人类对太空的探索
1961年，“东方”1号飞船载着苏联的空军少校加加林，进行了第一次载人航天飞行。8年后，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上留下了人类的第一个足印。人类在探索太空的过程中，进行了空间对接、太空行走等高难度的实验。
太空时代的来临
1957年，苏联发射了“人造地球卫星”1号；1958年美国发射了“探索者”1号卫星；1958年10月，美国航空总署成立。从那以后，美国共进行了3000多次太空发射，先后有12位宇航员在月球表面漫步并成功返回地球，它们都标志着太空时代的来临。
人类探索太空取得的成就
1903年12月17日，美国人莱特兄弟制造的世界上第一架飞机试飞成功。戈达德于1926年成功地点燃了人类历史上第一枚液体驱动火箭。1932年，苏联成立了第一个航天组织，开始研究开发导弹和航天器。1957年10月4日，苏联成功地发射“人造卫星”1号。1958年美国发射了第一颗卫星“探险者”号。1961年4月12日苏联宇航员加加林首次乘飞船环绕地球成功。1969年7月16日，“土星”5号火箭载着“阿波罗”11号飞船，飞离地球。1970年4月，中国自己研制的第一颗人造地球卫星成功地发射。1981年4月12日，第一架航天飞机试飞成功。1986年2月20日，苏联发射了第三代载人空间站——“和平”号空间站。1998年7月，日本也发射了一颗星际探测器“希望”号火星探测器。2003年10月，中国第一艘载人飞船“神舟”5号成功发射。“神舟”6号于2005年10月12日发射。
空间交会与对接
空间交会对接技术包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接。交会对接的程序分为地面引导、自动引导、接近和停靠、对接合拢四个阶段。两个航天器进行轨道交会和对接时，需要非常细心，轴线不准不能对接，而动作稍猛，就会碰撞损坏对接器件和航天器。目前世界上已进行了100多次航天器空间交会对接活动。
太空行走
宇航员离开载人航天器，进入太空的出舱活动称为太空行走。舱外行走有两种方式，一种是用早期研制的“脐带”与乘员舱连接；另一种是靠装在航天服背后的便携式环控与生保装置以及载人机动装置行走，这样宇航员可以到100米外活动。太空行走的目的一般是维修航天器、安装大型太空设备、从航天飞机上发射卫星、进行各种科学研究等。
第一只太空动物
“史波尼克”2号发射的时候，全世界关注的焦点就是搭裁在太空船上的太空狗莱依卡，它是进入太空的第一个地球生物。莱依卡在发射升空时并没有不适应，但最后却因为氧气用尽而死亡。
宇航员
宇航员是指驾驶载人航天器、执行飞行任务、在飞行过程中对航天器进行维护保养的人。目前的宇航员可分为驾驶员、飞行任务专家和载荷任务专家三大类。他们在进行了艰苦的训练和严格的选拔后，才有可能成为宇航员。
驾驶员
驾驶员（包括指令长）负责航天器（航天飞机、宇宙飞船等）的驾驶。这类人员一般从具有1000小时以上飞行经验的喷气式飞机驾驶员中挑选，且必须具有数学、物理或工程等方面的学士学位。
载荷专家
宇航员中的第三类人员，即载荷专家，是到太空进行各项科学实验的科学家和工程师，只要身体健康，情绪稳定，在科学或工程方面有突出才能，年龄在47岁以下，经过一定的航天训练，为了完成某项科学实验任务就可以成为这类宇航员。
飞行任务专家
飞行任务专家负责飞行计划的协调、航天器的维修保养、施放（回收、修理）卫星、进行舱外活动以及处理其他特殊飞行任务。这类宇航员必须具有生物、物理、天文、地质、数学或工程等方面的学士或学士以上的学位。
宇航员的训练
宇航员训练项目分为八大类，即基础理论训练、体质训练、航天环境适应性训练、心理训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存训练及大型联合演练。以上除大型联合演练外，均为宇航员职业训练过程中必须完成的训练项目。其中，大型联合演练包括发射场紧急撤离演练、人船联合测试、人船地联合测试和人船箭地联合检查等项目，参加大型联合演练是宇航员执行载人飞行任务的前提。
宇航员必备的素质
要成为一名优秀的宇航员，首先应该有良好的身体素质，不怕牺牲的精神，在失重的时间里可以做各种试验，如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动，甚至可把一个舱体搬进机舱中，进行人在失重状态下从舱体爬出来的试验。除了出众的身体素质外，宇航员还要具有优秀的心理素质，必须要具有临危不乱，泰然处之的果敢与超出常人的心态。
火箭
如果我们建造梯子去登天，那么从地球到月球的梯子长度将达38万千米，这简直不可思议。所以，人类只有建造运载火箭了。火箭是指用特制的发动机，向后喷射高温高压燃气来产生反作用力，以获得前进动力，从而向前运动的飞行器。结构系统是火箭的躯壳；动力系统是火箭的心脏；控制系统是火箭的司令部，它控制火箭的飞行速度、飞行方向和飞行方式。
火箭的历史
火箭最初是由弓箭的箭发展而来的，其原来的含义是纵火之箭。中国是火箭的故乡。根据历史记载，中国最早的喷气火箭距今已有800多年的历史，如“神火飞鸦”“火龙出水”等。中国古代火箭是现代火箭的雏形，在科学技术史上占有重要地位。
火箭的分类
火箭的种类很多，运载火箭只是其中的一种，还有军用火箭和导弹，化学能火箭、离子能火箭、电子能火箭和原子能火箭，气象火箭、地球物理火箭和生物火箭等民用火箭。今天我们使用的是化学能火箭，通过燃烧燃料的方式产生推力。
火箭技术的发展
1903年，齐奥尔科夫斯基提出火箭公式：火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比，火箭自身的结构质量越小，火箭所获得的速度越高。这个公式后来被称为“齐奥尔科夫斯基公式”，也被誉为“宇宙航行第一公式”。虽然齐奥尔科夫斯基在理论上取得了巨大的进展，但真正的突破却发生在美国。戈达德在1909年开始进行火箭动力学的研究，三年后正式证明了火箭可以在真空中运行。他第一个制造出了齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭，被公认为现代火箭技术之父。
火箭的工作原理
火箭是依靠火箭发动机喷射燃气产生的反作用力推进的飞行器。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。现代火箭可用做快速远距离运送工具，如作为发射人造卫星、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。
火箭发动机
火箭发动机分为两种类型：推力发动机和喷气发动机，它们推动火箭穿行于大气层或没有空气的太空空间。
火箭的推进方式
火箭的推进方式是直线向前的。高温气体向一个方向喷射，火箭向反方向移动。喷气发动机可以使用空气中的氧气来促进燃烧。而火箭发动机与之不同，它需要自己携带氧气，燃料和氧气装在分隔的舱室内，燃烧时会被泵入一个燃烧室混合并燃烧。因此有人将火箭形容为燃料箱，事实上火箭绝大部分的重量都在燃料上。比如欧洲的“阿里安”火箭，它的燃料重量是整个火箭的90％，火箭本身的结构只占到9％，剩下的1％才是所运载的物体重量。
逃逸速度
科学家发现，当物体的运动速度达到7．9千米／秒时，物体就可以围绕地球运转；达到11．2千米／秒时，就能彻底摆脱地球引力，飞向太阳系的其他星球；达到16．7千米／秒时就可以飞出太阳系，向宇宙深处航行。这个速度分别被称为第一、第二、第三宇宙速度。火箭要飞离地球必须达到第二宇宙速度。20世纪20年代末，科学家们研究出了对抗地球引力的飞行器——火箭。到目前为止，人类送往太空的宇宙飞船及各种探测器都是借助火箭完成的。
多级火箭
为了有效提高火箭的飞行速度，解决其速度与重量之间的矛盾，科学家们研制出了多级火箭。这种火箭是分为一级一级的，每一级里都有燃料，烧完一级就扔掉一级，这样火箭就越飞越轻，速度也越来越快。再加上离地球越来越远，地心引力和空气阻力都随之减小等其他因素，火箭便可以有超过其他任何交通工具的速度。最后，由火箭的最末一节把卫星“顶”到预定轨道。但是火箭级数并不是越多越好，级数越多，构造就越复杂，工作时的可靠性也就越差。
