捆绑式火箭
为了战胜地球引力进入太空，我们必须利用火箭。然而单级火箭是达不到这个目的的。俄国科学家齐奥尔科夫斯基首先提出了“火箭列车”的概念，就是把两节以上的火箭串联或并联起来，组成一列多级火箭来提高火箭的速度，最终使末级火箭达到第一宇宙速度。
多级火箭利用了一种质量抛扔原理，即火箭发射后，把已经完成任务的无用的结构抛掉，使火箭发动机的能量最大限度地用于提高火箭的动能，从而间接地减轻火箭的结构质量，实现“轻装前进”。这样，在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下，用单级火箭无法达到的第一宇宙速度，而用多级火箭就能实现。
世界各国现有运载火箭数十种，其大小不等，形状各异，但其结构形式基本上分为两类：一类是各级首尾相连的串联式火箭；另一类是下面两级并联、上面一级串联的火箭，也称捆绑式火箭。运载火箭的大小，由其飞行任务的有效载荷和飞行轨道而定。若飞行轨道相同，有效载荷越重，则火箭起飞质量也越大；若有效载荷不变，飞行轨道越高，火箭的起飞质量也越大。在通常情况下，发射一颗质量为1吨的卫星，运载火箭质量为50～100吨。如美国发射阿波罗载人登月飞船的“土星5号”运载火箭，全长110.7米，直径10米，起飞质量为2840吨；而阿波罗飞船的质量只有41.5吨。“土星5号”是目前世界上最长的“火箭列车”，它由三级火箭串联而成。
大多数“火箭列车”都属于串联式多级火箭，因为这种火箭的级间分离容易实现，成为运载火箭首选的结构。而捆绑式火箭是把若干助推火箭均匀地成双捆绑在芯级火箭的四周，火箭发射后助推火箭首先工作，完毕后再与芯级火箭分离。捆绑式火箭的最大优点是可以明显缩短整个火箭的长度，因为助推火箭不单独占有火箭的长度，从而避免了因火箭细长比太大而给结构制造和飞行所带来的种种困难。由于捆绑上去的火箭不增加火箭的总长，我们也把这部分的火箭称为半级火箭，如两级火箭加上捆绑，就称作两级半火箭。
但是，捆绑式火箭在技术上难度更大。因为火箭在飞行中级间分离，一要绝对安全可靠，二要不因分离而影响芯级火箭的工作和姿态。捆绑式火箭采用侧向分离，相对串联式火箭的纵向分离，技术复杂性要高得多了。我国的“长征二号E”和“长征三号B”运载火箭，就是在原有的二级和三级火箭基础上，分别在芯级增加了四个捆绑上去的助推火箭。相对未捆绑的火箭，它们的运载能力都提高了3倍多。
首次把捆绑技术应用在火箭上的，是前苏联著名的航天总设计师科罗廖夫。1957年，他用一枚洲际导弹作芯级，在其周围捆绑4台助推火箭，成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。
捆绑技术除在运载火箭上广泛使用外，某些导弹武器也有采用。
发射火箭要沿着地球自转方向
大家都知道，跳远运动员在起跳前，先要助跑一段距离；而掷铁饼运动员，则是先转上几圈，再将铁饼投掷出去。这都是利用惯性，使人在起跳前、铁饼在出手时，就有了一定的初速度，可以比静立着跳得更远、投得更远。
发射火箭之所以要顺着地球自转的方向，道理正跟跳远和投掷铁饼一样，因为地球上的物体都随着地球的自转一起转动。根据惯性原理，如果顺着地球自转方向发射火箭，火箭在离开地球时就已经有了一个初速度，这个初速度的大小就是地球自转的速度。
地球由西向东自转，地球自转的线速度并不是全球各点都一样的，越近南北极，线速度越慢；越近赤道，线速度越快。在南北极的中心点上，线速度几乎等于0，可是在赤道上，线速度可达465米/秒。要使火箭绕着地球飞行不落到地球上来，那就需要使火箭达到7.9千米/秒的第一宇宙速度；要使它飞向月球，就需要达到11.2千米/秒的第二宇宙速度。要达到这样的速度，当然首先要依靠火箭本身的推力，可是如果火箭在赤道上发射，那么因为有465米/秒的初速度可借，火箭的推力略为小一点点，问题也还不大。
当然，如果发射火箭的推力大到足够的程度时，就不一定要借用地球自转的速度了。不过无论从科学上、经济上来考虑，沿着地球自转方向发射火箭，借用地球自转的速度总是有利而无弊。
一枚火箭可以发射多颗卫星
发射卫星的传统方式是用一枚火箭发射一颗卫星。而用一枚火箭同时发射多颗卫星进入轨道，则是一种先进的航天发射技术。因为准备一次火箭发射，需要耗资数千万元和历时数年，工作量相当大，涉及范围也十分广，而且每次发射难免要承担一定的风险。一箭多星就能以较少的代价取得较多的效益，所以它从一个方面代表了一个国家航天技术的水平。
一箭多星技术一般采用两种发射方式，其一是将多颗卫星一次投放，进入一条近似相同的运行轨道，卫星之间相距一定的距离；其二是利用多次起动运载火箭的末级发动机，分次分批地投放卫星，使各颗卫星分别进入不同的运行轨道。显然，后者的技术就更为高超。
为了实现一箭多星，需要解决许多技术关键。首先是要提高火箭的运载能力，以便把质量更大的数颗卫星送入轨道。其次是需要掌握稳定可靠的“星—箭分离”技术，做到万无一失。运载火箭在最后的飞行过程中，卫星按预先设计的程序从卫星舱里分离出来，既不能相互碰撞，又不允许相互污染。还需选择最佳的飞行路线和确定最佳分离时刻，使多颗卫星在各自的轨道上“就位”。另外，还必须考虑运载火箭装载多颗卫星以后，火箭结构刚度和重心分布发生变化，会使火箭在飞行中难以稳定，多颗卫星和火箭在飞行中，所载的电子设备可能会发生无线电干扰等特殊问题。
最早实现一箭多星技术的国家是美国。1960年，美国率先用一枚火箭成功发射了两颗卫星。1961年，又实现了一箭三星。前苏联也多次用一枚火箭发射了八颗卫星。我国于1981年9月20日开始，用“风暴1号”火箭发射了三颗科学试验卫星，成为世界上第四个掌握一箭多星技术的国家。从1981年至今，已进行了12次一箭多星的发射，次次成功，分别一次把三颗卫星或两颗卫星送入预定轨道，包括许多国外的卫星在内。这表明我国的一箭多星技术已达到相当高超的水平。
载人航天器要有生命保障系统
载人航天器与人造卫星虽有很多相似之处，但有一个最大的不同点，就是前者装有生命保障系统。这是因为载人航天器担负着把人送上太空的重任。
载人航天器中的生命保障系统，用来保障人在航天活动中的安全，并提供合适的生活环境和工作环境。在载人航天器的密封舱内，温度大约20℃，气压接近一个标准大气压，即101千帕左右；舱内的空气成分氧气为21%左右、氮气为78%左右，也与地球大气接近。生命保障系统同时具有随时对二氧化碳的清除功能，并保证人和设备所需水的供应，这些水可以是从地面携带上来的或是在航天器内再生的。当然，生命保障系统也包括对产生的废物（人体排泄物和生活废弃物）进行收集和处理。
航天医学是生命保障技术的医学基础。它主要研究航天对人体的影响，并寻找有效的防护措施，以保证航天员的健康与安全，以及航天员在太空中的工作效率。
同样，当航天员离开载人航天器进行舱外活动时，他们身上穿的航天服，也具有部分简易生命保障的功能。
