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日新月异的航天技术


比尔·李

  载人航天,是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。

  载人航天的目的在于:突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和深入地认识地球及其周围的环境,更好地认知整个宇宙;充分利用太空和载人航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动,开发太空及其丰富的资源。

  1961年4月,前苏联成功地发射第一个载人航天器――“东方”号载人飞船,宇航员尤里·加加林代表人类第一次叩开了宇宙之门。

  1969年7月20日,美国“阿波罗登月计划”成功实施,登月舱在月球表面着陆。宇航员阿姆斯特朗率先踏上月球荒凉沉寂的土地,接着奥尔德林也开始在月面行走,他们成为世界上最先踏足月球的人。图1中,左为阿姆斯特朗,中为考林斯,右为奥尔德林。

  图1 “阿波罗登月计划”的三位宇航员

  到目前为止,美国和前苏联/俄罗斯已发射数十个载人航天器,其中包括载人飞船、太空实验室、航天飞机和长期运行的载人空间站,乘坐载人航天器的“太空人”超过300名。

  载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控网等组成,有时还包括其他地面保障系统,如地面模拟设备和航天员训练设施。   根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、太空船和航天飞机三类。载人飞船按乘坐人员多少,可分为单人式飞船和多人式飞船;按运行范围不同,可分为卫星式载人飞船和登陆式载人飞船。

载人飞船

  载人飞船是能保障宇航员在外层空间生活和工作,以执行航天任务并返回地面的航天器,又称宇宙飞船。它的运行时间有限,是仅能一次使用的返回型载人航天器。载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和太空站之间的“渡船”,还能与太空站或其他航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所运载消耗性物资数量的限制,不具备再补给的能力,而且不能重复工作。   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,如轨道交会和对接以及宇航员在轨道上出舱,进入太空活动等;考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响;为太空站接送人员和运送物资;进行军事侦察、地球资源勘测等。

  载人飞船一般由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成,登月飞船还具有登月舱。返回座舱是载人飞船的核心舱段,也是整个飞船的控制中心。返回座舱不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件,而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,里面装有各种实验仪器和设备。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。对接舱是用来与空间站或其他航天器对接的舱段。 航天飞机

  航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送人员和货物的飞行器。它在轨道上运行时,可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务。航天飞机通常设计成火箭推进式,返回地面时能像常规飞机那样下滑和着陆。航天飞机为人类自由来往太空提供了极佳的运载工具,是航天史上的一个重要里程碑。   航天飞机的飞行轨道通常是近地轨道,高度在1000千米以下。需要在高轨道运行的有效载荷,也可以由航天飞机送上近地轨道后再从这个轨道发射进入高轨道。航天飞机的运载能力较大,往往采用多级组合的形式,可以串联或并联,也可以串、并联结合。

  航天飞机进入轨道的部分叫做轨道器。它具有一般航天器所具有的各种分系统,可以完成多种功能,包括人造地球卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型太空站的许多功能。它还可以完成一般航天器所没有的功能,如向近地轨道施放卫星,向高轨道发射卫星,从轨道上捕捉、维修和回收卫星等。   到目前为止,世界上只有美国的航天飞机真正投入使用。美国于1972年开始研制可部分重复使用的航天飞机。1981年4月,世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号试飞成功,1982年11月首次正式飞行,以后又相继建造了“挑战者”号、“发现”号(图2)、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号航天飞机。

  图2 “发现”号航天飞机

  美国研制的航天飞机由轨道器、助推器和外燃料箱三部分组成。航天飞机除了作运工具或短期空间试验平台外,还具有重要的军事用途。它可在空间发射和部署通信、导航、侦察等军用卫星,在轨道上维修卫星和把卫星带回地面,因此也可以攻击或捕获敌方卫星,还可实施空间救生和支援,进行空间作战指挥和发射轨道武器等。

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