生资源有两类：一类是可以循环利用的资源，如太阳能、空气、雨水、风和水能、潮汐能等；一类是生物资源。
与再生资源相对，不可再生资源是指在一定时间内无法再生的自然资源，如天然气、石油、煤矿、铁矿等矿产资源都是不可再生资源，它们用一些就少一些。
建造月球基地并不遥远
自从美国“阿波罗”登月计划完成之后，人们又在热烈谈论开发月球的事情了，很多科学家还提出建立月球基地的建议。1989年7月，时任美国总统布什还曾宣布要把月球作为人类飞往火星的基地。看来，在未来几十年内，开发月球、建立月球基地是势在必行且一定要做的事了。
空间技术的迅速发展，导致人类外空活动的日益扩大，已经把建造大型空间站、太阳能电站、太空工厂和空间居民点的任务放到了科学家的面前。但是，要实现这些目标，需要大批原材料，而从地球向宇宙空间运送费用非常昂贵，终非长久之计。因此，寻找地球外的材料来源，例如从月球和小行星获取材料以及降低它们的运输费用，就成为发展空间工业生产、建造空间站和太空居民点的关键。
远在“阿波罗”飞船登月的历次航行中，航天员曾从月球带回许多月球岩石样品和尘土。经过分析表明，它们主要由40%的氧、30%的硅和20%~30%的各种金属元素如铝、钛、锰、铁等组成。金属元素经加工后的基本构件可用于制造各大型空间站；硅是玻璃、陶瓷与半导体的基本材料，可用于制造光学和电子元件；氧则供给居民需要。因此，月球确实是地球之外的资源宝库与材料来源。月球的低重力环境又为便宜运送月球材料到宇宙空间提供了保证。月球上的重力仅仅是地球重力的1/6，把材料运往空间所需的脱离速度很小，只有每秒2.31千米，再加上月球上无空气，不存在空气阻力，所以从月球射离物体比在地球射离容易许多。这就是科学家们提出开发月球、建立月球基地的主要需求背景。
人类要开发月球并从它获取丰富的资源，还得先建造月球基地。作为先导，很可能不是直接建造为开发资源的月球基地，而是建造月球宇航基地，用以向宇宙空间射离物体以及为人类飞往火星作准备。建设这些基地的材料何处来？如果是从地球运来，其代价是非常高的。
科学家提出，在月球上建造一个宇航循环基地需1000吨水泥、330吨水和3600吨钢筋，若将这些材料从地面运往月球，每吨需耗资5000万美元，显然太昂贵了。材料学家对月球岩样进行分析和试验后认为，只要把氢带上月球就可把月球上的岩石变为最理想的建筑材料。月球表面钛、铁含量极为丰富，这些矿物被加热800摄氏度后与氢结合会产生铁、钛、氧气和蒸汽。在此过程中产生人类生存所必需的水和氧气。月球岩石可精炼成轻型和坚固的水泥，剩下的铁矿可用来冶炼钢筋。这种月球岩石同其他小行星的组成物质相似，已经在茫茫宇宙中存在了许多亿年，不但能抵挡太阳射线对其粒子的辐射，还能经受极大的温差考验。材料科学家利用航天员带回地面的月球岩石样品制成了一块目前世界上无法同它相比的最强硬、最坚固、最富弹性的混凝土。这种混凝土是唯一能在气候异常的月球屹立的建筑材料。在月球上生产每千克这种品质的混凝土只需氢3克，而且只要具有总重量约200吨的机械钻探设备就可投入月球物质的挖掘。化学科学家设计了许多从月球岩土中提取纯净元素的方案，包括利用太阳能加热月球物质的物理分离法以及利用氢氟酸之类的试剂从氧化物中取得氧、硅和金属的化学分离法，并将每个加工厂设计成能循环使用试剂和废料的齐全生产单位。一个只有1吨重的小小的试验性化工厂，每年可将十几吨月球物质加工成氧、金属和玻璃。因此，科学家认为，建设月球基地的基本材料不必从地球运去，可以就地取材。待月球基地建成后，可以大规模开发月球，建造月球工厂，并把大批材料通过宇航基地射离月球，输往地球轨道和太阳系空间，用以建造各种大规模空间站，并为太空工业提供原料，为太空居民城镇建设供应建材。
月球上的尘土确实非常有用，用它还可烧制房屋的砖、瓦和管道。利用尘土覆盖航天员居住点和月球实验室，可使他们免受宇宙射线、太阳耀斑的侵害。近2米厚的月球尘土可使航天员获得与地球相同的对宇宙射线的防护机制。开发月球、建设月球基地不仅是可能的，而且是人类在地球外开拓疆域必然要做的一项工作。
