不过，在载人航天器发展完善起来之后，人类的这些梦想全都实现了。所谓的载人航天器，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。
翱翔在宇宙之间的载人飞船
人类载人航天事业起步于20世纪50、60年代。1961年4月12日，27岁的苏联航天员尤里·加加林乘坐人类第一艘载人飞船“东方1号”在离地面181000米的轨道上，绕地球飞行一周，108分钟后安全返回地面，揭开了人类载人航天的历史篇章。
载人飞船，又称宇宙飞船，即用多级火箭做运载工具，从地球发射的可在宇宙飞行并安全返回的一次性使用的载人航天器。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个月。
人类翱翔太空之翼——载人航天器载人飞船一般由三部分组成，第一段为推进舱，也称服务舱，为飞船提供电源、动力支持；第二段为返回舱，为飞船航天员升空和返回时提供安全可靠的环境支持；第三段是轨道舱，为有效载荷的各种科学实验提供保障。
载人飞船具有多种用途，主要有：进行近地轨道飞行，试验各种载人航天技术，如轨道交会对接和航天员在轨道上出舱、进入太空等活动；考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响，发展航天医学；进行载人登月飞行；为航天站接送人员和运送物质；进行军事侦察和地球资源勘测；进行临时性的天文观测等。
迄今为止，苏联/俄罗斯、美国先后研制了6个系列的载人飞船：“东方号”“上升号”“联盟号”“水星号”“双子星座号”和“阿波罗号”，并且正在加紧研制新一代的航天器“奥赖恩号”。
“东方号”载人飞船
“东方号”是苏联最早的载人飞船系列。飞船由乘员舱和设备舱及末级火箭组成，总重617吨，长735米。 乘员舱呈球形，直径23米，重24吨，外侧覆盖有耐高温材料，能承受再入大气层时因摩擦产生的摄氏5000℃左右的高温。乘员舱只能载一人，有三个舱口，一个是航天员出入舱口，另一个是与设备舱连接的舱口，再一个是返回时乘降落伞的舱口，航天员可通过舷窗观察或拍摄舱外情景。航天员的座椅装有弹射装置，在发生意外事故时可紧急弹出脱险，在飞船下降到距离地面7000米的地方，航天员连同座椅一起弹出舱外，并张开降落伞下降，在达到4000米高度时，航天员与座椅分离，只身乘降落伞返回地面。设备舱为顶锥圆筒形，长225米，重227吨，在飞船返回大气层之前，与乘员分离，弃留太空成为无用之物。
“东方号”载人飞船发射升空“东方号”载人飞船打开了人类通往太空的道路。1961年4月12日，加加林乘“东方1号”飞船环绕地球飞行一周，成为进入太空的第一人。“东方 2 号”创造了绕地球飞行 17 圈的记录，在轨道上进行了两次编队飞行。第二次编队飞行，在太空持续了3昼夜，苏联女航天员捷列什柯娃参加了这次飞行，她是世界上第一位上天的女性。和捷列什柯娃一起飞行的另一名航天员贝科夫斯基，首创了空间飞行119小时的纪录。
从1961年4月到1963年6月，苏联共发射了6艘“东方号”系列飞船。
“上升号”载人飞船
苏联“上升号”载人飞船
“上升号”载人飞船是以“东方号”飞船为基础改进而成的。飞船重532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。航天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。计划的主要目的是试验载多人的飞船系统，继续考察航天员在太空中的工作能力，以及考察航天员之间相互配合的能力。
“上升号”一共只发射了2艘。1964 年10月 12日发射的“上升1号”载3名航天员在太空飞行了24小时17分钟，3位航天员完全处于自由状态，不管工作、饮食、休息，都不扎上皮带，以充分体验失重状态对人体机能的影响。1965 年3月18日发射的“上升2号”载两名航天员在太空飞行了26小时2分钟，其中一位航天员穿上了特制的航天服，在宇宙空间自由飘动，最远飘离飞船5米。
“联盟号”载人飞船
“联盟号”是苏联/俄罗斯使用时间最长的载人飞船系列。它分为“联盟号”、“联盟T”、“联盟TM”和“联盟—TMA”几个发展阶段。