大力神
美国“大力神”运载火箭系列由大力神-2洲际导弹发展而来，1964年首次发射。该系列由大力神-2、大力神-3、大力神-34、大力神-4和商用大力神-3等型号和子系列组成。它的最大近地轨道运载能力为21．9吨，地球同步转移轨道运载能力为5．3吨。
运载火箭
运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具，它能把人造地球卫星、载人飞船、空间站或空间探测器等准确地送到科学家指定的轨道。它们一般有2～4级。许多运载火箭的第一级外围捆绑有助推火箭，又称零级火箭。助推火箭可以是固体火箭，也可以是液体火箭，其数量可根据运载能力的需要来选择。
发射场
发射场是专供火箭发射的特殊场所。火箭发射场的前身是导弹发射场，后来由于火箭的使用越来越频繁，也就渐渐出现了专门的火箭发射场。至今为止，全世界已经有17座颇具规模的发射场。
火箭发射中心
火箭从航天中心发射升空。航天中心中最引人注目的是高耸入云的发射台，它用来支撑火箭。航天中心的技术监控室对火箭起飞前及起飞后的各种技术参数进行监控，并下达指挥命令。火箭发射中心越靠近赤道，越有利于火箭升空，
土星5号
1967年，当时世界上最大的运载火箭“土星”5号问世。它是三级火箭，长85．6米，直径10．1米，起飞重量2950吨，近地轨道的有效载荷达139吨，飞往月球轨道的有效载荷为47吨。从1967年到1973年共发射13次，其中6次将“阿波罗”载人飞船送上月球，在航天史上写下了极为光辉的一页。
长征系列火箭
自1970年4月24日“长征”1号运载火箭诞生，首次发射“东方红”1号卫星成功。目前，中国长征系列运载火箭已研制成功7个型号。现在，长征系列火箭已经走向世界，享誉全球，在国际发射市场占有重要地位。
人造卫星
人造卫星是环绕地球在空间轨道上运行（至少一圈）的无人航天器，人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90％以上。完整的卫星工程系统通常由人造卫星、运载器、航天器发射场、航天控制和数据采集网以及用户台（站、网）组成。人造卫星和用户台（站、网）组成卫星应用系统，如卫星通信系统、卫星导航系统和卫星空间探测系统等。
人造卫星的分类
人造卫星是个兴旺的家族，如果按用途分，它可分为三大类：科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。科学卫星是用于科学探测和研究的卫星。主要包括空间物理探测卫星和天文卫星，用来研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射等，也可以观测其他星体。技术试验卫星是进行新技术试验，或为应用卫星进行试验的卫星。应用卫星是直接为人类服务的卫星，它的种类最多，数量最大，有通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星等等。
人造卫星的轨道
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道、大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制、视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。
人造卫星的结构
人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统、也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。
世界上第一颗人造卫星
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星“斯普特尼号”1号从拜科努尔发射场升空。这颗卫星直径只有580毫米，重83．6千克，在密封的铝壳内，装着一只化学电池、一只温度计、一台双频率的小型发报机。尽管这颗“小星”在天空不过逗留了92天，但它却“推动“了整个地球，推动了各国发展空间技术的步伐。不久，1957年11年3日，为给载人航天预作试验，前苏联又发射了第一颗载有名叫“莱依卡”的小狗乘坐的“卫星”2号人造地球卫星。
应用优势
人造卫星观测天体不受大气层的阻挡，它可以接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测。人造卫星在几百千米以上高度飞行，不受领土、领空地理和气候条件限制，视野广阔。人造卫星能飞越地球任何地区，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行观测。因此人造卫星可用于天文观测、空间物理探测、全球通信、电视广播、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量、搜索营救等方面。
卫星测控
卫星测控是对已经发射的卫星的各种数据的监测和检控。当卫星上天飞行及返回时，需要靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系，对每一时间的卫星进行实时监控。看卫星是否按照预定的轨道运行以及工作情况是否正常，如果一旦出现误差或者异常情况，地面的测控中心将及时采取措施，以保证卫星的正常运行。
卫星遥感
利用人造卫星装载的科学仪器，实现对地球的观测和监控，称为卫星遥感。卫星遥感可分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感。可见光遥感就是利用太空相机，根据不同物体对不同波长的光线具有不同反射能力的原理，对地面拍照。红外遥感依据物体辐射的红外光，推算出它们的温度，从而识别伪装并可进行夜间观察。微波遥感中的侧视雷达向卫星侧面发射雷达波，然后接收地物的反射，把收到的信号经过处理在胶片上成像，获得地物、地貌的特征，具有鲜明的立体感，因此应用广泛。
“风云1号D”卫星
“风云1号D”是我国第一代太阳同步轨道业务应用气象卫星，主要任务是获取国内外大气、云、陆地、海洋的资料，为天气预报、气候预测、自然灾害和全球环境监测服务。卫星质量为950千克，轨道高870千米，设计寿命为两年。卫星上装有10通道可见光和红外扫描辐射计。
卫星遥感系统
卫星遥感系统由遥感器、信息传输设备以及图像处理设备等组成。装在卫星上的遥感器是卫星遥感系统的核心，它可以是照相机、多谱段扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达。信息传输设备是遥感器向地面传递信息的工具。图像处理设备对接收到的遥感图像信息进行处理，以获取反映地物性质和状态的信息。
卫星测控中心
卫星测控中心是卫星地面测控的核心。卫星测控中心的计算机大厅里有众多的大型计算机。另外，还有对卫星进行管理的程序系统，包括管理程序、信息收发程序、数据处理程序、轨道计算程序、遥测遥控程序和模拟程序等。这些硬件和软件，既有计算功能，又有控制功能，它们是测控系统的大脑。测控中心还有通信系统，它通过大量的载波电路、专向无线电线路、各向都开通的高速率数据传输设备，把卫星发射场、回收场以及各测控台站等都联系起来。
VSAT卫星通信系统
VSAT卫星通信系统是一种智能化的超小型地球站。它由两大部分组成：一是空间部分，二是地面部分。其空间部分就是卫星，一般使用地球静止轨道通信卫星，它可以在不同的频段工作。VSAT卫星通信系统的地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，中枢站的作用是汇集卫星传来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。
卫星的地面测控