用作动物和生物试验的生物卫星和生物火箭，也要有生命保障系统，其功能与载人航天器的生命保障系统相同，但系统的组成比较简单些。
载人航天器要有应急救生装置
1983年9月27日，前苏联的拜克努尔航天发射场上，“联盟T-10A”宇宙飞船即将升空，就在起飞前瞬间，运载火箭的一级发动机发生了爆炸。眼看船毁人亡之际，火箭顶端的救生塔突然打开，把两名航天员弹射到1千米外的安全区，航天员死里逃生，这就是应急救生装置的功劳。
载人航天是项高风险的事业，从起飞、运行到返回地面，随时都可能发生意想不到的险情。从1961年第一名航天员进入太空以来，前苏联和美国已有14名航天员在航天活动中不幸遇难。因此，人们设计制造了一整套的应急救生装置，把拯救航天员的生命作为最重要的大事。这些装置包括弹射座椅、救生塔、分离座舱和载人机动装置等。本文前面所提到的发射场情景，就是使用了救生塔内的弹射逃逸装置。
载人航天器在上升飞行阶段，一般使用弹射座椅或救生塔；在返回阶段，一般采用弹射座椅或分离座舱。在轨道上，则由一艘载人航天器去靠近出故障的航天器，并与之对接，最后把航天员营救出来；或者是故障航天器内的航天员乘坐载人机动装置离开，飞到另一艘载人航天器上去。
有了应急救生装置后，航天员的生命安全得到了很大保障。据称，目前载人航天器的可靠性已经提高到95%以上。
像陀螺一样旋转的航天器
在无依无靠的太空中，一个航天器始终要保持一种特定的“姿势”，在某个轨道上运行，或是“固定”在太空的某个位置上，是十分困难的。
太空中没有“风”吹，没有“人”去推，航天器为什么还会自己“开小差”呢？其实，由于太空中的不均匀的引力、残留的大气和空间微小颗粒的碰撞，都会使航天器处于不稳定状态。
为了使航天器保持稳定的状态，科学家们干脆使航天器像陀螺那样旋转起来。我们知道，凡是高速转动的物体，都有一种保持转动轴方向不变的特性，这叫做自旋稳定或定轴性。
玩过陀螺的人都知道，陀螺可以围绕它的转轴旋转很长时间，如果没有空气的阻力和转轴与桌面的摩擦力，理论上，陀螺可以非常稳定地围绕转轴永远旋转。人们模仿陀螺制成了陀螺仪，它就是利用陀螺高度稳定的定轴性，可以测出微小的位置变化。
在太空中，航天器受到的空气阻力很小，又没有摩擦力，所以，让航天器像陀螺那样旋转，可以十分经济有效地使航天器保持稳定的定向，这种自旋稳定还具有较强的抗干扰能力。
许多航天器都采用自旋稳定，而且它们的形状接近矮圆柱形，呈轴心对称，这就可以避免出现自转轴的周期性微小变化。自旋稳定的优点是操作简单，不消耗能源。当然，一些形状不规则或不呈轴心对称的航天器，就不能采用自旋稳定来保持稳定状态。
航天器在太空中的姿态
我们在读书写字时要保持正确的姿势，航天器在太空中也要保持正确的姿势吗？是的，这可是航天器在执行任务时，要满足的最起码的条件。
进入太空的航天器，如人造卫星，都是为了执行一些特定的任务。有的要对宇宙中的某一个天体进行观测；有的要监视地球的某个地域；有的要在空中对地球进行多地点的无线电转发；等等。许多航天器还装有大面积的太阳能电池板。如果把航天器上的各种探测仪器的传感器比作眼睛，把航天器上向地面传送信息的天线和接受太阳能的电池板比作耳朵，那么，航天器的“眼睛”和“耳朵”带有明显的方向性，只有同时对准各自特定的目标，航天器才能做到“耳聪目明”。
如果本来应该对准地球的传感器却面朝太阳，本来要对准太阳的太阳能电池板却背着太阳，处在阴暗面，那么，辛辛苦苦发射到太空的航天器就不能正常工作，成为一堆废物。举个例子，如果某颗负责电视转播的通信卫星的姿态发生了较大的误差，地面上成千上万的定向卫星电视接收天线将收不到电视信号。
所以，航天器要时刻进行姿态控制，使自己的“眼睛”和“耳朵”始终对准目标。一些执行复杂任务的航天器，还要随时从一种姿态转变成另一种姿态。
太空中航天器的修理
如同飞机、汽车等会发生故障一样，航天器同样也会出现各种各样的毛病。然而，远在地球上空400～500千米处飞行的“患病”航天器能不能修理呢？回答是肯定的，派航天飞机去修。
航天飞机本身就是绕地飞行的航天器，它所处的高度和速度跟那些出了问题在轨道上游荡的航天器几乎相同，加上它又具有能改变自己绕地轨道的轨道机动辅助发动机、控制飞行姿势的反作用控制发动机、抓取卫星的遥控机械手等精良设备，所以它就有可能飞到那些发生故障的航天器身旁去进行修理。
1984年4月，美国“挑战者号”航天飞机首次在空间绕地轨道上，捕获并修复了一颗名叫“太阳峰年”的观测卫星。
“太阳峰年”卫星是美国在1980年2月发射的，用来监测1980年太阳活动峰年中太阳表面耀斑的活动情况。同年11月，这颗卫星上的姿态控制装置和3台电子观测仪器突然失灵，接着又从540千米高的轨道上逐渐下降到480千米高的轨道上，并有可能坠落于地球大气层焚毁。
“出诊”的航天飞机，花了约4小时的时间，飞到距卫星约60米的地方。随机“出诊”的航天员穿好舱外航天服，背上一具装有喷气推进器的背包式生命维持装置，离开机舱。他借助于喷气推进器喷出的气流在太空“行走”，缓慢地“走”向5.4米高的六角形卫星主体。但因卫星每6分钟转一周的自转速度太快，使处于失重状态下的航天员无法用手里的1.2米长、雨伞状的捕捉杆插入卫星体上的火箭发动机喷口。于是请地面卫星控制中心对“太阳峰年”卫星上的电脑发出减慢自转速度和保持稳定的两个指令，再用航天飞机的机械手的“手指”插进卫星体上的火箭发动机喷口，才把卫星牢牢地拴连在机械手上，拉回来放到航天飞机敞开的货舱内特设的修理台上，用新的零部件换下了卫星上损坏了的姿态控制装置和一台日冕观测仪的电源部分，修理了硬X射线成像分光计以及软X射线多色仪。全部工作花了将近200分钟才完成。修复的卫星最后由航天飞机调整自己的飞行高度，升高到“太阳峰年”的原来绕地运行轨道上，通过机械手把卫星推向太空。
1992年5月14日，美国“奋进号”航天飞机将一颗两年前发射的因火箭发动机故障未进入预定轨道的“国际通信卫星6号F3”救了回来。给它安装了一个新火箭发动机，直接弹射入太空，使卫星进入预定轨道。这颗价值1.57亿美元的卫星终于得以重新“就业”。
1993年12月，美国“奋进号”航天飞机对哈勃望远镜进行了修理。哈勃望远镜升空以后，科学家发现它发回的图像模糊，没有达到预期的效果。原来它的主镜磨坏了一点。以后又发现它的太阳能电池板出了问题，计算机的数据存储器也相继失灵。
于是，“奋进号”的机械臂把“哈勃”抓进了航天飞机，航天员为它更换了零件，并安装了一个新型的行星照相机等。这些修理工作进行了7天，修复后的哈勃望远镜比修复前分辨率大大提高，可见到暗10～15倍的天体。
这些都得归功于“太空修理工”。
能“飞回来”的航天器
航天飞机是运载火箭、宇宙飞船和飞机巧妙的“混血儿”。它在发射时，垂直起飞，像火箭一样；入轨道后绕地球飞行，像一艘宇宙飞船，并有与其他航天器机动对接的能力；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”的运载火箭和宇宙飞船来说，航天飞机可以重复使用上百次，是航天技术一个重大的飞跃，被公认为20世纪科学技术最杰出的成就之一。