开发月球还能使它成为人类未来从事科学研究的前哨阵地。在那里，科学家不仅能够直接研究月球的种种特性及其演化过程，而且也可能是唯一揭开地球早期史奥秘的地方。例如，研究它的矿物构造过程，可以和地球比较。利用月球无空气、低重力、自转速度慢和环境幽静的特点，有可能在物理学、化学、生物学和其他科学方面进行唯一性实验；在月球上进行天文学与天体物理的研究比在地球更具优越性。对人类社会来说，开发月球显得日益重要起来。
月球基地能否迅速地发展，全决定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0.5米长，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0.5米长的导轨。
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。
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3~7月期间，前苏联的“联盟T15”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。
虽然月球物质驱动器和空间轨道间运输飞船两项关键技术还在努力解决之中，科学家们却已经在拟定月球基地的发展计划了。
为了对各国在月球和其他天体上的活动进行组织和管理，1979年12月18日联合国通过了月球条约。
1987年10月，在国际宇航科学院的会议上，来自50多个国家的近1000名科学家和工程师联名提议建造国际月球基地。提议中的建造计划大致分4个阶段：
第一阶段的目标：在2001年前建造一个载人月球轨道空间站。到目前为止，人类已经先后建立过若干地球轨道上的空间站，例如“和平”号空间站。
第二阶段目标：在2010年前在月球建立研究实验室，其中在2003~2005年期间，由6名航天员首批登月，组成基地站。在2006~2010年期间，基地人员增至30人，建成研究实验室。
第三阶段目标：发展主要生产设备，并为每年向地球同步轨道和其他地方输出10万吨产品而继续扩大有关设施。这可能要相当长的一段历史时期。
第四阶段目标：到21世纪末建成具有高度生产能力的月球基地。
此外，科学家的联名提议还要求建立相应的国际月球基地开发机构，它的主要作用应包括诸如召开规划会议、讨论建造月球基地的政策和法律等等有关问题。当这样的国际月球基地开始建造并变成现实时，可能会出现一些全新的问题。例如国家的意义、国家的边界和人类之间的相互关系，有可能需要重新探索和认识，或者说至少会赋予新的含义和内容。
科学家们建议的国际月球基地，其最终目标是拥有高度生产能力，显然是一座月球城镇，离我们还相当远。而第二阶段目标已经就在眼前，规模不会很大，科学家们也研究得比较具体。他们认为，早期的月球基地应包括一个检测月球物质、监测基地成员健康状况和生活食品的试验舱，一个生活舱，一个不加压的储藏舱，一个加工月球物质的小小化工厂，一个带观测室和气闸门的连接舱，两辆月球运输车。这种基地的成员可包括指令长、机械师、机械技师、医生、地质学家、化学家和生物学家。基地成员每两个月轮换一次，每次通过在低月球轨道上会合的轨道间运输飞船和月球游览车交换3~4个基地工作人员。
在这之后，人类将可利用小小化工厂生产的产品和建筑材料在月球上建造固定的、坚固的宇航基地，为今后把开发出来的月球物质送往空间各用户和为人类飞往火星作出发地。
知识点拉格朗日平衡点
拉格朗日点是以著名的法国数学家和力学家拉格朗日命名的空间中的一个点，也被称为太空中的天平点。由于受到两个天体的重力影响，位于这一点上的小型物体可以相对保持平衡，不需要动力推进以抵挡引力作用。在每两个大型的天体之间，比如太阳和木星、地球和月球之间，理论上都存在5个拉格朗日点。
这个平衡点的存在由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的。1906年首次发现运动于木星轨道上的小行星在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。
建造太空居民城镇的设想
伴随着空间工厂的生产、太阳能电站的建造、月球和小行星的开发以及其他形形色色的大规模空间活动的发展，必然有越来越多的人到宇宙空间去工作、生活。因此，需要建造一种适于人类在宇宙空间居住的场所，即太空中居民的定居区或城镇。