卫星的地面测控由测控中心和分布在各地的测控台，站（测量船和飞机）进行。测控中心和各测控台站要不断对卫星的速度姿态参数进行跟踪测量；还要对卫星仪器的工作状态进行测量、分析和处理；接收卫星发回的科学探测数据；由于受大气阻力、地球形状和日月等天体的影响，卫星轨道会发生振动而离开设计的轨道，因此要不断地对卫星实施轨道修正和管理。
空间探测器
空间探测器是无人驾驶的航天器，它是高度精密的自动控制装置。空间探测器的运行轨道比人造卫星的轨道更远，它们按预定路线飞往目标，然后自动工作并通过无线电把探测结果发回地球。迄今为止，各种空间探测器已先后对月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、哈雷彗星以及许多小行星、卫星进行了考察。
探测器出现以前
探测器出现以前，天文学家只能依靠肉眼或望远镜来进行观测。由于行星比恒星要小得多，所以很难观测到它们。望远镜虽然大大提高了人们的观测能力，但在空间探测器问世以前，地球上最好的望远镜也只能观测到火星的表面。一直到空间探测器被研制成功，太空探索才掀开了新的篇章。
空间探测器的工作
空间探测器可以接收来自地球的有关何时执行何种任务的指令，它也可以执行计算机内部设计好的任务程序，它的动力来自太阳能接收板或者核能发电机产生的电能。其内部的控制系统可以操作探测器上的科学仪器。
空间探测的主要方式
空间探测的主要方式有：从月球或行星近旁飞过，进行近距离观测；成为月球或行星的人造卫星，进行长期的反复观测；在月球或行星表面硬着陆，利用坠毁之前的短暂时机进行探测；在月球或行星表面软着陆，进行实地考察，也可以将取得的样品带回地球进行研究。
空间探测器的飞行方式
空间探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道运行，就可能与目标行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道，用以缩短飞抵目标行星的时间。为了保证探测器沿双切轨道飞到与目标行星轨道相切处时目标行星恰好也运行到该处，必须选择在地球和目标行星处于某一特定相对位置的时刻发射探测器。例如，飞往木星大约需要1000天的时间，木星探测器发射时木星应离会合点83°左右。根据一定的相对位置要求，科学家可以从天文年历中查到相应的日期，这个最佳的发射日期一般每隔一两年才出现一次。探测器还可以在绕飞行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多个行星。
空间探测器的分类
空间探测器有多种类别。按照工作方式来区分，它可以被分为擦边型探测器、轨道型探测器、着陆型探测器三种。其中，最成功的擦边型探测器就是“旅行者”1号和“旅行者”2号。而我们所熟悉的“水手”号、“金星”号、“海盗”号、“先驱者”号探测器都是着陆型探测器的代表。如果按照访问对象来划分，空间探测器又包括月球探测器、太阳探测器、彗星探测器、行星探测器以及宇宙探测器（如哈勃空间望远镜）等种类。正是这些飞往太空的探测器，才使人类对宇宙有了深刻的了解。
金星探测器
苏联从19世纪60年代开始先后发射了9个金星探测器。同一时期，美国发射的“水手”号探测器也开始访问金星，1962年发射的“水手”2号探测器，首次测量了金星大气的温度。迄今为止，全世界约有20个探测器造访过金星，从中获得了许多宝贵资料。
“金星”号探测器
金星探测器系列是苏联从1961年起发射的16个探测器。1961年2月12日，苏联发射了“金星”1号探测器；1967年6月12日发射的“金星”4号探测器进入金星大气层，成功登陆金星表面但未能发回探测结果；1970年12月15日，“金星”7号在金星实现软着陆，成功传回金星表面温度等数据资料，此后，苏联又相继发射了9个“金星”号探测器，考察了金星表面和岩层，拍摄了大量金星图像，取得了许多重要的科学数据。
“水手”号探测器
美国曾先后发射了10个“水手”号金星探测器。1962年7月22日发射的“水手“1号重202千克，带有两块太阳能电池板，但因火箭偏离轨道，导致发射失败。一个月后的8月27日，“水手”2号发射成功，同年12月24日从距金星3．48万千米处飞过，首次探测了金星的大气温度，成为第一个成功探测金星的探测器。1967年6月14日发射的“水手”5号和1973年11月3日发射的“水手”10号都先后飞临金星，拍摄发回4000多幅金星的照片。
“先驱者-金星”号探测器
1978年5月20日和8月8日，美国先后发射了“先驱者-金星“1号和2号探测器。1号探测器于1978年12月4日进入金星轨道，成为金星的卫星。它对金星的大气层观测了244天，研究了金星的表面磁场，探测了金星大气和太阳风之间的作用，并测绘了93％的金星地形。2号探测器于8月13号飞临金星后考察了金星的云层、大气和电离层。这两个探测器的发射使人们对金星的了解更加深入。
“麦哲伦”号探测器
1989年5月5日，“麦哲伦”号金星探测器进入太空。它重3365千克，装有一套先进的电视摄像雷达系统，能透过厚实的云层测绘出金星上一个足球场大小的物体图像。它于1990年8月10日飞临金星，每隔40分钟向地球传回测得的数据和拍摄的照片。“麦哲伦”号探测器首次获得第一张完整的金星地图和引力分布图，为研究认识金星上的地质地貌提供了形象的资料。
月球探测器
月球探测器是针对月球探测行动发射的太空探测器。除了“阿波罗计划”外，还有许多探测器登上月球执行探测任务，如美国“测量者”探测器等。而第一艘首次拍摄月球背面影像的就是苏联的“月球”3号探测器。
月球软着陆探测
软着陆可以拍摄到月球局部地区的高分辨率照片，还可以进行月面的土壤分析、月震测量等很多研究。一般是在接近月球的时候开始逆喷火箭，逐渐减小探测器的运动速度，然后缓慢着陆。美国的勘测者系列探测器，曾陆续在月球表面进行软着陆，详细地调查了月球的表面情况。
“月球”号探测器
从1959年到1976年，苏联发射了24个“月球”号探测器，其中有18个探测器完成了探测月球的任务。1959年9月12日发射的“月球”2号探测器，在飞行两天后在月球表面的澄海硬着陆，成为到达月球的第一位使者。1959年10月4日发射的“月球”3号则拍摄到了第一张月球背面的照片，让人类首次看到了完整的月球面貌。
鼹鼠机器人
鼹鼠机器人是日本宇宙科学研究所和东京大学不久前开发成功的。这个月球探测机器人是一个直径10厘米，长20厘米的圆筒，从宇宙飞船投放到月球后就可以垂直钻到地下。它有掘进和排沙两种装置，可以钻入月球地下11米处采集矿物质，还可以对这些矿物质进行分析，以便人们弄清月球的地表结构。
月球机器人
20世纪60年代，美国与苏联开始研发月球机器人。美国率先在20世纪70年代将有人驾驶的机器人探测器应用到了登月飞船的探测任务上。从20世纪90年代开始，各国开始开发一系列的小型及微型探测机器人。按照机器人的体积，可分为微型、超小型、中型及大型。目前国内外研究机构都在研发小型机器人进行勘探月球的任务。但就移动系统而言，月球机器人主要有轮式，腿式，轮腿式和履带式4种。
“徘徊者”号探测器
“徘徊者”号探测器样子像蜻蜓，它两翼的太阳能电池板展开后，足足有4．75米长。探测仪器装在“蜻蜒”的头部，电视摄像机装在“蜻蜒”的尾部。“徘徊者”探测器有3只脚，总重达1000千克，“蜻蜓”上面装有当时最先进的探测设备。最初的几个“徘徊者”探测器发射后并没有达到预期的目标。直到1964年7月28日“徘徊者”7号发射成功，并拍摄到了4308张月面的特写照片，此后的研究才得以顺利地进行。
月球硬着陆探测
硬着陆就是探测器撞击月球表面然后利用这个短暂的撞击过程来探球周围的环境，并拍撮月球，照片这些探测器拍下的宝贵资料都通过通信设备传回了地球。虽然硬着陆的代价很大，但是它为实现探测器的软着陆创造了良好的先决条件。
“勘测者”号探测器
“勘测者”号探测器是继“徘徊者”号之后性能更好的月球探测器。1966年5月30日发射的“勘测者“1号新型探测器，经过64小时的飞行，在月面风暴洋软着陆，向地面发回11150张月面照片。在这次发射中，美国一次性地掌握了月球着陆技术。