作为天地往返的运输系统，航天飞机最为高明之处就是它能像飞机那样平安、完整地返回地面，从而实现了航天器的反复利用，这就大大降低了航天活动的成本。
然而要使航天飞机飞回来并不是件容易的事，主要的难关就是防热。
虽然航天飞机具有三角形机翼和垂直尾翼，使它在大气中飞行时能够具有良好的稳定性和操纵性，犹如一架飞机一样飞行自如，但当它从地球轨道返回地球时，会以极高的速度（接近30倍音速）冲入大气层，机身表面将跟空气发生剧烈摩擦，使表面温度急剧升高，这就是所谓的气动加热。加热的后果是使用铝合金制成的飞机结构立即熔化，因为铝合金的熔点只有660℃。因此，科学家不得不给飞机穿上一件特殊的“防热衣”。
在机头和机翼前缘，那里的温度最高，可以达到1600℃左右，就给它“穿”上一层耐高温的石墨纤维复合材料，以保护铝合金不被烧熔。在机身和机翼的上表面，温度大约是650～1260℃，这些地方就“穿”上一层由2万块左右耐高温的陶瓷瓦拼成的阻热层。陶瓷瓦每块15厘米见方，2～6厘米厚。在机身的侧面和垂直尾翼的表面，温度比较低，只有400～650℃。这些地方只需稍加保护，就“穿”上7000块另一种规格的陶瓷瓦。这种陶瓷瓦每块20厘米见方，0.5～2.5厘米厚。其他的部位最高温度不会超过400℃，“穿”上一层涂有白色硅橡胶的纤维毡就可，而不需去使用前面那种分量较重、价格昂贵的陶瓷瓦了。
要把这2.7万多块陶瓷瓦贴上飞机表面，也非一件轻松的事。虽然陶瓷瓦的尺寸大部分是相同的，但也有少部分是根据飞机机身的特定部位而“量体裁衣”定制的。每块瓦上都预先标好号码，对照工艺图纸，一一“对号入座”，用黏胶贴上去。由于陶瓷瓦非常容易碎裂，因此工人们粘贴时务必小心翼翼，轻手轻脚，“慢工出细活”。美国第一架航天飞机，为粘贴防热瓦足足花了一年的时间。后来采用了粘贴机器人，进度才加快了许多。
从电视上我们还能看到，航天飞机在机场上着陆时，尾部会打开一顶大大的降落伞，这是为了使航天飞机更快地停下来，以缩短机场跑道的长度。
宇宙飞船和航天飞机的区别
宇宙飞船和航天飞机都同属于载人航天器，也就是说，它们都能保障航天员在太空中生活和工作，并最后平安返回地面。但是，它俩之间有什么区别呢？
先说宇宙飞船吧。宇宙飞船实质上就是载人的卫星。既是卫星，它就有许多与卫星相同的系统，除结构、能源、姿控、温控外，还有遥控、遥测、通信、跟踪等无线电系统。但因它又是载人的，因而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，以及交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
宇宙飞船通常由三大部分组成。一是返回舱，除供航天员乘坐外，也是整个飞船的控制中心；二是轨道舱，这里装备有各种实验仪器和设备，是航天员在太空的工作场所；三是服务舱，装备有推进系统、电源和气源等设备，对飞船起服务保障作用。由于宇宙飞船源于卫星，其体积和重量都不能很大，船上携带的燃料和生活用品都是有限的，因此飞船每次只能乘载2～3名航天员，在太空中的停留时间也只能是短短的几天。
在20世纪60年代至80年代，前苏联和美国都研制了好几种宇宙飞船，把航天员送上了地球上空甚至到达月球。现在，俄罗斯的“联盟号”宇宙飞船仍在服役使用。
再说说航天飞机。航天飞机的外形类似普通大型飞机，由机头、机身、机尾及两个三角机翼、垂直尾翼构成。机头是航天飞机的驾驶舱，航天员在这里控制飞机的飞行。机身是飞机的大货舱，有一节火车厢那样大，可装20～30吨的货物，机械手可伸到15米远的地方，把十几吨的卫星抛入太空，或把在太空有故障的卫星捉住，送入货舱。机尾是航天飞机的主发动机。它们两侧有两个对称细长的固体燃料助推器，下方还有一个巨大的楔形推进剂外储箱。航天飞机垂直发射起飞，上升到一定高度以后，将使用过的助推器和外储箱卸掉，靠主发动机进入近地轨道。完成任务后重返大气层，像飞机一样滑翔到预定的机场。助推器坠落在洋面上，可回收再用20次。而航天飞机返回地面后，经过检修也可重复使用100次。
从1981年至今，美国已有五架航天飞机在太空遨游，完成了95架次的飞行。它的每次航行，最多可载8名航天员在太空呆上7～30天。
通过对宇宙飞船和航天飞机的简单介绍，我们可以知道，宇宙飞船是一次性使用的，乘员少而且飞行时间短；而航天飞机是可重复使用的，与宇宙飞船相比，乘员更多，而且在太空中的时间更长，因此可以在太空中干更多的事情。
能发射和回收卫星的航天飞机
航天飞机有好些用途，其中发射和回收卫星，是它的重要使命。
太空中有成百上千颗人造卫星，时刻在为人类服务。但要把卫星送入太空，不是一件容易的事情，通常是采用多级运载火箭来发射。制造一枚运载火箭，从试验研究、设计制造到装配发射，不但要花很长的时间，还要耗费大量的人力、物力和财力。一枚大型运载火箭，价值都在几千万美元以上。不过最为遗憾的是，运载火箭只是一种一次性使用的工具。一旦把卫星送入轨道后，它自身的一部分会变成“太空垃圾”长留太空，其余部分则坠入大气层化为灰烬。要发射一颗卫星，就要制造一枚火箭，有时为保险，还要制造备用火箭。这需要多大的代价呀！因此，就是一些富有的航天大国也不堪负担，时时去寻找新的出路。
航天飞机的出现，为卫星发射新辟了路径。因为它运行在近地185～1100千米的轨道上，那里几乎没有重力，因而施放卫星只需要比地面上小得多的推力就行了。加上航天飞机有高达30吨的运载能力，完全可以把各种大小的卫星先装入机舱，再带到太空中去发射。这就好比把地面的卫星发射场，搬到了太空中的航天飞机上。卫星从航天飞机弹射出来后，再让卫星上的发动机点火工作，将卫星送入预定的位置。
科学家曾算过一笔账，由于航天飞机可以多次重复使用，用航天飞机发射卫星的费用，还不到用火箭发射的一半，你看这多划算。
同样的道理，航天飞机也可以在低地球轨道捕捉和修理失效的卫星。太空中那些昂贵的卫星，有时也会突然损坏，或未能进入预定轨道，或因“服役”期满而停止工作。那些因某个零部件损坏而“短命”的卫星，如让其在太空中“流浪”，真是极大的浪费。此时，航天飞机利用机动飞行，去接近卫星，实行“上门服务”，就地“诊断修理”。有些卫星实在无法修理，就带回地面“住院治疗”。这些“绝活”，绝非是运载火箭所能干得了的。
1984年，“挑战者号”航天飞机在太空中，首次修理好了“太阳峰年号”太阳观测卫星，开了航天飞机修理卫星的先河。1993年和1997年，又有航天飞机两次在太空中修理哈勃望远镜，使它更加“眼明心亮”。我国长征火箭发射的第一颗卫星——“亚洲一号”通信卫星，也是1984年航天飞机从太空中回收下来的美国“西联星6号”通信卫星，它因末级发动机故障未能入轨，在太空中“流浪”了大半年。
航天飞机用来发射和回收卫星，开创了航天器应用的一个新时代。
航天器在太空中的对接