“联盟号”于1967年4月23日首次发射，能载3名航天员，长9米，最大直径272米，航天员活动空间9立方米，发射重量6600千克，着陆重量3000千克，具有轨道机动、交会和对接能力，可为空间站接送航天员，又能在对接后与空间站一起飞行，是苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。
太空中飞行的“联盟号”“联盟T”飞船于1980年6月5日首次发射。飞船能乘坐3名航天员，设计寿命14天，总长度75米，最大直径27米，航天员活动空间9立方米，总重量6850千克，总推进剂700千克。“联盟T”飞船，也可无人飞行，从1979年12月至1986年3月共发射了15艘。
“联盟TM”是“联盟T”的改进型，改进主要涉及飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统。飞船长约7米，最大直径27米，太阳电池翼翼展107米，生活舱总容积约103米，起飞质量7070千克，返回质量约2900千克。
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2002年4月底共发射了34艘，其中“联盟—TM—1”为不载人试飞。
由于俄罗斯的航天员身高一般比美国航天员矮，为满足建造“国际空间站”的需求，应美国的要求，俄罗斯对“联盟TM”飞船进行了改进，改进后的“联盟TMA”飞船于2002年10月29日升空，从而可以运送个子更高、体重更重的航天员。
“联盟TMA”飞船承担着为国际空间站运送航天员和物资的重任。
“水星号”载人飞船
“水星号”是美国第一个载人飞船系列，主要目的是试验飞船各系统及失重对人体的影响。飞船总长约29米，底部最大直径186米，重约13～18吨，由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成。
美国“水星号”载人飞船从1961年到1963年，美国共发射了6艘“水星号”系列载人飞船。1961年5月，第一艘“水星号”飞船进行了载人亚轨道飞行，开始了美国的载人航天历程。1962年2月，第3艘“水星号”进行了首次载人轨道飞行，美航天员约翰·格伦成为继加加林之后第二个进入太空的人。
“双子星座号”载人飞船
美国第二代载人飞船“双子星座”“双子星座号”系列飞船是美国的第二代载人飞船，主要目的是在轨道上进行机动飞行、交会、对接以及实现航天员舱外活动，为阿波罗飞船登月做技术准备。
“双子星座号”飞船形状与水星号飞船相似，基本呈圆锥—钟形，全长57米，底部最大直径3米，重约3～3.9吨。
从1964年到1966年，美国共发射了12艘“双子星座号”系列载人飞船。在1965年6月发射的双子星座—4号飞船上，怀特出舱21分钟，成为美国完成首次太空行走的航天员。
“阿波罗号”载人飞船
美国的“阿波罗”计划是人类第一次登上月球的伟大工程，始于1961年5月，结束于1972年12月，历时11年7个月。“阿波罗”计划的目的是把人送上月球，实现人对月球的实地考察，并为载人行星探险做技术准备。
“阿波罗11号”航天员“阿波罗”飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成，发射上升段时还有救生塔。飞船总重量约50吨，高约16米，连同救生塔约25米。其中指挥舱为圆锥形，高35米，底部直径39米，重约6吨；服务舱是一个直径为39米，高76米的圆柱体，重约25吨；登月舱高69米，宽43米，质量14吨。
1968年10月，第一艘载人的“阿波罗—7号”飞船发射升空。在此之前，“阿波罗”计划中只做了不载人的飞行试验。“阿波罗11号”宇航员从“阿波罗—7号”到“阿波罗—18号”，美国发射了12艘“阿波罗”载人飞船。其中1969年7月16日发射的“阿波罗—11号”于7月20日实现了人类历史的首次登月，1971年7月26日发射的“阿波罗—15号”飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个“阿波罗”计划中，共有6次登月成功，12名航天员登上月球。
“奥赖恩”载人飞船
2006年8月31日，美国国家航空航天局正式宣布，选定洛克希德—马丁公司为其设计、制造名为“奥赖恩”的新一代载人航天器，送航天员重返月球乃至登陆火星。此举也标志着美国新一阶段载人航天计划正式启动。