火星探测器
虽然现在人类还不能登上火星进行探访，但火星探测器却能够代替人类对火星进行近距离观测。美国于1975年发射的“海盗”号探测器成功着陆火星，让人类更多地了解到了这颗红色星球的地表细节。而1996年发射的“火星探路者”号探测器还发回了火星360°的全景照片。
“海盗”号探测器
1975年美国发射了两个“海盗”号探测器，用于探索火星上有无生物。这两个“海盗”号探测器由轨道飞行器和登陆船组成，其中轨道飞行器重2330千克，登陆船重1200千克，用三脚支撑，装有生物化学实验箱、测量挖掘设备、两台电视摄像机、机械手和电源。“海盗”1号和2号分别在火星表面软着陆成功，然而在它们长达数年的探测活动中，人类并没有发现火星上有任何高级生命存在的迹象。
“火星观察者”号探测器
1992年9月25日，“火星观察者”号探测器发射成功，它重2500千克，携带7部仪器。经过11个月的飞行后到达距火星表面378千米的近极轨道，对火星进行了长达687天的观测考察，绘制了整个火星表面图，预报火星天气，并测量了火星的各种数据，进一步提示火星上并无生命存在。不过在1993年8月21日，“火星观察者”号探测器突然与地面失去联系，这次探测就此告终。
“火星探路者”号探测器
“火星探路者”号于1996年12月发射，1997年7月抵达火星，并在火星着陆。其目的是利用遥感火星车对火星表面较大区域进行探测。探测器发回了火星360°全景照片和一些支持火星可能存在生命的证据。因为科学家发现火星上暴发过多次洪水，并有众多由水冲击形成的圆形岩石，其中许多岩石沿同一方向排列。这表明它们受到过同样水流的冲击。科学家推测，当时的洪水可能有数百千米宽，水流量为每秒100万立方米。
“火星全球勘测者”号探测器
1996年11月7日，美国“火星全球勘测者”号探测器发射升空，其发射质量为1060千克。它的主要任务是：拍摄火星表面的高分辨率图像，对火星地貌和重力场、火星天气和气候、火星表面和大气的组成等进行探测。探测器在距离火星367千米的高空对火星表面进行拍摄，到一个火星年（687天）结束时，“勘测者”已绘制完火星99％的表面图。目前，探测器仍在不断发回探测数据。
从火星的“月亮”飞往火星
这是一个与众不同的登陆火星的方案，它是以火星的两个卫星作为火星空间站。宇航员在飞往火星之前，先飞往这两个卫星，在上面建立基地，然后再飞往火星。由于这两颗卫星离火星很近，重量小，引力也小，在它们上面发射飞船所需的动力也随之变小了。这样就为登陆火星提供了更大的可能性。
“火星快车”号探测器欧洲宇航局研制的第一个火星探测
器——“火星快车”号探测器由“俄罗斯联盟-FG”号运载火箭在哈萨克斯坦境内的发射场发射升空。其内的“猎兔犬“1号和2号着陆器在火星着陆，但“猎兔犬”2号与地面失去联系。欧洲航天局根据返回的照片发布公告称，正在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”号探测器在火星表面发现了水的痕迹。
其他探测器
到目前为止，人类发射的太空探测器多种多样。除了前面讲到的以外，还有“探险者”号探测器、“尤里西斯”号探测器、太阳和日球观测台、“伽利略”号探测器、“旅行者”号探测器等等。它们为人类研究宇宙空间提供了许多宝贵的资料和图片。
“探险者”号探测器
“探险者”号探测器总共有55颗。它们属于地球探测器，因为它们的主要任务是：探测地球大气层和电离层；测量地球高空磁场，测量太阳辐射、太阳风、研究日一地关系；探测行星际空间；测量和研究宇宙线和微流星体；测定地球形状和地球引力场。这些探测器传回环境模式，使人类更多地了解了太阳质子事件对地球环境的影响，加深了对日一地关系的认识。
“尤里西斯”号探测器
“尤里西斯”号探测器是美国于1990年10月6日送入太空的探测器，探测器重385千克，装有9台科学仪器。它的主要探测任务为：展现太阳风和太阳磁场的三维结构情景，展现太阳的日冕、耀斑和电磁辐射的原因及变幻情景，揭露太阳系星际空间、行星际气体的空间分布情景；寻找太阳极区宇宙尘埃、宇宙射线、等离子及重力渡脉冲等的成因及活动情景。
“地球之声”
在“旅行者”1号和2号探测器里带有一套“地球之声”唱片。这套唱片由镀金的铜板制成，直径30厘米，可放音120分钟。它代表了我们的声音、科学、形象、音乐、思想和感情。这套唱片通过照片、图表、问候语，各种声音以及音乐节目向地球以外的生物介绍自己。它装在一个密封的铝盒里，把人类的信息带出太阳系。进入茫茫太空去寻找自己的同类。人们期待它们能传来佳音。
“先驱者”号探测器
“先驱者”号探测器是美国在1958年10月到1978年8月发射的，总共有13个。用来探测地球与月球之间的宇宙空间。以及金星、木星、土星等行星及其行星际空间。其中以“先驱者”11号最为引人注目。“先驱者”11号以探测土星为主要目标，它探测到了土星的轨道和总质量，测量了土星大气成分、温度、磁场、发现了两个新光环。
宇宙飞船
宇宙飞船又称载人飞船，是一种运送航天员到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半4个半，一般乘2到3名航天员。
“东方”号宇宙飞船
1961年4月21日是人类航天史上最激动人心的日子，这一天，前苏联的宇航员尤里。加加林乘坐的世界上第一艘载人飞船——“东方”1号宇宙飞船，在运载火箭的推动下顺利地进入地球轨道，完成了一次举世瞩目的航天飞行，加加林在太空遨游了108分钟后胜利返航。
“水星”号飞船
“水星“号飞船是美国第一个载人飞船系列。从1961年5月至1963年5月共发射6艘。前两次是绕地球不到一圈的亚轨道飞行，后4次是绕载人轨道飞行。主要目的是试验飞船各种工程系统的性能，考察失重环境对人体的影响，人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。
“双子星座“8号
1966年3月17日，“双子星座”8号的宇航员进行了首次太空对接。之后不久，由于飞船损伤，系统突然失灵，宇航员们不得不进行紧急着陆。
“神舟”号飞船
“神舟”号飞船由中国研制的载人宇宙飞船，“神舟”号由推进舱、返回舱、轨道舱和附加段构成，总长约9米，总重约8吨。1999年11月20日，中国第一艘宇宙飞船——“神舟”号，在酒泉卫星发射中心由新型“长征”运载火箭发射升空，次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。从此，中国的宇宙飞船技术踏上了“神舟”之旅。2003年和2005年，“神舟”5号和“神舟“6号飞船的成功升空，标志着中国航天技术迈上了一个新的台阶。
“上升”号宇宙飞船
“上升”号宇宙飞船重5．32吨，球形乘员舱直径与“东方”号飞船大体相同，改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以不穿宇航服，返回时不再采用弹射方式，而是随乘员舱一起软着陆。“上升”1号载三名宇航员，在太空飞行24小时17分钟。“上升”2号载两名宇航员，在太空飞行26小时2分钟。
“阿波罗”11号宇宙飞船
1969年7月20日，美国3名宇航员乘坐“阿波罗”11号宇宙飞船首次成功登上月球，实现了人类登上月球的梦想，这也是人类研究宇宙、探索宇宙的一个里程碑。
“联盟TM”号宇宙飞船
“联盟TM”号飞船是“联盟T”号的改进型，主要是对飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统等进行了改良。它的主要任务是把航天员送入“和平”号空间站，待航天员完成任务后再把航天员送回地面。从1986年5月至2000年4月底共发射了30艘。
航天飞机
航天飞机又称为太空梭、穿梭机。它是比宇宙飞船更为先进的太空飞行器，集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身。它既能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样进入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。