汽车要进站，轮船要进港，航天飞机和宇宙飞船的“港湾”就是空间站。
空间站通常建在近地轨道上。1971～1982年，前苏联向太空发射了7座名为“礼炮号”的空间站；1973年，美国发射了一座名为“天空实验室”的空间站；1986年，前苏联又发射了“和平号”空间站。目前，美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局的11个成员国，正共同筹建世界航天史上的最大航天工程——国际空间站。
科学家建立这些空间的港湾，其目的是进行生物医学、天体物理、天文观测和建立太空工厂。因此，有许多科学家必须在空间站里工作一段时间，空间站里的设备需要维修，给养需要补充，人员需要更换……这些工作都由航天飞机和宇宙飞船来承担。当它们来到空间站的时候，由于太空的险恶环境，不能像汽车进站和轮船进港一样方便，这就需要进行太空对接。
1995年6月，美国的“阿特兰蒂斯号”航天飞机和俄罗斯的“和平号”空间站在太空首次对接成功。质量为100吨的航天飞机和质量为124吨的空间站，在缺乏重力的太空环境下对接，任何失误都可能导致相互碰撞而失败。因此，对接的过程十分缓慢，两者的相对速度大约是2.5厘米/秒。对接系统采用了两个圆环构成的双重结构，上层圆环可以缩进，装有3个花瓣状的挂接机械；下层是基座，装有12组挂钩和插销。
两个庞然大物在太空不断纠正航线，终于衔接在一起，这时机械弹簧锁把它们锁住。90分钟以后，对接口通道内灌进了加压空气，航天飞机和空间站的舱盖才打开，航天员们终于相会在一起，相互握手，欢呼对接成功。1995年11月，“阿特兰蒂斯号”航天飞机第二次与“和平号”空间站对接，为建立国际空间站做准备。
1998年12月6日，由美国“奋进号”航天飞机携带上天的“团结舱”——国际空间站的一个部件，与俄罗斯的“曙光舱”实现了对接。这次对接完成了国际空间站的第一期拼装工程，形成了国际空间站的核心。
“曙光舱”和“团结舱”实施对接之后，使航天员完成了国际空间站两个太空舱之间的40对电气接头的连接工程，从而使电力和数据可以在两个舱之间流动。
1999年5月，美国“发现号”航天飞机又载着7名航天员前往国际空间站，它们为国际空间站运送1630千克的各种物资，包括计算机、急救药箱和一台建筑用的起重机，供组装国际空间站的需要。
这一次对接，安排在航天飞机和空间站均从俄罗斯地面站上空飞过的时候，计算十分精确，并且如期完成了对接。
建造国际空间站
太空是人类除陆地、海洋和大气以外的第四环境。对这个新的环境，人类正在去研究和开发它。而太空中的“小房子”——空间站，正好为人类探索、开发和利用太空资源提供了一个特好的场所。空间站成为人在太空中长期生活的试验基地，可以锻炼人对太空环境的适应能力，为未来人类漫长的载人星际航行和向外星移民做好准备。
从1971年至1982年，前苏联向太空发射了7座名为“礼炮号”的空间站，1973年，美国也发射了一座名为“天空实验室”的空间站，“和平”号航天站一些航天员在这些空间站里进行了天文学、医学、生物学等研究，以及对自然资源的考察，取得了不少成绩。但这几座空间站在太空轨道上的寿命都不长，能够接纳航天员的人次也很有限，因此被称为第一代和第二代空间站。
1986年2月，前苏联发射了第三代“和平号”空间站，至今仍在太空中运行。10多年来，共有10多个国家的100多名航天员光顾了这座总长50多米、质量123吨的“航天母舰”。俄罗斯和美国的航天员，还在站上分别创下了439天和188天男、女航天员在太空连续生活的最长纪录。在这个特殊的舞台上，航天员们演出了一幕幕动人的节目，在天文观测、生物医学实验、材料工艺实验和地球资源探测等方面，都获得了重要的成果。
不过毕竟十年沧桑，“和平号”空间站日显老态龙钟。近年来各种故障接连不断，经常处于带病工作状态。于是，一座新的国际空间站便应运而生。
国际空间站是1993年决定上马的，由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局的11个成员国共同筹建，是世界航天史上第一次由多国合作建造的最大航天工程。
根据计划，国际空间站将分三个阶段来完成。第一阶段从1995年至1998年，美国航天飞机与“和平号”空间站对接9次，利用空间站获取航天员在太空中长期工作和生活的经验，以降低国际空间站装配和运行中的技术风险；第二阶段为1998年至1999年，一些主要部件将发射上天，在太空中构成一个过渡性的空间站，达到有人照料的状态；第三阶段从2000年至2004年，完成全部硬件的装配。整个装配将要动用美国和俄罗斯共47次航天发射，大批航天员将在太空中进行操作。
完工后的国际空间站，由6个实验舱、1个居住舱、2个连接舱、服务系统及运输系统等组成，是个总长88米、质量约430吨的庞然大物。它运行在约400千米高度的太空中，4个宽为108米的太阳能电池提供功率为110千瓦的电力，空间站的居住舱容积为120立方米，气压始终保持在一个标准大气压。与“和平号”空间站相比，可算是“鸟枪换炮”了。
人类离不开空间站，航天需要空间站。国际空间站作为航天技术发展的重要里程碑，将在人类征服宇宙的过程中继续做出新的贡献。
航天交通运输的起点——发射中心
航天运载器发射中心是航天交通运输网的起点，是为保障航天运载器的装配、发射前准备、发射、测量、发送指令、接收和处理遥感信息而专门建造的一套地面设备、设施。发射中心是完全为航天运载器服务的，它的结构组成和设备配套完全由发射航天运载器的任务而定。
通常，一个发射中心可以分为五大部分：技术阵地、发射阵地、测控系统、搜索救生系统以及生活区和后勤系统。
航天发射中心的设备可以分为通用设备和专用设备两类。通用设备是一些基础设施，执行任何发射任务都可通用，包括电力、照明、通信、采暖、通风、消防及升降机等。专业设备是用于火箭与航天器的运输、装卸、装配测试、起竖、加注、充填压缩气体、调温、发射和飞行控制等设备。
航天发射中心是一个庞大复杂的系统，包括许多设施、设备。决定其结构组成和设备配套不仅仅是运载航天器的结构和任务，其他如地理位置、国家航天技术水平和经济状况等都会影响其结构组成。
航天发射中心场址的选择，涉及到许多因素，甚至要涉及到许多国家间关系问题。因为航天运载器的发射过程中要跨越许多国家的领空，所以要考虑火箭发射区、坠落区以及航天器的收回区建立禁区的可能性，考虑火箭在飞行时出现故障的情况下所采取的安全措施，以及治航区设置测量站和测量船的必要性等等。
另外，发射中心所在地区的气候条件也是要考虑的重要因素，它在很大程度上决定着发射场的技术能力，影响着地面系统工作的可靠性。
世界上绝大多数发射中心都是由原来的导弹和实验场演变而来。第二次世界大战以后，为了满足导弹更大射程的要求，1945年下半年美国建成了三个导弹发射场。第一个是射程达80千米的沃洛普斯飞行中心，第二个是射程达161千米的白沙导弹靶场。第三个是射程为100千米的海军空中发射设施。