美国“奥赖恩”载人飞船“奥赖恩”在英文中是“猎户星座”的意思，猎户星座是天空中最明亮的星座之一，是大家十分熟悉而且极易辨认的星座。2010年，“奋进号”、“阿特兰蒂斯号”和“发现号”航天飞机都退役，“奥赖恩”成为美国载人太空探索的主要工具。
新设计的“奥赖恩”融入了计算机、电子、生命支持、推进系统及热防护系统等领域的诸多最新技术。它的外形为圆锥状，这种形状被认为是航天器重返地球大气层时最为安全可靠的外形设计。
“奥赖恩”的内部空间比40年前的“阿波罗”飞船大25倍，最多可容纳6名航天员。它的首次亮相飞行将不晚于2014年，届时航天员将乘坐它飞往国际空间站。接下来在2020年之前，“奥赖恩”将首次执行飞往月球的任务。
在实现登月后，“奥赖恩”还将飞往火星，但目前需要解决的是发动机燃料问题。“奥赖恩号”目前使用的是传统的自燃式液体燃料，如果条件成熟，未来飞往火星的飞船将使用甲烷当燃料，一方面推力更大，另一方面这种燃料可以由航天员在火星上提取制造。
知识点
航天器使用的燃料
将航天器发射升空，或回收至地球，都需要为其提供动力。像汽车需要加油一样，航天器也需要加入燃料，才能正常运转。航天器所使用的燃料多种多样，大体上有液氢和液氧、甲烷和液氧、核燃料。也有几种燃料混合使用的。近年来，处于经济和环保的考虑，科学家逐渐将目光转向了太阳能，各种太阳能装置也在航天器上得到了应用。不过，单纯依靠太阳能将航天器发射上天，目前技术还不成熟。
值得一提的是，目前在航空方面，已经有单纯依靠太阳能飞行的太阳能飞机问世了。相信在不久的将来，这种飞机就可以投入商业化运营了。
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”飞船经过多年充分的研究论证，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，中国“神舟号”太空飞船系统复杂，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”飞船全长886米，最大处直径28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。
返回舱是载人飞船惟一返回地球的舱段，飞船起飞、上升到入轨及返回着陆时，航天员都在返回舱内。“神舟号”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。
“神舟号”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电池翼，为飞船提供所需的电能。加上轨道舱上的两个太阳电池翼，“神舟”飞船上共有四个太阳电池翼。
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圈后顺利按照预定程序返回，并准确着陆。其后，“神舟2号”至“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。
中国“神舟5号”太空飞船太空航行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2008年北京奥运会会徽旗、一面联合国旗、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25米；飞船返回非常安全，这方面已经进行过全面的测试。
在飞行中，航天员进入了轨道舱，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。
空间站是人类在太空的基地
人类并不满足于在太空作短暂的旅游。人类希望可以在太空建立供长期生活和考察的基地，那么这就需要建立空间站。空间站是一种在近地轨道长时间运行，可供多名航天员在其中生活工作和巡访的载人航天器。小型的空间站可一次发射完成，较大型的可分批发射组件，在太空中组装成为整体。
随着航天技术的不断进步，在太空建立新居所的技术日趋成熟。到目前为止，在太空建成的空间站共有10个，包括苏联（俄罗斯）的7个“礼炮号”空间站、1个“和平号”空间站、美国的1个“天空实验室”和1个国际空间站。
“礼炮”号空间站
苏联一共发射了7个“礼炮”号空间站。1971年4月19日，苏联发射了世界上第一个空间站——“礼炮1号”，太空飞行进入了一个新阶段。