太空巴士
目前，世界上真正投入使用的航天飞机只有美国航天飞机一种。它是世界上第一种往返于地面和宇宙空间的可重复使用的航天运载器。它由轨道飞行器、外贮箱和固体助推器组成，可以载人和执行货物运送、空间试验以及卫星的发射、检修和回收等任务。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。
任务
航天飞机每次飞行的时间通常持续一周，宇航员在这段时间内发射卫星，进行实验甚至修理轨道上的卫星。任务完成后，受到数百个耐热片保护的航天飞机便重返大气层，像滑翔机般地回到地面。
运载能力
航天飞机是人类有史以来建造的最复杂的机器，一般使用液氧和液氢作为主发动机推进剂。强大的运载能力使其成为独一无二的航天器。飞行一次可供7名宇航员乘坐，紧急状态下可以乘坐10名，最大运货能力为25吨。
“哥伦比亚”号航天飞机
“哥伦比亚”号航天飞机是第一架成功实现近地轨道飞行的美国航天飞机。1981年4月12日首次试飞，在轨道上运行54小时后安全着陆。此后完成了多次飞行任务。然而很不幸的是，“哥伦比亚”号2003年2月1日执行第28次任务时，在返回途中与控制中心失去联系。不久后在德克萨斯州上空发生爆炸，机上7名太空宇航员全部遇难。
“挑战者”号航天飞机
在继“哥伦比亚”号之后，美国航空太空总署又将“挑战者”号送入太空。这是在它旗下正式使用的第二架航天飞机。1986年1月28日发生了震惊世界的。“挑战者”号爆炸事件。当时因固体火箭助推器连接处的一个“O”形密封环被烧穿，造成外贮箱破损，引起爆炸，7名航天精英在人们的注视之中踏上了不归之路。随后航天飞机停飞了32个月，一些系统进行了重新设计和改进。1991年4月出厂的“奋进”号是为代替失事的“挑战者”号而制造的。
空天飞机空天飞机集航空机器（即一般飞机）和航天飞机的特点及功能于一身，既有比火箭更快的速度，又有比航天飞机更灵活的返回能力。它能像航天飞机那样从地面水平起飞，并以超高速进入地球轨道，完成任务后返回大气层水平着陆，达到重复使用的目的。21世纪，空天飞机将于天地之间往返航行，并将成为未来太空移民乘坐的交通工具。
先进的动力装置
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。
空间站
人类探索宇宙绝不满足于在太空进行短暂的飞行，空间站就是能在太空长期停留的航天器，它又称轨道站。现在已发射的空间站有三种类型：一是苏联发射的“礼炮”1号，另两种是美国的“天空实验室”和欧洲空间局的“天空实验室”。
空间站的用途
科学家在空间站中进行各种科学实验，开发空间资源。工人们在空间站上进行特种材料加工和医药生产。空间站还可以作为太空驿站，成为飞往月球、火星等的过渡站。
空间站的组成
空间站作为宇航员在太空中长期工作和生活的地方，一般都有数百立方米的空间。具体划分为很多不同的区域，有过渡舱、对接舱、工作舱、服务舱和生活舱等。一个空间站通常有数十吨重，由直径不同的几段圆筒串联而成。
“礼炮”号
苏联给它的空间站取了个好听的名字——“礼炮”号。自1971年4月19日，苏联发射了它的“礼炮”1号空间站，“礼炮”家族现共有7个成员。“礼炮”1号由着名的科罗廖夫参与设计。由于人类当时还处在对空间站的探索期，所以苏联两次派遣宇航员驾驶宇宙飞船与“礼炮”1号进行对接，都没有取得成功，还导致了三名宇航员的不幸身亡。
“和平”号空间站
“和平”号空间站是人类历史上的第9座空间站，被誉为“人造天宫”。它为人类探索生命、宇宙和科学之谜提供了独一无二的场所，为世界科学事业作出了巨大的贡献。“和平”号空间站在太空中飞翔了15年。虽然“和平”号空间站已经坠毁，但人类探索太空的步伐是不会停止的。它的“继任者”——国际空间站，有望在不久的将来全面投入使用。
天空实验室
天空实验室是美国的第一个试验型空间站。它总长30米，重82吨，最大直径6．5米，工作容积316立方米。主要是在太空中进行短期的实验。它上面只携带着各种太空实验仪器和设备，没有自主飞行能力，从飞行条件、生活条件、能源条件、实验保障条件等各个方面，都依附于航天飞机。它主要由实验舱、U形平台、供应管道、通道等组成，一般可承载2～3名宇航员共同工作。1979年7月11日天空实验室进入大气层烧毁。
国际空间站
国际空间站又名“阿尔法”空间站，它是由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西等16个国家联手筹建，是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大的空间工程。这个计划可以追溯到1983年，由当时的美国总统里根提出。经过了10年的探索和研究，终于在1993年完成了最终设计。这个国际空间站体积庞大，内部结构复杂，由六个实验舱、一个居住舱、两个连接舱、服务系统及运输系统等组成。
太空环境
太空航行是以整个宇宙空间为活动环境的，因此，我们必须对太空环境有一定的了解，就像汽车司机要了解道路环境，登山运动员要了解山地环境，航海人员要了解海洋环境一样。在人类进入太空以前，对太空环境只能进行推测和理论研究。与人类对飞天的向往一样，人们构想了美丽的“天堂”。但随着航天技术的发展，我们了解到，就生存环境来说，太空远不是。
高真空
宇宙大爆炸后释放出的基本粒子结合形成了氢和氨和氦两种元素，其中氢占四分之三，氦占四分之一。后来它们大多数逐渐凝聚成团，形成星系和恒星。恒星中心的氢和氨递次发生核聚变，生成氧、氮、碳等较重的元素。在恒星死亡时，剩下的大部分氢和氦以及氧、氮、碳等元素散布在太空中。其中主要的仍然是氢，但非常稀薄，每立方厘米只有0．1个氢原子，在星际分子去中稍多一些，每立方厘米约1万个左右。我们知道，在地球大气层中，每立方厘米含有1010个氮和氧分子。由此可见，太空是一个高真空环境。
超真空
虽然太空中看起来充斥着不计其数的恒星，每个恒星似乎都在不断喷发着大量的气体，然而由于宇宙空间是如此之大，这气体加起来也只能占很小一部分空间，大部分空间里面的气体是如此稀薄，以至于人们在实验室用最先进的制真空技术都不可能达到那种水平的真空度。人们习惯把这种状态称为超真空，以区别于实验室里的那种用抽气法达到的真空，后者往往还包含着为数可观的气体分子，并不是理想的真空状态。
迷人的太空对于人类来说，又是非常恶劣的环境。那里是一个真空世界，没有可供人类呼吸的空气，也就没有大气压力；那里炎热的太阳直接照射时，温度上升很高，两没有太阳照射时，寒冷的太空温度极低。
超低温环境
自宇宙大爆炸以后，随着宇宙的膨胀，温度不断降低。虽然随后有恒星向外辐射热能，但恒星的数量是有限的，而且寿命也是有限的，所以宇宙的总体温度是逐渐下降的。经过100多亿年的历程，太空已经成为高寒的环境，平均温度为零下270．3℃。
暗物质与暗能量
身处太空，暗物质与暗能量是无处不在的，但它们还是一种看不见也摸不着的特质，我们很难发现。由于它们会与恒星、星系等可见物体发生万有引力作用，我们还是有可能通过研究物质的运动间接获知它们的存在。通常物质这间都有引力，而这种物质之间由只有斥力，没有引力，科学家以此来解释宇宙的膨胀。
宇宙尘埃
宇宙尘埃指飘浮于宇宙间的岩石颗粒与金属颗粒。在广袤而空旷的宇宙之间，除去各种各样的恒星、大行星、彗星、小行星等等天体之外，并不是一片完全的真空。事实上，宇宙中存在着大量的宇宙尘埃，这尘埃看似不起眼，却能对我们的生活产生不容忽视的影响。
宇宙微波
微波是宇宙中处处弥漫的一种电磁辐射，主要位于微波波段，肉眼无法看见。它是宇宙年龄大约35万年时，大爆炸残余热量发出的辐射，从空间各个方向上看几乎都具有同样的强度。它最早是由美国科学家彭齐亚斯和威尔逊在1964年用射电望远镜观测到的，从而证实了伽莫夫的预言和大爆炸的假设。把家里的电视机调到任何接收不到信号的频道，你所看到的锯齿形静电中，大约有1％是由这种古老的大爆炸残留物造成的。
宇宙射线（粒子）