随着航天事业的发展，在第一批发射场的使用取得了经验后，20世纪50年代后半期与60年代初期开始着手建设更完善的发射场，以供发射现代的运载火箭、人造卫星、空间站及航天飞机使用。
20世纪50年代中期前苏联建造了拜科努尔发射场，60年代中期在普列茨克导弹基地基础上建成了新的航天发射场，发射了人造地球卫星、载人飞船和空间站。
1958年美国在库克空军基地的基础上改建了范登堡空军基地，以后在长纳维拉尔角重建了肯尼迪航天中心发射场，用以发射各种航天运载器。
中国的航天事业发展迅速，兴建了功能设备齐全、生活设施完善、供多种发射任务使用的酒泉、太原、西昌发射中心，多次成功地发射了自己的卫星，并于1990年4月用“长征3号”运载火箭成功地发射了美国制造的“亚洲卫星1号”。
日本也拥有鹿兜岛航天中心与种子岛航天中心。1985年在种子岛兴建的吉信发射场是目前世界上规模大、现代化程度很高的发射场，用以发射“H-2”火箭。
新兴的发射系统——海上发射平台
要建一个现代化的航天发射中心，需要占用大量的土地，而且发射方向也受到限制。因为万一发射事故或者靶场安全官员不得不毁掉火箭时，不允许火箭发射弹道通过居民区上空。由于这个原因，世界上一些主要发射场或航天发射中心都设在沿海。
发射中心即使设在沿海，也会受到社会和产业方面的限制。如日本的种子岛发射场，由于捕鱼工会的抗议，该发射场发射作业被限制在两个49天的周期内，平均每年只许发射4次。这样就很难安排因技术问题而推迟的发射。
由于前苏联没有沿海发射场，它的航天设施位于低人口密度地区，尽管这样，脱落的火箭各级，含有一些毒性和腐蚀性很高的推进剂，必然引起污染。
如果将发射场设在广阔的海洋上，上述问题就会得到很好的解决。20世纪60年代中期，意大利在印度洋中建立了第一个民用移动式赤道发射场——圣马科发射平台。它包括两个不同类型的平台。一个起发射台作用，另一个是控制发射的指挥所。
1995年，美国波音公司、乌克兰南方公司、俄罗斯能源科研生产公司和挪威克韦尔纳公司组成一个海上发射公司，它们准备在地球赤道附近的海洋上建立一个与圣马科相类似的海上发射平台，也是由两部分组成，一部分用于发射，一部分用作控制中心。不同之处是这个平台是安装在一艘船上。
这个发射平台设计有133米长，60米宽，42.5米高，3万多吨重。支撑平台的4根大圆柱，直径就有10米以上。平台上设有环境控制的机库，火箭就放置在其中向发射场转移，另外还有将火箭竖起到发射位置的设备。平台上装有足够的供发射用的煤油和液氧，并可提供20人的食宿，人员在发射前将撤离到平台以外5000米。
海上平台发射系统另一个主要部分是装配指挥船，在港口内它将作为装配与组装设施，在海上就成为发射指挥控制中心。船上还配有直升机起落场和机库。
1996年8月，海上发射平台开始施工，1997年6月主体平台竣工，移交后即开往俄罗斯的维堡，在那里将安装俄罗斯制造的发射设备。由于海上发射比陆地发射要经济，所以现在海上发射公司已接到十几次发射的订单。崭露头角的海上发射平台就显示了其巨大的潜力。
海上发射公司所运用的运载火箭是“天顶号”。据发射公司称，“天顶号”已成功发射24次，火箭的第四级已成功飞行159次，该系统具有很高的实用性和可靠性。
海上发射公司的“天顶号”运载火箭，其有效载荷运载能力为5000千克，可将载荷运送至地球同步轨道。
有关专家称，随着海上发射技术的不断成熟，将来的航天发射中心必然会由陆地转移到海洋，海上发射公司可能是这一变化的转折点。
航天器的导航设施
载人航天器在太空飞行期间，空间导航设施起着重要的作用，它是航天交通网的“路标”。空间导航的主要任务是监测航天器距目标的距离，飞行速度以及飞行方向的偏差，导航工作最主要的是进行跟踪测量。
在载人航天的初期，大部分导航工作是由地球上的设备来完成的。航天器本身只完成一小部分。后来由于导航技术的发展，载人航天器本身完成的工作越来越多。可以预测，随着现代计算机和导航设备的性能越来越先进，未来的载人航天器会具有完全独立的空间导航能力。
载人航天器在飞行过程中，在不同的阶段将采用不同的空间导航方法。目前主要的方法如下。
（1）在航天器地面控制飞行期间，可采用无线电测距和甚长基线测量法测速。航天器可以采用惯性测量装置、空间六分仪和光学星图表，使航天员时刻都能知道自己的飞行状态。
（2）载人飞行器在轨道对接时，要进行机动飞行，时刻调整偏差，这时主要采用无线电测距和航天员目视跟踪。
（3）航天器在降落期间可以采用雷达测距和多普勒测速。航天器向地面降落时还可以采用着陆辅助设备。
航天器的空间导航设备主要有地面导航设备和航天器上的导航设备两种。
航天器在大多数阶段都是靠地面导航设备来导航的，美国宇航局主要依靠地面雷达进行跟踪测试，然后再根据信号计算航天器飞行的距离，其精确度可达到几米。
20世纪70年代，美国载人飞船在执行任务期间，主要依靠地面的跟踪测量船，多艘跟踪测量船可以构成一个太空跟踪网。另外还有3个地面测量站，主要分布在加利福尼亚州、澳大利亚和西班牙，基本上覆盖了全球。地面跟踪站从无线电信号提取多普勒速度和距离信息，并通过跟踪站传送到设在加利福尼亚的喷气推力中心实验室的中央计算机，然后对数据进行处理，以及时调整航天器的速度及飞行姿态。
载人航天器上的导航设备主要有惯性测量装置、空间六分仪和光学定位系统。
惯性测量装置最早应用于飞机导航，后经过改进又用到了火箭上，尔后又经过适当改进被用在了载人航天器上，用于测量航天器的飞行姿态、所在位置和飞行速度。美国为“阿波罗号”研制的惯性测量装置是一种典型的导航设备。它由3个常规陀螺仪和3个安装在稳定平台上的加速度表组成。
空间六分仪用于测量瞄准线与各种星体间的角度，用此来测定飞行器的飞行方向。当恒星偏离六分仪的瞄准线时，表明惯性测量仪需要重新对准。
光学定位系统利用目标周围的恒星背景作为确定载人航天器接近目标体的方向。同样载人航天器上也装有目标测距装置和多普勒雷达，在飞行过程中，载人航天器上和地面上的测量系统自始至终共同工作，以达到最高的导航精度。
空间导航与地面导航不同，飞行器的飞行轨道是预先设定好的，在飞行器飞行过程中通过各种仪器描绘出其实际的飞行轨道，然后对比其预先测定的轨道模型，及时修正飞行器的飞行姿态，以完成预定的任务。
航天交通规则
航天技术是现代高科技的前沿，各国都竞相开发太空，进入太空活动的国家越来越多。太空是全人类共同拥有的资源，开发宇宙的活动从一开始就超越了一国范围而带有国际性。但是少数航天大国为了本国的利益，不断扩大太空的军事活动，不但在太空布置大量的军事侦察卫星，而且还加紧研制航天武器，把太空变成潜在的战场，威胁世界和平与安全。因此需要建立和健全太空法规，规范各国的航天行为加强太空管理，维护太空秩序。