为了使未来的太空居民能够像地球上那样长期工作和生活，太空城镇一方面应具有防护外部宇宙射线以及微流星袭击的设施；另一方面也要创造类似于地球上的重力、大气、日照与昼夜变化等环境，必须有充足的水、食物和能源，必须设置住宅、街道、公园、学校、农场等区域，用以保证居民的生活需要。
经过一些年的设想、构思和讨论，科学家们提出了五花八门、各具一格的空间城镇建设方案。美国科学家格拉尔得·凯·奥耐尔提出的在今后一些年代内营建巨型太空殖民地方案，具有代表性。听起来，既有科学幻想的成分，更具有现实性的味道。太空居民点的建设是绝对必要和可能的。然而，能否就是这位科学家所设想的样子，今后的太空实践会给出正确回答。
格拉尔得·凯·奥耐尔提出的这个太空殖民地将是一个巨大的圆柱形地球轨道站，其长度为3~30千米，直径达1~6千米。设想这样一个空间结构能够容纳20万~2000万人。这个圆柱体不断旋转着并且在外壳内壁产生人造重力。在圆柱体内不仅有供人居住和办公的房子，而且还有山丘、森林、湖泊及河流。美国科学家相信，这种计划方案是可行的。前苏联的科学家对这个巨大的空间殖民地构造方案发表评论说，他们没有询问美国科学家的计算技术，但是相信美国人的技术和力量，相信这种计划是可行的，可以看做是太空居民城镇的一种可能的解决方案。
不论太空城镇将会按何种方案布局建造，一定会伴随太空工业的兴起同时建设；开始规模也许较小，随着空间工业规模不断扩大，居民区也同时会发展。
由于外层空间存在大量的资源，随着月球和小行星的开发，空间会出现大批工业产业，人类依赖地球资源的程度下降，建设大规模太空城镇将不是现在人们想象的那么玄乎。
知识点昼夜交替
地球是一个不发光且不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜。昼夜交替现象的产生是由于地球自转造成的。昼半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线（圈）。
由于地球自转存在一个倾角，所以地球上不同地区的昼夜长短是不同的。在地球的南北两极地区，太阳终年斜射，昼夜长短变化最大。南北半球的高纬度地区还会出现太阳终日不落或终日不出的“极昼”和“极夜”现象。
人类登陆火星的计划与方案
火星是最富传奇色彩的一颗行星，也是多少年来人们思想上经常联想到地球以外可能具有生命的行星。火星上是否有过生命形态存在，科学家们争论了好多年。考虑到火星上有生命存在的可能性也有一些理由。火星上有稀薄的大气、少量的水，它的温度时常升到冰点以上。
为了拨开人们对火星认识上的迷雾，美国和前苏联都多次发射火星探测飞船，拍了很多照片，分析了大气，化验了火星土壤。可是迷雾层层，拨开一层又出一层，并没有足够的证据回答火星上到底有没有生命存在过。
火星具有太阳系内除地球外最少有害于生物生活的条件。有些预言已由“海盗”号探测飞船的探测所证实。轨道飞行器拍摄的照片，分辨率从100~1000米，照片上确有很多类似河床的外形，表示火星早期历史上有几次洪水。但也可作另一种解释，过去曾有巨大的冰川覆盖着火星大部分地区。冰川流过障碍物也能产生类似河床的外形特征。
但是，“海盗”号飞船的轨道飞行器和着陆舱进行过12次试验，每次都直接或间接与生命研究有关。在分子分析实验中，把火星土壤的两个标本加热到500摄氏度，烧掉了任何含碳的有机分子。然后对气化后的物质作化学分析，证明火星上存在任何由碳构成的生物是极不可能的。这个结果曾使很多人失望。前苏联的科学家对此也有不同看法，认为火星土壤取的是两个火星偶然点，而且试验方法不完善，要下结论否认火星上有生命存在的可能性为时过早。
人类对火星的探测，取得很多资料信息和成果，包括它的地形、地貌、土壤成分、大气构成和确实存在水等。然而火星上是否存在或存在过生命形态还处在迷雾之中，而这正是人们最关注的事情。它继续吸引着科学家并激起人们的幻想。如果人类能亲临火星登陆考察，可以直接解开火星是否有生命形态存在的奥秘，那时科学家之间有关此事的争论才会结束。
科学家估计到21世纪30年代可望实现航天员在火星登陆，这将把航天科学推上新的高度，是一个重大里程碑。这是一个多么美丽和光彩夺目的事业，正等待着青少年朋友们去创造。