宇宙射线（粒子）是一类看不见的高能粒子，它们以接近光速的速度从太空中掠过，每平方千米的地球大气层每秒钟就受到数以千计的宇宙射线的轰击，其中许多宇宙射线跨越了星际距离远道而来。它们类似于医学上使用的放射疗法和Χ光透视等，能穿过人体，杀死细胞，有可能危害宇航员的生命。此外科学研究已经发现，这种粒子也会使种子、微生物以及各种细胞等地球生物发生变异。
太阳辐射
太阳辐射是太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。人们把太阳发生耀斑时所发射出的高能带电粒子流称为太阳粒子辐射。太阳粒子辐射的能量相比宇宙射线来说是比较低的。这种辐射容易受到地球磁场的影响并不太容易进入地球低轨道范围。太阳辐射出的射电波、红外光、可见光、紫外光和Χ射线等统称电磁辐射，它对载人航天有重大的影响。
太阳风
太阳风指的是从太阳大气最外层的日冕向空间持续抛射出来的物质粒子流。由于日冕的温度很高，日冕内的物质为离子和电子状态。日冕内物质受到引力和压力的作用，就会造成日冕向外膨胀，离子和电子形成快速的带电粒子流向外运动，就形成了太阳风。
辐射带
辐射带是由地磁场捕获的大量带电粒子的区域，又称范爱伦辐射带。20世纪初，挪威空间物理学家F，C，M，斯托默从理论上证明，在地球周围存在一个带电粒子捕获区（大部分区域处于后来发现的辐射带内）。1958年，美国科学家J，A，范爱伦利用美国“探险者”1号卫星上的盖革计数器，第一次直接探测到地球周围存在能量很强的高能带电粒子，从而证实辐射带的存在。辐射带呈环状分布，环的横截面轮廓呈月牙形。辐射带内的带电粒子，是太阳风、宇宙射线与高层大气相互作用而产生的高能粒子，它们在地磁场的作用下，沿磁力线作螺旋运动。
内、外辐射带
地球辐射带分为两层，形状有点像是被砸开成两半的核桃壳。离地球较近的辐射带称为内辐射带，较远的称为外辐射带，也分别称为内、外范·艾伦带。辐射带从四面把地球包围起来，而在两极处留下了空隙，也就是说，地球的南极和北极上空不存在辐射带。
第三条辐射带
地球辐射带是空间探测时代的第一项重大天文发现。1992年2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣布，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内、外范·艾伦带当中的位置，是由所谓的反常宇宙线——大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。
微重力
微重力又称为零重力，从严格意义上讲，应是零重量。由于太空和地球表面环境有很大的不同，地球表面为1克重力环境，而太空处于真空状态。在太空生活与工作的航天员，由于要长期处于这种微重力环境，吃、穿、住、行等都要适应这种状态。
微重力状态
当飞船围绕地球飞行时，由于重力变成了维持飞行的向心力，同时飞船对地球的反作用就是离心力，它与向心力大小相等方向相反，因此合力为零，于是重力表面上的效果消失了。实际上，重力不可能为零，所以称为微重力，即相当于地球引力的万分之一。
不一样的感觉
在微重力的情况下，人体所有与重力有关的感受器都发生了变化。失重时，人就会失去方向感，分不清上下左右。人体的重量消失了，行动起来身轻如燕，宇航员在飞船舱内可以自由地飘来飘去，也可以停留在空中。不过想要站稳却变得没那么容易了。
对人体的影响
失重时人体生理功能会发生改变，主要是血液重新分布，大量血液涌向上身，涌向头部、胸腔。失重时这种血液循环系统的变化使宇航员出现面部充血和轻微浮肿。由于流向上身的血液增多，使心、肺等血容量和压力升高，会引起一系列生理反应，宇航员排尿增多，口渴感降低，饮水减少，但随着航天时间的延长，血液循环系统会在新的压力容量关系下建立新的平衡，对人体健康不会发生影响。
微重力环境利用技术
科学家认为，在太空中用大功率的炉子可以使结晶材料熔化，并重新凝固，形成不产生畸形的纯净晶体，这在重力场中是办不到的。在微重力环境下，人们还可将不同比重的金属或非金属均匀地混合，获得新型合金材料；可以克服地面加工存在的组成不均匀和密度大等缺陷，生产出高质量、大直径的单晶体砷化镓等半导体材料；可以生产百分之百圆度的轴承滚珠等圆球工业产品。
国内微重力研究
我国微重力研究从1986年开始，虽比国外晚，但也取得了举世瞩目的成就，利用回收卫星进行过30多项材料科学和200多项生物学搭载实验。这些研究证明在微重力环境下，可获得晶体快速增长、无容器熔化、高质量合金、高纯度活细胞分离、泡沫金属、植物种子等，为空间制造业开辟了广阔前景。
太空制药
由于太空是一个微重力环境，不存在对流，不存在对药物纯度有影响的其他因素，因此在太空中制得的药要比在地球上制得的药的纯度高出许多来。这样高的生产效率必然导致成本的下降。目前药物提纯的方法多采用电泳法，其原理是让生物物质的溶液从两片带电的极板之间的槽流过，由于不同的生物物质在溶液中所带电荷不同，分子量不同，受到电场的作用力也不同，这样就能将各种物质分离开来。
太空生活
九天之外的太空是一个充满魅力的神奇世界。太空环境与地球环境大不相同，那里没有空气，没有重力，气温很低，还有强烈的太空辐射，是充满危险的地方。然而太空生活又是那么的令人神往，因为那里有无限的乐趣。在与外界隔绝的飞船密闭舱居住的航天员有着怎样迥异的生活呢？让我们细细品味他们饶有趣味且不乏惊险刺激的太空生活吧。
绅士般的吃
太空是失重的环境，航天员在密封舱里吃饭可得讲究了，一定要很有绅士风度。吃饭时，航天员必须先把脚固定在地板上，把身体固定在座椅上，以免飘动。面对可口的饭菜，千万别心急，端碗、夹饭、张嘴、咀嚼一连串动作都要协调。试想，端碗用力过猛，那饭菜绝对会飞出去的，尽管它没有翅膀。夹菜时眼睛要看准、夹稳，以免飘走。当航天员将饭菜送到口中后，就可以慢慢享受太空美食了。
站着都能睡
对于在航天器里的航天员来说，站着和躺着是没什么太大区别的。在失重的状态下，他们可找不到在地球上那躺着的感觉。在地球重力环境，人们习惯于把地心引力的方向定为“下”，把“天”的方向定为“上”，也就是人们常说的“脚踩大地，头顶蓝天”。但在失重环境中，可再也没有所谓的“上”、“下”了，大地估计只能出现在梦中了，因为他们是在天的怀抱中。对航天员来说，睡觉也就没有了“平躺”一说，站着，躺着，还是趴着都可以入睡。
洗脸和刷牙=麻烦事
如果谁敢在地球上说洗脸刷牙是麻烦事，我想他得到的回应大多是这个人真是个懒虫。可在太空中，航天员洗脸刷牙确实是麻烦事。他们首先得考虑如何防止水到处乱飘。他们的牙刷是特制的，刷牙时，用手指蘸上牙膏来回蹭几下，然后再用湿毛巾把牙齿擦干净刷牙就算完成。如果像地面那样刷，密封舱里一定会飘满牙膏泡沫的。在太空中洗脸，航天员就用湿毛巾擦一擦就可以了。
航天员的衣着
我们在媒体上看到航天员大都穿的是宇航服，一般航天员在航天器外的太空环境工作时需要穿上舱外航天服。其实航天员在飞行的各个阶段穿不同的服装。航天员在进入太空后，就可以穿上更为舒适的服装。裤子上有尼龙搭扣带，以便能够固定口袋或食品托盘。如果见到航天员穿短裤，不必吃惊哦！在航天飞机和国际太空站上他们只穿短袜，鞋子完全可以省去。航天员穿过的衣物都会密封在塑料袋内，带回地面处理，避免太空垃圾的产生。
长发不再下垂
长发不再下垂，而是膨胀飘逸在头上，与在地面触摸静电时的效果相像。身体出汗时，汗液不再向下掉落，而是在皮肤上积累起来，越积越厚。如果像在地面那样大小便，不但排泄物会四处飞溅，航天员身体也会在排泄过程中产生的反作用力的作用下游动和翻滚，后果难以设想。
最牛的杂技技术
假如你是杂技艺术家，到了太空你可就失去了引以为豪的杂技技术了。不是你不再拥有高超的杂技技术，而是在太空中因为失重的环境，每个人都是高超的杂技大师。他们可以像高明的杂技大师一样抛接鸡蛋、橘子等。在这里也不会有大力士了，航天员在这可以轻而易举地用手指顶起千斤之物，即使是小孩也一样能举起大力士所能举起的重物。太空真是一个很神奇的地方。
太空饮食