苏联“礼炮号”空间站“礼炮1号”空间站由轨道舱、服务舱和对接舱组成，总长约12.5米，最大直径4米，总重约18.5吨，可居住6名航天员。站上装有各种试验设备、照相摄影设备和科学实验设备。“礼炮1号”空间站在太空运行6个月，相继与“联盟10号”、“联盟11号”两艘飞船对接组成轨道联合体，完成任务后于同年10月11日在太平洋上空坠毁。航天员在它上面连续停留的时间最长为63天。
“礼炮2号”至“礼炮5号”属于第一代空间站，它们每个重量约19吨，长16米，只有一个对接口，可与“联盟号”载人飞船对接。第二代“礼炮6号”和“礼炮7号”空间站对接口增加到两个，可分别与载人和载货用的飞船进行对接。
苏联的前6个空间站于1973年至1982年间发射，最后一个即“礼炮7号”在1991年坠落到地球。
“天空实验室”空间站
1973年5月14日，美国在肯尼迪宇宙中心发射的第一个轨道空间实验室，是人类迄今向近地轨道发射的人造天体中重量和容量最大而又最复杂的一个。“天空实验室”全长36米，最大直径6.7米，总重约80吨。
“天空实验室”通过两次发射对接而成，由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”飞船五部分组成。运载火箭先是将在地面装配好的工作舱、过渡舱、对接舱和太阳能望远镜送入轨道，随后再把乘有航天员的“阿波罗”飞船送入轨道，使飞船和对接船对接，组成完整的实验室。
美国的“天空实验室”空间站自1973年5月到1974年2月，空间站先后接纳过3批航天员，每批3人，在空间站分别工作了28天、59天和84天，进行了270多项研究实验，包括观察太阳和科胡特克彗星、从熔化的金和锗的混合物中制造超导体，拍摄了18万张太阳活动的照片，4万多张地面照片。
1979年7月11日，地面操作人员向天空实验室发出最后一次指令，使它安全地飞过北美大陆上空人口稠密地区，然后返回地球。天空实验室接到指令后，穿过大气层，最后化成无数碎片，坠落在澳大利亚西部地区和南印度洋。至此，它在宇宙空间运行了2246天，绕地球34981万圈，航程达14亿多千米。
“和平号”空间站
苏联“和平号”空间站最著名的也是功勋卓著的空间站当属苏联于1986年2月20日发射的“和平号”空间站。
“和平号”空间站是当时世界上重量最大、载人最多、寿命最长、技术最先进、在轨工作时间最长的空间站，也是世界上第一座采用多舱段组合方式的空间站。它使过去的“一居室”变成所需的“多居室”，扩展了航天员的活动空间。“和平号”全长13.13米，最大直径42米，重21吨，由工作舱、过渡舱、非密封舱3个部分组成，共有6个对接口。
从1986年第一个舱段进入轨道后到2001年的15年中，它绕地球飞行了近8万圈，行程35.2亿千米，先后102次与“联盟TM号”、“进步号”和美国航天飞机等运载工具对接过，接待过12个国家的135名航天员。航天员们在“和平号”上开展了天文观测、空间生命科学、空间加工工艺、新材料和生物产品的制备等多个领域的16500次科学实验和研究。
“和平号”的原设计寿命为5年，但它在太空运行了15年，超期服役了10年，于2001年3月23日在人工控制下葬身南太平洋。全世界的航天界人士都为之惋惜，人们将会记住它为载人航天事业所作出的巨大贡献。
国际空间站
国际空间站1984年，美国提出建立国际空间站，欧空局及日本、加拿大等国纷纷响应，并于1988年正式加盟这个计划，把它命名为“自由号”空间站。由于这一计划在当时受到政治、经济、技术等方面的制约，反对“自由号”空间站的呼声日益高涨，甚至险些被取消。后来，以美国为首的“自由号”空间站合作伙伴邀请俄罗斯加盟，在原“自由号”空间站和“和平2号”空间站的基础上，联合建造“阿尔法”国际空间站，也就是现在的“国际空间站”。
就这样，由美国和俄罗斯牵头，联合欧空局11个成员国（即德国、法国、意大利、英国、比利时、荷兰、西班牙、丹麦、挪威、瑞典和瑞士）、日本、加拿大和巴西（1997年加入）等16个国家共同建造和运行的国际空间站诞生了。国际空间站成为迄今最大的航天合作计划。
国际空间站主要结构是：基础桁架（用来安装各舱段、太阳能电池板、移动服务系统及站外暴露试验设施等）、居住舱、服务舱、功能货舱、多个实验舱、3个节点舱、能源系统和太阳能电池帆板、移动服务系统。