美国和前苏联曾用深空探测飞船对火星表面实现了软着陆。按理下一步应是人类登陆火星考察，可是为什么至今不去登陆呢？
专家们认为，按照人类目前掌握的航天技术已完全可以飞往火星，现在不进行这种飞行的原因有两个：
首先，失重对人体的生理影响是主要障碍。由于引力减少，人体内的心血系统、肌肉组织和骨骼中化学成分都会受到影响。在地球上，人类的心脏习惯于克服重力把血液输送到全身各处，而在失重状态下，心脏不必费力地工作。同样道理，肌肉在太空工作时所付出的代价也大大低于地球上从事同样的劳动。另外一些研究表明，人在太空飞行时，组成骨骼的主要矿物质钙会逐渐减少。研究报告指出，在太空飞行1个月，人体骨骼中钙质要减少0.5％。飞行时间短，航天员上述生理障碍还比较容易克服，如在飞行中多吃些含钙的丰富食品，加大肌肉锻炼量等，回到地球后再辅以多种仪器和药物治疗，生理机能就可能逐渐恢复。然而，要在太空进行几年的长期飞行就困难了。航天医学界人士认为，到目前为止，还未找到很适当的途径来阻止或减少失重对人体的影响。当然，经过20多年的航天飞行经验积累，前苏联和美国，特别是前苏联，已经制定了在长期飞行中预防失重对人体生理影响的措施，取得了重大进展。航天员季托夫、马纳罗夫甚至已经创造了在太空一次漫游一年的纪录。但是，为了人能飞往火星，科学家还得作出更大努力来对付失重对人体的影响。
第二，人类飞往火星，往返一次需2~3年的时间。一个航天员在太空生活和工作，每天要消耗氧气、食物和水大约10千克。目前在近地轨道上的空间站，航天员的给养由航天供应线的进步号货运飞船定期输送。当人类飞向火星时，要飞出地球9000万千米，按照现在的补给供应线的供应周期，载人飞船在到达火星前的途中就需要补充给养若干次，而这是不可能的。因此，不再可能利用天地供应线的货运飞船输送补给。同样不大可能的是，航天乘员启程飞往火星时带足乘务组人员2~3年的给养。这里不仅要有氧气和水的循环再生使用系统以供应航天员氧气和水，而且需要成熟的生物生命支持系统来帮助解决飞行期间他们的食品供应问题。
上述两个问题获得解决后，人类飞往火星的时机就成熟了。科学家们相信再经过二三十年科学摸索，人类将会解决这些问题。由此看来，21世纪人类有可能成为火星的外星人。
除了航天技术的发展外，在空间生命科学、航天医学，特别是在对抗失重对人体生理影响方面都取得了卓越成绩，这些都是为了飞往火星这一目标做准备。不仅如此，前苏联科学家已经制定出人飞往火星的三阶段研究计划。前苏联解体后，俄罗斯可能会继承这个计划并付诸实施，但在进度上有作出某些修改的可能。
第一阶段（1991~1996年）：试验登上火星表面的技术，试验获取火星土壤样品的方法和装置，获取火星土壤化学成分的全球数据和火星表面详细图片、温度和湿度分布、沉积构造厚度、岩床和冰晶层的深度，进行火星磁场和重力调查。为科学选择未来人飞往火星登点和保证安全获得全部所需要的信息。
为完成上述任务，要发射一个火星轨道器，它装备有大量的光学设备、光谱仪、质谱仪、雷达和等离子设备及仪器。
在所选的火星表面位置，下降舱带着小型火星面车从卫星中分离出来，下降时又从中分离出一个气球，同时释放出着陆器。气球将在火星大气中离火星表面高度2~6千米飞行约6~10天（晚上它着陆火星表面），飞行路线将长达几千千米。火星面车装备土壤取样装置、土壤分析仪以及电视摄像机。电视摄像机摄取全景图并用于检查采集火星岩样以提供最佳火星位置的信息是否正确。
第二阶段（1996~2005年）：火星岩样返回地球，以便对它们进行详细的地质化学和生物学分析。
为此，同时向火星发射轨道器和下降装置。下降装置带有大型火星面车，它对火星土壤样品初步分析后，将样品藏在容器内，后又自动传送到起飞舱，起飞舱起飞并进入火星轨道，然后和轨道站宇宙飞船对接，容器被送入大气层后由火箭带回地球。火星面车服务寿命达5年，它拥有电视综合体，能用不同方法取样，也就是钻至火星表面以下若干米深，从大量岩片中获取样品，用返回振动着陆器采样。