在太空失重状态下，所有的物品都失去了重量，变得可以随处飞扬，好像空气一样。在太空中的饮食很有讲究、也特别奇妙，航天员不可能像在地面上那样随意，不然可能因食物不能下咽而卡在食道中间，危及生命。因此，在航天事业中研究制造太空食品也是很重要的工作。
早期牙膏式食品时代
载人航天初期，专家担心在失重条件下，不易下咽，会堆积在咽喉，进入人身体后不易流动。因此，食品为高度浓缩、能吸食的流食，进入肠胃后能很快被吸收。又考虑到航天器空间十分有限，食品产生的残渣要少。食品被制成如牙膏状的包装，以挤食方式食用。
达到“小康水平”的中期食品
经过初期的飞行试验，专家发现在失重条件下，食物比较容易进入口腔，吞咽不存在问题。随后，对太空食品进行了改进，并且花样增多，做到4天不重样。典型食谱是鸡尾酒虾、鸡肉、蔬菜、方形面包、奶油布丁、苹果汁。航天员第一次使用餐具进餐是在1968年12月的阿波罗8号飞船飞行中。航天员将腿束缚住，像在地面吃饭时一样，每个人都就座进餐。牙膏式食品时代就这样一去不复返了，航天食品有了长足的进步。
种类繁多的太空饮料
太空饮料约有50种，都包装在有吸管的袋中。饮料袋内装入饮料粉，注水后，就可以通过吸管饮用。在吸管中部有一个封闭装置，防止饮料溢出。太空饮料主要是水果饮料、茶及咖啡。在太空中可以喝酒吗？答案是否定的。联盟号飞船上曾提供过用刺五加酿成的酒精饮料，在重大节日里还能喝到装在软管里的白兰地。不过在20世纪80年代，专家发现即使极少量酒精也会影响航天员的工作能力，从此就不再供应酒类了。
我的胃我做主
充分考虑到每个人的饮食习惯差异，工作人员在飞行前约8～9个月进行食品评估。航天员可以从提供的各种样品中选择喜欢的食物，大约在飞行前5个月航天员完成食谱的选择，当然，营养是必须要保证的。所以选择好的食谱要由营养学家进行营养分析，对不满足营养需求的食谱提出推荐意见，然后将食谱确定。之后提供给太空食品加工厂，工厂按照食谱加工食品，最后装载到航天器里。这种人性化的订餐，能够最大限度地满足航天员的饮食需求。
花样齐全的现代太空食品
随着航天科学技术的发展，载人航天经验的逐步增加，太空食品经过不断改造后，质量有了进一步的飞跃。目前，太空食品不仅品种繁多，而且花样齐全，从最初的10几种已经发展到了100多种，能做到一个星期食谱不重复。现代航天食品主要包括复水食品、热稳定食品、中等湿度食品、辐照食品、天然食品等五类。现在航天员的食谱非常丰富，像辣味烤鱼，奶油面包、豆豉肉汤，金枪鱼沙拉、酸奶，果脯、果汁等各种各样的佳肴都可以吃到了。
“太空厨房”
在太空中做饭也许是很美妙的事，不过太空厨房现在还不能全部满足航天员饮食的需要，尽管它是一大堆科技组装起来的一个奇迹。太空厨房不像地球上的厨房那么好用，但它是多用途设备，所有的膳食准备都在这里进行，厨房由注水站、烤箱和综合控制设备等组成，这些都发挥着重要的作用。
太空实验室
探索太空是为了更好地为人类服务，而科学是我们前进的不竭动力。航天员在太空中可以进行各种奇特的试验，甚至许多在地面上无法完成的试验在太空都可以完成。将人类的实验室搬到太空中去会极大地推动人类科学事业的进步。其实，太空试验和我们并不遥远，和我们的日常生活也是密切相关的。
极端物理条件——失重
失重的确给我们航天员带来不少麻烦，可失重这根本不会在地球上出现的极端物理条件，却给我们的一些太空试验创造了绝好的环境。失重下许多物理规律不同于重力环境。例如，由重力引起的流体的自然对流基本消除，扩散过程成为主要因素。利用失重条件，可以进行很多有益的研究。因此，好多国家都在大力开展失重物理、失重生物学和失重生命科学等领域的研究，同时还进行有关生产制造和加工工艺试验，大力开展失重应用和实验研究。
高质量的薄膜
高质量的薄膜主要体现在薄膜足够薄。地面上某些化学精制过程中，最终产品的纯度取决于过滤用的薄膜的质量，因此生产足够薄的薄膜就成了提高产品纯度的重要因素。可在重力条件下，微薄的自身质量成了极难克服的破坏力，薄膜的表面张力难以承受重力对其本身质量的作用，薄膜因此不能太薄。可在太空中就没有了重力的破坏力，可以制取极薄的和面积很大的薄膜，为地面生产廉价的高纯度化学制品创造了条件。
高超的材料加工工艺
许多在地面上无法完成的加工工艺，在太空中却可以完成。这类加工工艺的发展前景是十分广阔的。生产泡沫金属是太空材料加工工艺中又一个突出例子。在地面，只有那些具有高黏度的材料（如聚合物），才能形成泡沫结构。想让金属达到类似的效果在地面上是不可能的。可在无重力条件下熔融金属的黏度很低，就能形成泡沫。这种太空生产的泡沫金属多孔且质地均匀，用途很广，在加入金属须后，可以具有钢一样的强度。
完美的高纯材料
在地面上，容器（如坩埚）和空气使材料产生杂质，致使材料的提纯受到很大限制。在太空，可以不用容器冶炼，还可以利用广漠的宇宙高真空迅速地吸除气态挥发物、化合挥发的杂质和蒸气，制备出纯度极高的材料。
“玻璃金属和陶瓷”
利用太空的超低温，可以使熔融金属迅速冷却，使正常移动的原子和分子来不及完成它们有序的排列，生产出像玻璃一样的非晶态金属。这种玻璃金属具有独特的性能，它的强度可比超高强度钢高出1倍，它的硬度、韧性、抗腐蚀能力和磁学特性等性能都相当好。陶瓷是无机非金属材料，能够耐特别高的温度，有广泛的应用前途。
不同凡响的电子材料
小小的电子材料在我们现在的生活中扮演着重要的角色，它广泛地运用于计算机、医疗仪器、能源系统和通信系统等。太空也是高质量，不同凡响的电子材料诞生地。我们知道电子材料的性质直接取决于材料结晶和化学结构的完美程度。而在太空，重力引起的不利现象全部消失，晶体可以在悬浮状态下生长，个体大、位错密度小、无应力、纯度高。所以以电子材料为代表的失重材料科学研究也是太空实验的重要内容。
太空育种
太空是一个充满神奇魅力的地方，在这里会有许多奇迹发生，即便是玄妙的生命也不例外。起步于20世纪60年代的太空育种便是对生命之神的挑战。太空育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的农业育种新途径，是当今世界农业领域中最尖端的科学技术课题之一。太空育种揭开了许多生命的奥秘，也创造了太多的生命奇迹。
会有无数奇迹
太空育种和地球普通育种相比具有变异多、变幅大、稳定快，以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。这完全是生命的奇迹。这要归功于高真空、高能离子辐射、强磁场、高洁净的太空了。在这地面无法模拟的特殊环境中，农作物的变异率较普通诱变育种高3～4倍，育种周期较杂交育种缩短约1倍。目前世界上只有美国、俄罗斯和中国三个国家成功地进行了卫星搭载太空育种。相信未来还会有更多的奇迹诞生。
太空植物你敢吃吗
在地面上很普遍的西红柿、茄子、青椒、南瓜经过太空旅游后，就会摇身一变，大换个模样。这样的太空植物你敢毫无顾忌地吃吗？经科学家检测分析，可以非常负责地告诉大家：经过太空育种的水稻依然是水稻，青椒依然是青椒，并无外来生物基因导入与整合，物种没有发生本质的变化。太空育种与转基因有着根本的区别。所以当你看到篮球般的茄子不必当心，你可以放心食用。太空种子是安全种子，太空种子培育出的农作物是健康食品。
向太空进军的太空育种
太空环境蕴藏着极其丰富多样的资源。太空育种是将植物种子带到太空，在太空进行多种实验后带回地面，经过几代繁殖、观察、寻找新的有益的突变类型，从而培养粮食、蔬菜、水果和其他农作物新品种的过程。太空育种是利用太空资源的一次成功的尝试，这一选育良种的新手段，具有不可低估的经济效益和社会效益。
太空工厂
太空建立工厂，是航天技术发展的一个目标。太空拥有微重力、高真空、超洁净和丰富的太阳能等宝贵资源。在太空工厂里有助于人类进行更广泛领域的新材料加工，细胞、蛋白质晶体的生长与培养，还能生产出更多更有价值的新物质。
生产任务的类型
未来的太空工厂生产任务分两种类型。一是利用零重力、高真空的空间环境，生产地球上急需的优质大型单晶体、火箭和航天器用的高强度复合材料、光学仪器用的高级玻璃、原子反应堆用的耐高温金属材料及高纯度药品等。二是开发月球或其他行星上的原材料，生产空间用的大型结构，如光学与射电天文观测仪器、远空间研究实验室、太阳能发电站和永久性空间住宅等。