国际空间站航天员出舱工作国际空间站计划分三阶段进行：
1994年至1998年为第一阶段——准备阶段。目前已顺利完成第一阶段的任务，主要进行了9次美国航天飞机与俄罗斯“和平号”空间站的交会对接，取得了宝贵的经验。
1998年11月20日，国际空间站的第一个组件——“曙光号”功能货舱（美国出资，俄罗斯制造）发射成功，标志着国际空间站正式进入第二阶段——初期装配阶段（1998-2001年），主要内容是建立国际空间站的核心部分，使空间站拥有初始的载人能力（3人）。
第三阶段（2000-2005年）为最终装配和应用阶段。国际空间站建成后，可载6人，工作寿命为15～20年。
国际空间站作为科学研究和开发太空资源的手段，为人类提供了一个长期在太空轨道上进行对地观测和天文观测的机会。
国际空间站项目于1998年正式开始建设，如今空间站已经运转11年，按其设计寿命可服役至2018年。
知识点
太阳望远镜
太阳望远镜是专门用于太阳观测，是用途特殊的光学望远镜。日冕是太阳周围一圈薄薄的、暗弱的外层大气，它的结构复杂，只有在日全食发生的短暂时间内，才能欣赏到，因为天空的光总是从四面八方散射或漫射到望远镜内。
1930年第一架由法国天文学家李奥研制的日冕仪诞生了，这种仪器能够有效地遮掉太阳，散射光极小，因此可以在太阳光普照的任何日子里，成功地拍摄日冕照片。从此以后，世界观测日冕的活动逐渐兴起。日冕仪只是太阳望远镜的一种，20世纪以来，由于实际观测的需要，出现了各种太阳望远镜，如色球望远镜、太阳塔、组合太阳望远镜和真空太阳望远镜等。
航天飞机设计思想的形成
自第一颗人造卫星发射以后，苏、美等发达国家的航天事业如雨后春笋般地发展起来，收益越来越显著，发射越来越频繁。但发射这些航天器用的运载火箭十分昂贵，而且不可回收，巨大的耗资严重限制了航天事业的蓬勃发展。因此，发展一种可重复使用的运输系统，以降低航天费用，成为继续发展航天事业的迫切需要。
早在20世纪30年代初，奥地利维也纳人赫费特、瓦里尔和桑格尔等曾提出用火箭发动机作动力装置的飞机，试图使用这种火箭在高空进行高速飞行，并形成以这种飞机进行空间飞行的设计思想。这也可以看做是航天飞机的早期设计思想萌芽。
这种火箭飞机不仅要飞离地球，而且还要能返回地面，可以重复使用。虽然这是一种更经济和全面的设想，但由于当时技术条件的限制，这是根本无法实现的。不过，发展一种可重复使用的火箭飞机，飞向宇宙空间的思想却从来没有被放弃过，研究工作也从未间断。
航天飞机
第二次世界大战前夕，一些国家出于军事上的需要，许多设计师为了使飞机达到更大的高度和速度，曾试用火箭发动机作为飞机的动力装置。例如，1939年德国工程师布劳恩利用以过氧化氢和甲醇作推进剂的火箭发动机，研制了HE—178型火箭飞机，时速曾达到850千米。苏联也曾于1939年设计过RP—318型火箭滑翔飞机。这类有人驾驶的火箭飞机的设计，都可以看做是对于发展可重复使用的载人空间运输系统的一种有益的尝试和促进。
二战期间，德国曾计划给V—2火箭配置上机翼，以制成一种自动控制的A—9型火箭飞机。另外，还设计了A—10型两级火箭飞机。其第一级就是带机翼的A—9型火箭飞机，它可以使第二级火箭达到能在35分钟内飞行4000多千米的速度。在这两项设计尚未实现时，战争就结束了。有关的研制人员都先后到了美国和苏联，其中著名的火箭设计师布劳恩到了美国。
二战结束后，论述有关可重复使用火箭飞机的设计思想更加活跃，参加的科学家和工程师也越来越多。
1946和1947年间，由美国贝尔公司设计的X—1型火箭飞机进行首次超音速飞行。
1947年，美国就曾报道过一种往返月球的两级可回收的空间运输系统。
1952年，在美国的德国科学家布劳恩全面论述了大型可重复使用的助推器的概念。1954年，美国空军正式开始资助这项研究并取名为“保米计划”，1957年在上述研究的基础上又形成了一个“轨道再入滑翔机”的计划，即所谓的“戴纳—索尔计划”，它的目的就是用火箭助推剂将滑翔机送到大气层以上，返回时利用滑翔无动力着陆。
实际上，这已体现了航天飞机的一些设计思想，但由于当时技术力量所限，根本无法将其实现。
航天飞机进入60年代，欧洲许多国家对发展航天飞机产生了浓厚兴趣，并希望与美国合作，但此时美国正全力以赴地开展登月计划，无暇旁顾，失去财力和技术支持的航天飞机研究只能陷入停滞。