第三阶段（2005~2015年）：现在，人飞往火星最可接受的方案，是带有能使航天乘员组直接动态再入大气层的轨道着陆方案。飞行复合体包括一个火星轨道飞船，为4~6名乘务员提供生活和工作条件18~24个月；一个登陆飞船，输送2~3名航天乘员和设备到火星，能为他们提供生活和工作条件1个月；一个再入舱，它具有第二宇宙速度，能从低轨道再入地球大气层，能保证全部星际和轨道的动态运行所必需的电源和推进系统。
美国前总统布什在1989年7月20日举行的“阿波罗”飞船登月20周年纪念大会上宣布，要把月球作为人类飞往火星的基地，在21世纪把人送上火星。因此，美国也有一个人登上火星的三阶段计划。
第一阶段：1992年9月16日~10月6日期间，用“大力神3”号运载火箭发射名为“观察者”的火星飞行器，它以每天13圈的运行速度在火星—太阳同步轨道上运行，带有8种仪器设备，确定火星地形、火星引力场、表面元素和矿物特征、磁场以及大气环流结构；绘制火星的四季气候图，为未来载人和不载人飞行选择着陆区。
第二阶段：要解决火星上是否存在危害人类的有毒物质和敌对生物的问题，确定何处是人类安全着陆地方。计划从2001年起发射名为“漫游者”的火星机器人取样返回飞行器。在2001~2011年期间，要发射几批机器人，每批1~2个。
第三阶段：发射载人飞船到火星登陆，有几种实施方案，其中之一，2002年在月球上建立永久性居住基地作为前哨基地。2015年发射载5名航天员的宇宙飞船到火星，在那里停留30天。2018年再发射一次载人飞船，在火星工作更长时间。
在人类实现载人宇宙飞船登陆火星的目标中，美、俄两国的具体实施计划各有特色，在互相竞争的同时，必定会进行一些合作。既竞争又合作，是双方的需要。不仅如此，日本和欧盟凭借经济实力也一定会在某种程度上参与登陆火星的国际合作。
根据美、俄两国计划，人类登上火星之前还有一段时间。在这段不算短的时间里，科学家们估计，运载技术还会有突破性的进步，这将非常有利于登陆火星计划的顺利实施。
科学家们说，未来的星际火星航行载人复合体的电源和推进系统的类型及其技术特性，将决定整个登陆火星计划的费用以及所需复合体的总重量。这里有几种不同的可能选择。虽然液体推进火箭发动机在美、俄两国的空间技术活动中已经得到最充分的试验，但使用它们会使在地球轨道上的载人复合体具有太大的总质量，可能达2000吨，同时还遗留下严重的科学技术问题，包括发射和空间装配以及要在起始轨道长期储存低温燃料。
发展核能推进系统将有可能大量减少在起始轨道载人火星飞行复合体的总质量。用核推进系统，复合体重量约1000吨，同时火箭速度会得到极大提高。1992年1月13日开幕的国际太空核能会议上，俄罗斯科学家说，他们研究核动力推进系统火箭已有几十年历史，取得了重大进展，可望将人类未来飞往火星的星际旅行时间缩短一半。目前已经进行了这种火箭的地面点火试验。同一天，美国政府也公布了为实现载人宇宙飞船火星探测飞行而研制的核动力太空火箭的一些情况，人类飞往火星所需来回星际旅行时间，在用液态氢的情况下大约需500天，如采用核动力火箭，则可以缩短到300天左右。
发展核电推进系统，在起始轨道火星复合体总质量只有500吨，因此，发展核电推进系统是最可取的，而且其未来应用能显著地简化星际运输系统的开发，以帮助扩大在空间活动的范围。
太空核电源在人类未来飞向火星的过程中，可能也会扮演重要角色。1987年前苏联发射的两颗“宇宙”号卫星上试验了一种新型太空核反应堆。这种反应堆采用热离子技术，以铀作燃料，重约5~10吨，可产生10千瓦电力。其中一个在轨道上工作了3年半，另一个工作了1年，结束使用后被推入更高的安全轨道。
知识点航天器软着陆
软着陆是指人造卫星、宇宙飞船等航天器在降落过程中，逐渐减低降落速度，使得航天器在接触地球或其他星球表面瞬时的垂直速度降低到很小，最后不受损坏地降落到地面或其他星体表面上，从而实现安全着陆的技术。例如，通过推进器进行反向推进，或者改变轨道利用大气层逐步减速，或者利用降落伞降低速度。一般来说，每种航天器都是通过多种减速方式共同作用进行减速，达到软着陆的目的。
相对于软着陆，物理上的硬着陆一般是指航天器未减速（或未减速到人员或设备允许值），而以较大速度直接返回地球或击中行星和月球，这是毁坏性的着陆。
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