20世纪50年代末，当时的美国总统艾森豪威尔首先提出了制定外层空间国际法问题。1959年，联合国成立了常设机构——“和平利用外层空间委员会”，具体研究和协调太空管理的技术和立法问题。1963年12月13日，联合国大会通过了“各国探索和利用外层空间活动的法律原则宣言”，为太空立法订立了原则基础。1967年1月27日签订了“关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内的外层空间活动的原则条约”，共17条。是管理太空的根本法规。
该法规定了开发利用外层空间的目的必须是为全人类谋福利。各国在开发利用太空上，相互平等，相互合作，保持国际的和平与安全，增进国际间的合作与了解，抑制航天军事化趋势。
但是随着航天事业的不断发展，新的矛盾和问题不断出现，国际空间法有待于进一步完善。如由于航天活动日趋频繁，太空中的碎片逐渐增多，大量的火箭壳体、报废的航天器及航天员生活废弃物等对太空环境造成污染，对航天活动构成威胁。许多空间科学家和法学家呼吁尽快制定相关法律，对太空垃圾严加管理，有效处理。
航天活动还会对地面、海洋及大气层等环境造成污染。例如，运载火箭和航天飞机发射时喷射的燃气含有大量有害化合物。某些化合物升到高空还会破坏臭氧层。研究分析表明，诸如像航天飞机那样的运载器，每发射60次就会使臭氧减少0.5%。航天活动中释放的粒子和水蒸气，会改变电离层的状态，影响无线电波的正常传播。因此应制定有关的管理法规。
此外，对现有法规的执行还有一个监督的问题，以保障法规的实施。
为了积极参与航天合作促进航天事业的发展，我国于1980年加入了联合国“和平利用外层空间委员会”，1983年12月正式加入了“关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内的外层空间活动的原则条约”。这对于我国进入国际航天市场、积极从事航天活动，提供了可靠的法律依据和法律保障。
神奇的天梯——火箭
火箭应具备这样两个基本特点：第一，有强劲的推动力，可以达到宇宙速度，挣脱地球、太阳的引力；第二，在没有空气的太空，它的发动机可以照常工作。
为了寻找这一登天的“天梯”，现代火箭的先驱们进行了不屈不挠的探索。到20世纪40年代火箭终于诞生了。现代火箭技术是直接受我国古代火箭启发制成的。
举世公认，火箭的发源地是中国。一千多年以前的中国人就发明了一种武器，将装有火药的竹筒绑在箭杆中部，当点燃导火索以后，火药急剧地燃烧，猛烈地向后喷出烟雾，箭体受到一个向前的推力，冒着烟向敌方阵地飞去。人们称这种武器为“火箭”。火箭比其他箭飞得更快、更远，杀伤力更大。我国明朝时期是古代火箭发展的鼎盛时期。当时的火箭已经发展到十几种，而且还研制成多级火箭，这是火箭发展史上意义重大的突破。
在火箭发展史上，我国做出过杰出的贡献。但是在漫长的封建社会中，火箭技术没有得到发展，那些闪光的思想便被埋没了。西方国家在掌握了原始的火箭技术后，却走在了现代火箭发展的前列。
现代火箭理论的奠基人是俄国的齐奥尔科夫斯基。他出生于俄罗斯的一个小镇，10岁的时候不幸得了严重的猩红热，病愈后失去了听觉。他不得不呆在家里自学，后来当上了中学教师。在39岁时他开始系统地研究火箭。1903年，他发表了名为《乘火箭飞船探索宇宙》的著名论文，文中提出了液体火箭的理论。
他认为以往的火箭都是使用固体燃料的，这种燃料一旦点燃就无法控制。在星际航行中火箭的推力应该像油门一样可以调节，于是他大胆地设想用液氧做氧化剂，和燃料煤油一起作为推进剂，由一个泵调节进入燃烧室推进剂的分量。
这篇论文指出了人类的宇航之路，因此俄国人称他为“火箭之父”。由于当时的技术条件和时代背景的制约，这些理论成果并没有在试验方面得到支持，在他的有生之年也未能造出一枚具有现代特征的火箭。
20年后，才有一个名叫哥达的美国人开始试制齐奥尔科夫斯基的液体火箭。1919年哥达发表了论文《到达真空的方法》，论述火箭可以在没有空气的宇宙间飞行。1920年开始试制液体火箭，这件工作难度极大，他费尽了心血。1926年3月16日他成功地发射了世界上第一枚液体火箭，这支火箭在25秒内升高了12米，飞行了56米。
在第二次世界大战中，由于战争对武器的需要，促进了火箭的发展。第二次世界大战中，法西斯德国首先研制了液体火箭，命名为V-2，火箭全长14米，直径1.65米，总重量为5.4吨。火箭的最前端是重达1吨的装着炸药的弹头，射程是330千米，飞行速度是6倍音速。
1944年9月的一个夜晚，德军从被占领的荷兰向英国伦敦发射了这种V-2火箭，不久伦敦市区警报声四起，火光冲天，巨大的爆炸声震耳欲聋。伦敦的防空部队打开了所有的探照灯，把黑夜照得如同白昼一样。奇怪的是空中没有一架敌机。后来才查明，这次袭击伦敦的不是德国的飞机，而是一种叫做V-2导弹的新式武器。它在荷兰海岸发射，几分钟就可以飞越英吉利海峡击中伦敦。
1945年5月7日，德国宣布无条件投降，德国被盟军和苏军占领。美军捷足先登，将德国的150名高级研究人员，以及整批V-2零件，迅速运回美国。前苏联也不甘示弱，但他们毕竟晚了一步，只带走了一些一般工作人员，不过他们带走了所有的设备。相当于搬走了一个完整的V-2工厂。后来美国和前苏联的巨型火箭，与V-2都有着密切的关系，也可以说得自V-2的真传。人们开玩笑说，“美国和前苏联的火箭在空中相遇时都用德语打招呼”，正形象地说明了这一历史。
自此之后，苏美两国展开了激烈的太空争夺战，这场战争的核心部分就是火箭的竞争。1955年前苏联制造了一种可以携带核武器的导弹，具有很大威力。这时前苏联的火箭技术已领先于美国。1957年10月4日，前苏联在科努尔发射场上，用一枚代号“T3A”的运载火箭成功地将一颗人造地球卫星送入轨道。
这些消息使美国震惊，也使美国最终批准了卫星计划。从那时起美国科学家迅速地研制出了一系列火箭。1969年7月登月计划成功实现。这无疑显示了美国火箭在飞行准确和安全方面的领先水平，也说明了美国在太空领域取得了优势。1971年，美国又成功地发射了绕火星飞行的人造卫星，此时人类已达到并能够准确地把握第二宇宙速度。1987年，“先锋者10号”成为第一颗飞离太阳系的人造天体，火箭对速度的超越才告一段落。
火箭要能在空中飞行，必须解决两个问题：燃烧时所需要的氧气何来？前进的推力由何而来？
燃烧是一种化学反应过程，必须有燃料和助燃剂。由于人们所熟悉的燃烧都是在空气中进行，无需提供特别助燃的氧气，于是便想当然地认为，只要有燃料就可以燃烧了，忽视了助燃剂的作用。飞机的喷气发动机只需携带汽油，发动机工作时从空气中获取助燃剂——氧气。那么要使这种发动机在真空中工作，必须自己携带氧气。
火箭的发动机既携带有燃料，又携带有助燃剂。两剂合在一起称作推进剂。火箭只有携带自己全部的“口粮”才能在太空中飞行。当然它也可以在大气层中飞行。
第二个问题是如何获得“推力”。牛顿第三定律告诉人们：当甲物体对乙物体施加一个作用力时，乙物体也必然同时对甲物体施加一个反作用力，这两个力大小相等，方向相反。自然界中最形象的例子是章鱼，当它遇到危险逃跑时，就急剧收缩自己身体内一个盛满液体的内套，液体受到挤压后，由身体后面的一个喷口射出，与此同时喷出的液体也给章鱼一个向前的推力，章鱼便像箭一样向前逃跑了。