直到1972年，美国才正式启动航天飞机计划，经过对方案的论证及研制经费、技术能力和时间的权衡后，最终选择了一个两极式、部分可重复使用的航天飞机的折中方案，并将其作为70年代美国航天计划的重点。
1981年4月12日美国东部标准时间上午7点零398秒，世界上第一架实用的航天飞机“哥伦比亚号”从肯尼迪空间中心的39A发射台上起飞，在三台主发动机和两台助推发动机高达340万千克的推力下，轨道器稳稳地进入2413千米高的圆形轨道。“哥伦比亚号”绕地球飞行了36圈后，于14日安全返回大气层，并着陆成功。
这次的首发成功，标志人类载人航天进入了一个新纪元。
知识点
音速与超音速
声音的速度会因为气温的不同或气压的不同，而有所不同。那么，人们是如何定义音速和超音速的呢？人们把声音在15℃的空气中的速度，即340米每秒规定为物理学上的音速，大约是1224千米每小时。
超音速是指速度比340米每秒大的状态，比这个速度小的速度称作亚音速，等于340米每秒的速度为穿音速。
音速的单位是马赫，如果超音速飞机的飞行速度是25马赫，那就是340米每秒乘以25，等于850米每秒。
航天多面手——航天飞机
航天飞机是以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可以部分重复使用的航天器。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外贮箱三大部分组成。从功能上讲，航天飞机能够用于人造卫星等有效载荷的发射，能够像飞船一样搭载航天员进行航天飞行，能够像小型空间站那样开展各类空间科学研究与实验，因此它同时具备运载火箭、宇宙飞船、空间站的功能，因而被称为航天多面手。
在综合了上述各类发射工具和航天器能力之外，它还具有一些独特的能力，比如一次发射载荷的数量更多，一次承载航天员人数比飞船更多；能够处于常备状态，可以迅速发射以应对轨道上的突发事件；对航天员的要求降低，使普通人也可参加航天飞行；能够为长期性空间站提供更好的服务，等等。
20世纪七八十年代，美国、苏联、法国和日本等国相继开始研制航天飞机，但由于技术和资金等原因，至今只有美国成功建造，并实际执行了太空任务，其中“企业号”为样机，另外有5架工作机，分别是“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“阿特兰蒂斯号”和“奋进号”。
“企业号”航天飞机
首次航天飞机发射前20个月1976年9月17日，人类历史上第一架航天飞机被拖出了罗克威尔的帕玛戴尔总装大楼。这架编号为OV—101、取名“企业号”的航天飞机是美国航天飞机计划中第一架原型机。
“企业号”航天飞机长37.2米，宽23.8米，高174米，空重72.6吨，载荷舱长18.2米，宽4.6米，能将29.5吨重载荷送上370至1110千米高的空间轨道，并可从空中带回1.45吨重载荷。在具有辅助电源的前提下，“企业号”可在太空停留30天，并可执行各种太空使命。
但实际上它是一个纯粹的测试平台，没有发动机，没有设备，没有任何功能。本来“企业号”是准备作为“哥伦比亚号”之后的第二架航天飞机的，但是后来美国国家航空航天局发觉改装测试平台STA—099（后来的“挑战者号”）更划算，而后来“奋进号”又被建造出来，“企业号”就再也没有上天的机会了。
在加利福尼亚肯尼迪空军基地的研究中心里，“企业号”被用于各种ALT（返回及着陆）测试，包括被一台波音747飞机背负运输的飞行测试，以及后来自由飞行的着陆测试。在ALT测试以后，“企业号”还被竖起来，装配好燃料箱和助推火箭，在发射状态下进行测试。
尽管“企业号”航天飞机从未飞上太空，但在它身上所得到的宝贵试验数据，为其后的第一架实用航天飞机“哥伦比亚号”的顺利升空奠定了基础。
“企业号”在完成了测试使命后，被收藏在史密桑尼亚协会的博物馆里，直到2003年“哥伦比亚号”航天飞机失事，“企业号”上的玻璃瓦才又被拆下进行测试，以调查“哥伦比亚号”的失事原因。
“哥伦比亚号”航天飞机
美国“哥伦比亚号”航天飞机1981年4月12日首次发射，是美国最老的航天飞机。截至到2003年1月16日，“哥伦比亚号”共飞行了28次。