提高晶体的完善性
20世纪70年代，美国在“天空实验室”上的试验表明，天上生产的单晶体可比地面上的大10倍。用这种大型、高质量的单晶体制作成单片晶体的计算机，有利于提高计算机的可靠性、存储容量和运算速度。大型高质量单晶体用于固体激光器中，可大大提高功率。
生产“陶瓷金属”
太空环境中的微重力、真空、无菌等条件可以创造出无数奇迹。在地面工厂熔炼合金，由于金属成分的密度不同，重金属会下沉，使炼出来的合金内部成分不均匀。可是在太空中，地球重力几乎觉察不到，连陶瓷粉末也能和镍融合在一起，形成耐高温、超硬度的“陶瓷金属”。
小航天员手册
利用外太空进行商业化活动，是人类文明发展的必然趋势，在未来十年内，人类或许将登上月球以外的其他小行星。美国航天界曾预言，在不久的将来，将有在地球与近地轨道之间航行的新型航天货运客机问世，把在太空中生产的新材料运回地面。
药品的生产
外太空环境的奇特性不光在集成电路、农业育种等领域得到广泛利用，它同时也为生物材料加工提供了更高更快的分离纯度和速度，由此人们可以生产出大量新的高纯度的珍贵药物，癌症、艾滋病等现代医学尚未攻克的疾病或许有望不再成为绝症。
航天产业
航天应用产生了航天产业，这个产业是一个集各项高科技于一体的尖端产业，它的发展不仅可以使太空成为人类理想的超级旅游基地、超级生产基地，还可以成为超级科研基地等。这对带动科学技术发展和国家综合实力提升有不可代替的作用。
太空农业
与普通蔬菜相比，“太空蔬菜”营养含量更高，很好种、抗寒、抗虫、抗病毒、抗旱、抗涝、抗病能力明显增强，且亩产量大。迄今为止，太空育种已经为人类带来40亿千克太空粮食。可见，利用太空的特殊环境，可以使我们的农业发生革命。
太空旅游业
很多人都对太空旅游热情高涨，据一项调查表明，60％的美国人、70％的日本人和43％的德国人都希望有朝一日能够到太空中去玩一趟。有20％的美国人愿意花费4年的收入进行一次为期6天的月球之旅。
太空工业
发展太空工业，可以制造出地球上的传统工业、制造业难以匹敌的高品质的工业产品，所以，很多科学家把太空看做是获取新工业材料、新生物制品的理想生产基地。“物以稀为贵”，“物以精为贵”，太空工业有着非常广阔的发展前景。
小航天员手册
录像机和尿不湿是航天技术转化为民用中最典型的例子。美国人为了拍摄航天员登月过程专门开发了录像机，该技术民用后迅速形成一个利润丰厚的产监。而尿不湿最开始也是为航天员服务的。
“阿波罗”的贡献
美国的“阿波罗”登月计划耗资240亿美元之巨，但这个计划为美国培养了一代高水平科学家。这些科学家的相关科研成果转化为民用后，市场回报高达1：9！
移民月球
随着对月球了解的增多，人们对月球的希望也越来越多。1989年，在纪念人类首次登月20周年之际，当时的美国前总统布什曾宣布，美国要在2005年之前在月球上建立一座科学基地。虽然这个计划现在还未能实现，但越来越多的国家已经开始了探月的计划，相信在不久的将来，人类到月球上生活的愿望会有实现的一天。
“斯马特”1号的发现
2005年，欧洲“斯马特”1号探测器在月球上发现了一个可以建立人类定居点的地方。它在月球北极附近，位于以英国探险家沙克尔顿名字命名的一座环形山的边缘。那里有生产太阳能所需的充足阳光，而且其位置非常靠近一个很可能储存着深冻冰的永久性阴影区。
登月之后
在登上月球后，人类将利用太阳能和月球的冻水制造氧气和氢气，这是火箭的两种最基本燃料。如果月球上的太阳能收集器面积足够大，它甚至可以用微波的形式将能量传送回地球。到2050年，月球基地有望首次将能量传送回地球。月球同时还可能成为人类的原材料基地，如铝、钛、镁、硅、铁以及碳等许多物质，很大一部分将会来自月球。
移民月球计划
美国早已提出了移民月球的计划，初步设想是在月球南极建立开发中心，所需材料则直接取自月球。由于月球土壤中铝和铁含量丰富，因而移民区的主要建材为铝和铁。采得的矿石运到月球南极一处环形山进行冶炼，冶炼所需能源来自太阳能电池板。由于月球土壤五分之一的成分是硅，美国航天专家还计划利用硅等原料制造一种形似玻璃的气凝胶，这种轻质材料既可用于防太阳辐射，又可作为房屋的保温材料。目前，美国马歇尔航天中心和约翰逊航天中心的研究人员共同合作，已最终敲定如何实施移民月球的方案。
固定的月球基地
固定式的基地可以是帐篷式的、充气式的，也可以是框架结构的；可以建在露天、建在开掘的隧道里，也可以建在陨石坑里或月球溶洞中；可以用金属建造，用混凝土建造，用月球上的玄武石建造，也可以用玻璃纤维增强材料建造。这种同定基地的设施要相对完备一些，除了居住舱、实验舱、服务舱外，还要建立起能源供应系统、地月通讯系统等。
月球城堡
随着月球开发利用进一步发展，最终会建立月球城堡供人们居住，那里会有月球人生活区、能源加工厂、动植物培育场，有科学实验园区、月球医疗中心、月球文体中心，还可能有地月机场、星际探测基地和月球军事基地；在那里生活工作的会有宇航员、科研人员和大量机器人，也有长年在此工作的“月球人”、短期来此考察旅游的地球人；天天都可能有月球飞船起降，送来地球上的乘客和物品，同时带回月球上的乘客和物品；会经常有星际探测器和。各类卫星从探测基地发射，去探测宇宙深空的奥秘等等。
定居火星
航天探测表明，早期的火星气候曾很炎热，大量的液态水汹涌澎湃，大气密度是现在的10～50倍，这与现在的地球环境相差无几，而比早期地球环境可能更优越。地球可以成为绿色行星，火星为什么不能呢？所以一些科学家提出了去火星居住的设想，一些太空美术家则描绘了一幅幅火星未来生活的美丽图景。
火星概况
火星比地球小，体积为地球的15％，质量为地球的11％，表面重力为地球的38％。火星有稀薄的大气，95％是二氧化碳，还有3％的氮，大气密度约为地球大气的1％。火星每24．63小时自转一圈，并在一条椭圆轨道上绕太阳公转，周期为687天，因而与地球一样，有四季分明的气候，冬季最低温度为零下125℃，夏季最高温度为22℃，平均气温零下63℃。
火星水资源
科学家一直认为，火星上可能有水。迄今探测发现的大量水流痕迹，至少说明火星上曾经有过滔滔大水。一旦在火星上找到水源，到火星上居住的愿望不说指日可待，也很可能先于到月球。因为那样一来，在火星上建立密闭生态循环系统要比在月球上容易得多、经济得多。如火星上有大气，密闭要求要低得多；火星大气可以降低辐射强度等。火星上的阳光也能满足动植物生长发育的需要。现在欧美和日本在每次火星冲日前后，都要发射火星探测器，其主要目的就是探寻火星上水的踪迹。
火星上的宝贵资源
火星上的宝贵资源使人类在火星生活的梦想有可能成为现实；火星上的绿黏土和火山灰有利于植物生长；火星大气中有足够的二氧化碳气体，可提高植物光合作用的效能，使农作物获得比地球上更大的丰收；火星上到处都是氧化铁等氧化物质，可还原出氧气来；火星上有火山活动和水流冲击形成的各种金属富矿，这比散布在土石中的月球金属元素优越得多。
绿化火星
火星要能够完全适合人类居住，最根本的办法就是绿化火星。绿化火星的关键在于提高火星表面的大气温度，以及增加氧气浓度。着名天文学家和科普作家卡尔·萨根则建议制造黑色尘埃云，因为这可以产生温室效应。这样在温度提高以后，火星两极和地表下的冰冻水就可以逐渐融化。这不仅可以在地表上出现液态水，还可汇集成几百米深的液态水的海洋，发展海洋生物。
惊人的计划
对于人类来说，最重要的是要让火星上生成人类赖以生存的氧气。全球火星协会的创始人、科学家罗伯特·祖柏林认为，火星上出现氧气的这个过程只要大约1000年时间就可以完成。性急的“火星人”甚至设计好了未来火星共和国的国旗，旗帜的颜色是红绿蓝。
“火星之旅”有了新方法
宇宙中的强辐射是火星之旅的一大阻碍。最近，美国宇航局先进概念协会开始投资研究一个让宇航员躲避太空辐射的离奇新方法：让宇航员们在一颗飞往火星的小行星上挖一个洞穴，通过寄居洞中的方法躲避宇宙辐射，宇航员们可以搭乘这颗小行星前往火星。
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