火箭发动机的原理与此类似。推进剂在火箭发动机的燃烧室内燃烧生成高温高压的气体，气体由喷口高速向后喷出，与此同时，火箭受到一个向前的推力。燃烧持续进行，连续向后喷气，火箭便受到连续不断的推力，在此推力的作用下，火箭速度不断增大，竖直升空，冲出大气层。
射向太空的道路
要使火箭飞得快，升得高，则需要使其推进剂占火箭总重量的比重提高，例如，若使推进剂的比重从0.8升高到0.9升，那么火箭的速度就可以提高43%以上。另外火箭的速度与喷气速度也有一定关系，喷气速度越大，火箭前进的速度也就越大。要有大的喷气速度则要求燃料有高的燃烧值。因此，选择高燃烧值的推进剂，对提高火箭的速度也很有利。
除了对速度的要求以外，还要将卫星运送到大气层以外的太空，并按预定的水平方向将卫星送入轨道。要完成这些任务，在目前所使用的推进剂限制之下，单级火箭显然没有足够的力量。因此发射人造卫星用的火箭，目前都是多级式。
多级火箭的级数不能太少，否则推力不足；也不宜太多，否则构造太复杂，容易出毛病。照目前的情形来看，似乎这种火箭应在三四级为好。其中第一级大体用固体推进剂，末级用液体推进剂，至于中间各级可用固体也可用液体推进剂。由于发射卫星需要高速度和长射程，即使发射一颗很小的卫星，它的发射火箭一般也庞大得惊人。
发射火箭所应具备的条件已如上所述。即使满足了以上条件，火箭仍有许多困难和危险待克服，其中最主要的技术有以下几方面：
（1）火箭的可靠性
多级火箭间的配合，每级与次级之间的自动分离，各级火箭的适时启动，都需要极复杂的机构和极缜密的设计，这是一个棘手的问题。火箭是由几十万个零部件组成的，即使只有一个零件不可靠，整个火箭就有危险。1960年10月23日，前苏联的火箭在发射台上爆炸，使包括导弹部队司令在内的几百名军人和科学家丧生。
即使火箭本身可靠，工作人员也马虎不得，否则就有可能发生意外事故。1976年美国一火箭操作人员因将一螺母少拧了半圈，使输入电流不连续从而导致发射失败。1990年2月，“阿里亚娜”火箭第36次发射时，因为第一级发动机中遗留一小块抹布而发生爆炸。
（2）长程火箭飞行的稳定性
长程火箭所经历的区域，从接近地面的浓密大气层直到近于真空状态的极稀薄空气层，其间客观环境的变化非常剧烈。外界大气的变化，以及各级火箭在空中的分离启动，往往使火箭发生剧烈的摇摆、扭动、震颤等种种不良现象，甚至破裂而致火箭于死地。因此如何使火箭在各种不同的环境和情况之下均能保持其相当稳定的飞行，是一项关系到火箭成败的关键问题之一。
（3）火箭速度的调节
运送绕地卫星的火箭必须能在预定的合适高度达到每秒7.9千米的速度。这一速度既不能偏低，也不宜过高。速度方面百分之一的短缺就可能使卫星跌入大气层中，因大气摩擦而结束其生命。可谓差之毫厘，失之千里。过高的速度将使卫星的远地点离地球过远，使地面上的追踪和观测都比较困难。
（4）火箭的导引
卫星进入轨道时的方向也很关键，这一水平方向的两度误差就可能使卫星在环绕过程中的某一点距地球过近而使卫星进入生死边缘。要一颗卫星在遥远的太空中，能够在水平方向上准确地进入轨道，需要导航技术的高度精密。
（5）摩擦生热问题
火箭在飞行的初期，尚未脱离接近地面的浓密气层，此时它的速度可能已经达到很高。在这种高速飞行中，因大气摩擦而产生的热量，足以使火箭的表面温度升高到1000℃以上。这样高的温度足以使许多金属化为流质。因此，如何选择适当的抗热材料来做火箭的外壳，来确保火箭不致在飞出大气层之前便被焚毁，如何采取散热的方法和绝热的装置来保持火箭内部的适宜温度，也是此种火箭制造上的困难问题。
当代的运载火箭由箭体、动力系统、飞行控制系统、安全控制系统及通讯测量系统构成。
箭体是火箭的外壳，包括必须的结构，用以包容、支撑推进剂，以及将其他部分联成一体。它的外观通常都呈圆柱形。箭体一般包括有效载荷舱、整流罩、氧化剂贮箱、燃料贮箱、仪器箱、级间段、发动机推力结构、尾舱和分支机构。
飞行控制系统由制导系统、姿态控制系统、电源配电系统组成。飞行制导系统控制运载火箭的质心运动，使其按预定弹道飞行，保证有效载荷能准确达到目标位置。姿态控制系统控制运载火箭绕质心的运动及姿态，保持飞行的稳定。电源配电系统除完成供电配电外，还按飞行的程序发出指令。
安全控制系统用于评估火箭飞行的可靠性和安全性，当出现故障时，此系统可以自动报警，如果出现危机情况，还可及时引爆火箭。
通信及测量系统可随时将火箭飞行中内部各系统的工作情况测量出来并送回地面。以便保持控制中心与火箭的联系，随时知道火箭和飞船的飞行状况和位置。一旦失去联系，则意味着出现了故障甚至导致发射的失败。
利用运载火箭发射航天器的工作方式，简单地说，是每一级各飞一程，逐级加速，最后使运载火箭末级装载的航天器进入预定轨道。以“长征二号”运载火箭的飞行程序为例：一级发动机点火起飞后7秒开始转弯，工作130秒后关机；接着二级发动机点火，级间爆炸螺栓起爆，两级分离，抛出一级箭体，二级箭体继续飞行112秒后关闭主要发动机，备用发动机继续推行爬高，176秒后关闭发动机，星箭连接的爆炸螺栓起爆，卫星或其他航天器与运载火箭分离，航天器进入预定轨道。这时飞行高度约为175千米，速度约为每秒7.9千米。
由于研制火箭需要雄厚的经济基础和科研队伍，目前仅有俄罗斯、美国、欧洲空间局、中国、日本等少数国家和地区拥有自己的运载火箭。这些火箭分为大中小三类，有几十种之多，最大的运载火箭能将120多吨重的航天器送入近地轨道。其中著名的运载火箭有：前苏联的“质子号”、“宇宙号”、“天顶号”、“能源号”；欧洲空间局的“阿里亚娜”；美国的“宇宙神”、“大力神”、“土星号”；日本的“H-2”；我国的“长征”系列等。
前苏联的“能源号”是一种新型巨型火箭，由液氧/液氢基础级和4枚液氧/煤油助推器组成，能将10吨有效载荷送入近地轨道，能将32吨和28吨重的有效载荷分别送上月球和金星。
美国的“商业大力神-3”火箭是在“大力神”的基础上改进的，近地轨道有效载荷运载能力为14吨，具有很强的商业发射适用性。
我国运载火箭的水平与日本相当，其中的“长征三号B”火箭，能把4.8吨有效载荷送入地球轨道。
现代运载火箭一般由2～4级组成。根据运载火箭的不同结构方式，可分为串联式、并联式和串并联式。为载人飞行的运载火箭因其安全性、可靠性要求高，多采用并联式。
现代航天高科技必将利用火箭为人类走向宇宙铺设一条更远、更快、更安全的道路。
火箭家族
火箭在现代航空航天事业中占有举足轻重的作用，已成为一个国家科学技术发展水平的重要标志。因为它不但直接体现了航天技术的水平，它还是现代信息技术、新材料技术和新能源技术发展水平的重要标志。可以说火箭将许多现代高科技集于一身。
根据火箭所执行的任务不同，火箭可以分成运载火箭、导弹、无控火箭弹、探空火箭等许多种类。
运载火箭