美国“哥伦比亚号”航天飞机它的名称来自于一位美国船长罗伯特·格雷的单桅帆船。1792年5月11日，格雷和他的船员穿过了河口宽达1000英里的危险沙洲，到达了今天的东南哥伦比亚、加拿大和华盛顿—俄勒冈的边界，这条河流从此便由此船命名。格雷是第一个完成环球航行的美国人，他和他的船员驾驶着“哥伦比亚号”满载着水獭皮到达了法国、中国，又回到了波士顿。
后来又有其他的船使用这个名字，所以“哥伦比亚号”传播开来，以至于“阿波罗11号”飞船登月计划中的指令舱也起名为“哥伦比亚”。
“哥伦比亚号”机舱长18米，能装运36吨重的货物。它的外形像一架大型三角翼飞机，机尾装有三个主发动机和一个巨大的推进剂外贮箱，里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料。它附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道。外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。整个组合装置重约2000吨。
在返航时，它能借助气动升力的作用，滑行上万千米的距离，然后在跑道上水平降落。在滑行中，它还能向两侧方向作2000千米的机动飞行，以选择合适的着陆场地。
美国航天员和一名以色列航天员2003年2月1日，“哥伦比亚号”航天飞机在代号STS—107的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系，并且在不久后被发现在德克萨斯州上空爆炸解体，机上7名太空人全数罹难。这是继1986年“挑战者号”爆炸后，美国发生的第二次航天飞机失事事件。
事故发生后，“哥伦比亚号”航天飞机事故独立调查小组公布了关于航天飞机失事原因的最终报告。报告指出，是美国国家航空航天局长期以来在安全问题上的放松和疏忽导致了这起悲剧的发生。
为了避免事故的再次发生，美国国家航空航天局对航天飞机进行了改进，其内容包括：重新设计附着在航天飞机外部燃料贮箱上的泡沫防热瓦；调整航天飞机防热系统；改进航天飞机在发射时的地面拍摄和雷达探测范围；在航天飞机上安装多台摄像机，以便补充拍摄发射图片；研究改变航天飞机返回时的轨道，尽可能使机翼前缘和隔热瓦的加热温度最低。
2006年7月，美国航天飞机再次恢复飞行。
“挑战者号”航天飞机
“挑战者号”航天飞机是肯尼迪航天中心发射的第二架航天飞机，其名字来源于英国海军的一艘研究船，美国“挑战者号”航天飞机
在19世纪70年代，该船曾在大西洋和太平洋中航行过。“阿波罗17号”的登月舱也曾被命名为“挑战者”。
“挑战者号”航天飞机开发初期原本是被作为高拟真结构测试体，但在“挑战者号”完成初期测试任务后，被改装成正式的轨道载具，并于1983年4月4日正式进行任务首航。
然而不幸的是，“挑战者号”在1986年1月28日进行第10次太空任务时，载着7名成员在发射后73秒爆炸，这一惨剧震惊了世界。
美国“挑战者号”航天飞机
事故原因最终查明：起因是助推器两个部件之间的接头破损，喷出的燃气烧穿了助推器的外壳，继而引燃外挂燃料箱。燃料箱裂开后，液氢在空气中剧烈燃烧爆炸。当然，导致这场事故的间接原因也很多，包括技术问题、飞行程序问题、管理问题，等等。
“发现号”航天飞机
“发现号”航天飞机是美国建造的第三架航天飞机，1983年11月建造完成，1984年8月30日首航。
“发现号”名字来源于历史上著名的探险船只，一艘是18世纪70年代英国探险家詹姆斯·库克在南太平洋航海探险时所用船只之一。他驾驶着这艘小船在南太平洋航行，成为第一个踏上夏威夷群岛的非土著居民；另一艘是1610年至1611年探险家亨利·哈得逊在加拿大哈得逊湾搜寻大西洋和太平洋之间的西北水道时所用船只。“发现号”的名字在人类地理探索史上拥有极重要的地位，并在人类太空探索史中得到延续。
美国“发现号”航天飞机发射瞬间“发现号”的专业名称为“OV—103”，即“轨道飞行器103”。它的机身长372米，翼展达238米，载货舱长183米，横断面直径46米。
在历次发射中，“发现号”战绩辉煌，曾将包括“哈勃”太空望远镜在内的20多颗各类卫星及探测器送入太空。1995年，“发现号”又一次成为了头条新闻。它在第一位女航天飞机驾驶员柯林斯的操纵下飞过了“和平号”空间站。“发现号”还部署了几颗军事和研究卫星（包括其他国家的卫星）。具体有如下重要成绩：
1984年8月30日——首次飞行。
1988年9月29日——“挑战者号”失事后美国航天飞机的首航。
1990年4月24日——将“哈勃”太空望远镜送上轨道，人类有了观察遥远宇宙的“火眼金睛”。
1998年10月29日—— 搭载着77岁的参议员约翰·格伦起飞。格伦是曾搭乘“水星”飞船升空的美国首名航天员。这次他又成为最高龄的“太空人”。
2005年7月26日——“哥伦比亚号”失事后美国航天飞机的首航。
2008年5月31日——为国际空间站运送新舱，还为空间站送去“新人”格雷戈里·查米托夫，成为空间站第17长期考察组的飞行工程师。“阿特兰蒂斯号” 航天飞机
“阿特兰蒂斯号”是美国制造并投入使用的第四架航天飞机，它的航天专业名称为OV—104，即“轨道飞行器104”。
“阿特兰蒂斯”的名字来源于美国马萨诸塞州伍兹·霍尔海洋学研究所1930年至1966年间使用过的一艘重要的双桅帆船。这艘科学考察船是当时第一艘用于海洋科学研究的船只。
美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机
“阿特兰蒂斯号”从前任航天飞机中吸取了许多经验。在首飞时，它比“哥伦比亚号”轻3240千克；在轨道器组装中获得的经验，使组装“阿特兰蒂斯号”所需人时比“哥伦比亚号”减少了495％，这大部分来源于在机身前部采用防热敷层取代陶瓷片。
“阿特兰蒂斯号”继承了海洋考察船的探索精神。在之后的飞行中，它完成了多次举世瞩目的飞行任务，其中包括1989年把“伽利略号”木星探测器和“麦哲伦号”金星探测器送入太空，1991年将“康普顿”伽马射线望远镜送入太空。
美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机从1995年开始，“阿特兰蒂斯”号相继执行了7次飞往“和平号”空间站的飞行任务，为此后俄美合作建设国际空间站拉开了序幕。其中1995年6月“阿特兰蒂斯号”首次飞往“和平号”空间站的飞行恰好是美国历史上的第100次载人航天飞行。
“阿特兰蒂斯号”是美国国家航空航天局现役3架航天飞机之一。美宇航局航天飞机项目经理韦恩·黑尔曾表示，3架航天飞机到2010年将全部退役，而“阿特兰蒂斯号”将首当其冲。
“奋进号”航天飞机
“奋进号”航天飞机是美国国家航空航天局肯尼迪太空中心旗下的第五架实际执行太空飞行任务的航天飞机，也是最新的一架航天飞机。首次飞行是在1992年5月7日，负责的任务中有不小比例是作为国际太空站计划的支援。“奋进号”空重68647千克，装发动机后重78088千克。
美国“奋进号”航天飞机“奋进号”的名字来源于18世纪英国著名探险家、航海家和天文学家詹姆斯·库克的一艘船。1768年8月，库克为了观察和记录金星经过地球和太阳之间这一稀有现象，驾驶“奋进号”航行到了南太平洋，完成了它的处女航行。据载，“奋进号”和它的船员是历史上第一次完成长距离远洋航行后，仍无一人因患坏血病而死的航行。库克船长也因善于利用食谱治疗而赢得了人们的信任。
从某个角度来说，“奋进号”是一艘“拼装”的航天飞机，它是以“发现号”和“阿特兰蒂斯号”的建造合约中一批同时生产的备用结构零件为基础，额外组装出来以便填补“挑战者号”意外坠毁后留下来的任务空缺。事实上因为是最后才开始建造，“奋进号”在建造过程中吸取了许多先前的教训，拥有更多新开发的硬件装备。例如，直径40英尺的减速伞，可缩短着陆滑跑距离1000到2000英尺；扩展续航时间的线路和管道使其具有执行长达28天任务的能力；改进的航空电子仪器包括通用计算机，增强的惯性仪器和战术导航系统，恒星追随系统，改进的前轮操纵系统；还加装了新型辅助动力系统，可用于驱动航天飞机的液压系统。
在航天飞机投入使用后，原来设想的能够大幅度降低发射成本的愿望由于种种原因化为了泡影。但无论如何，航天飞机代表了载人航天事业的新阶段。随着相关技术的不断进步，未来的航天飞机应能解决目前航天飞机存在的问题，使载人航天更加例行化、普及化。
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问题，对天文物理有更多的认识。
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