运载火箭是将人造卫星、飞船等航天器送入轨道的大型多级火箭。世界上第一枚大型运载火箭是1975年前苏联研制的“T3A”，这枚运载火箭将世界上第一颗人造地球卫星送入了太空。
“T3A”是根据前苏联1957年8月研制成的洲际导弹“SS-6”改装成的。“SS-6”是一枚装有核弹头的二级火箭，科研人员给它装上第三级，并将核弹头换成卫星，便诞生了第一枚运载火箭。
发射载人飞行器对运载火箭要求很高，简单地修改洲际导弹的办法已不能满足新的要求，于是出现了组合型多级火箭。例如美国研制成了三种通用的末级火箭，把它们与中程导弹、洲际导弹进行组合，便出现了许多不同性能的运载火箭。20世纪从60年代初期到中期共发射了27艘飞船，其中有17次是载人飞行。这些都标志着运载火箭发展到了一个新阶段。
随着对月球及其他行星的探测，对火箭的速度、运载能力和准确度提出了更高的要求。1969年登上月球的“阿波罗”飞船重46吨，以往任何火箭都无法完成这个任务。为完成这一任务，美国研制了新的大型运载火箭“土星”系列。它标志着运载火箭技术发展到更成熟、更大运载能力的新阶段。
“土星-1号”运载火箭长48米，直径6.55米，起飞时间可产生6.7×106牛顿的推力，只用作研制飞船的实验；“土星-1B”全长43米，直径6.55米，起飞时可产生7.3×106牛顿的推力，它只能载着“阿波罗”的登月舱、指挥舱进行登月前的飞行试验；“土星-5号”是一枚三级火箭，长85米，直径10米，总质量2893吨，起飞时推力3.4×107牛顿，总功率达15×105千瓦，这是至今世界上最大的运载火箭，它成功地载着“阿波罗”飞船完成了登月计划。
我国已研制成了自己的“长征”系列运载火箭，它的技术性能和可靠性已达国际先进水平。到1998年10月，我国的长征系列火箭已经发射了52次。我国的运载火箭不仅满足本国航天事业发展的需要，并已投入商业发射。
导弹
导弹是一种可以控制的火箭，它飞得远、瞄得准，是一种杀伤力很大的现代武器。导弹可以说是现代火箭技术、自动测控技术、原子能技术和电子计算机技术在军事领域中应用的集中表现。
导弹具有强大的动力系统，一般都是一至三级火箭发动机，能够将数吨重的弹头运往1万千米远的目标。
导弹具有先进的飞行测控系统，仪器舱中有各种精密的仪器、计算机设备，这些仪器用惯性、光电、雷达、电视、激光等先进的手段控制导弹的飞行。这样导弹就像是长了“眼睛”，只要事先告诉它目标的位置、特征，设计好飞行的路径和飞行姿态，它便能自动寻找跟踪目标，做到百发百中。
导弹具有威力强大的弹头。导弹的弹头位于最前端，既可以是普通弹头，也可以是核弹头；既可以是一个弹头，也可以是多个弹头。多弹头导弹是在一个母弹头内装着若干个小弹头，这些小弹头的投放方式有三种：散弹式，许多小弹头像一把石子一样撒出去，落在一个地区的附近；分导式，母弹头依次将小弹头投向预定目标；机动式，每个小弹头都有自己的控制系统，可以独立瞄准，投射，就像从蜂窝中拥出的蜜蜂，可以自己寻找自己的目标。
导弹种类繁多。有近程导弹、远程导弹、洲际导弹。按其飞行路径又可分为有翼式导弹、飞航式导弹和弹道式导弹。
有翼式导弹多用来功击活动目标，如飞机、舰艇，它设有预定的弹道形状，能借助飞行测控系统根据目标的变动，自动跟踪寻找目标。
飞航式导弹是发射后先爬升或下降，然后水平飞行，最后自动瞄准，命中目标。它多装于飞机或舰艇等移动发射装置上。巡航式导弹便属于此类，它在大气层中飞行，不需携带氧化剂。它飞行高度很低，不易被敌人发现和拦截，可以迅速攻击目标，即使被对手发现，也猝不及防。
弹道式导弹。这种导弹的飞行情况与炮弹相似，一般是无翼的。洲际导弹便是其中一种，它的飞行可以分为三个阶段：动力飞行阶段，在发动机的推动下，竖立起飞，穿越大气层，在这个过程中计算机不断地算出导弹飞行的速度、位置，并将其与预先储存在计算机中的标准数据对照，并及时调整导弹的飞行速度和姿态，当其与标准数据一致时，便自动关闭发动机。第二个阶段是弹道飞行阶段，这时控制系统停止工作，导弹在地球引力作用下在大气层外沿圆弧形轨道飞行。第三阶段是重新进入大气层击中目标阶段。这一阶段一般只有几十秒钟，导弹以20倍音速穿越大气层，直接命中目标。
导弹已形成一个大家族，它们分工明确，有地对空导弹、空对地导弹、空对空导弹、潜对空导弹等许多种。导弹是一种杀伤力极大的现代化武器，它已成为一个国家军事现代化程度的标志。
划时代的飞行
1961年4月12日，世界上第一艘载人宇宙飞船苏联的“东方”号发射升空。
宇航员加加林这时躺在飞船的弹射座椅上，他正从报话机里描述人类从未见到过的情景：“我能够清楚地分辨出大陆、岛屿、河流、水库和大地的轮廓。我第一次亲眼见到了地球表面的形态。地平线呈现出一片异常美丽的景色，淡蓝色的晕圈环抱着地球，与黑色的天空交融在一起。天空中，群星灿烂。轮廓分明。但是，当我离开地球的黑夜一面时，地平线变成了一条鲜橙色的窄带，这条窄带接着变成了蓝色，复而又成了深黑色。”
苏联莫斯科电台同时广播了一则消息：“尤里·加加林少校驾驶的飞船在离地球169千米和314千米之间的高度上绕地球运行。飞船的轨道与赤道的夹角是64.95度。飞船飞经世界上大多数有人居住的地区上空。”
这是人类第一次绕地球飞行，具有划时代的意义，同时也需要极大的勇气。1960年5月，“东方”号原型卫星的减速火箭发生点火错误，使卫星在空间烧毁。第二年12月，再入密封舱进入错误轨道，并在大气层中燃烧，装在密封舱里的两条狗化为灰烬。不过这次却很成功，只发生了通话短时不畅、飞船返回时短时旋转等小问题。
“东方1号”发射瞬间加加林划时代的飞行是在当地时间9点07分开始的，正好108分钟后绕地球运行了一周，他回到了自己的国土上。降落地点是斯梅洛伐卡村，村民们看到加加林头戴一顶白色的飞行帽，身着一套笨重的增压服时，惊讶得目瞪口呆。“东方”号飞船重约4.73吨，由球形密封座舱和圆柱形仪器舱组成。座舱直径2.3米，乘坐一名宇航员。舱外覆盖防热层，舱内有维持10昼夜的生命保障系统，还有弹射座椅和仪器设备。飞船再入大气层时，抛掉末级火箭和仪器舱。当座舱下降到离地7000米时，宇航员弹射出舱，由降落伞着陆。“东方”号飞船既可自控也可手控，它的轨道近地点为180千米，远地点约222千米至327千米，运行周期是108分钟。
神舟上天，飞天梦圆——神舟五号升空
1.中国载人航天的新篇章
2003年10月15日，“神舟”五号飞船载着中华民族千年的飞天梦想，进入了太空。在经过21小时，围绕地球飞行14圈之后，中国第一个太空人——杨利伟胜利返回地面。国人千年的飞天梦想终于变成了现实。
我国在载人航天的征途上进行了不懈的努力和探索。1992年我国完成了载人航天工程的可行性论证报告。1998年底，江泽民同志为中国载人飞船题名为“神舟”。经过7年的努力，1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的载人飞船发射场，中国第一艘试验飞船由长征新型运载火箭发射升空，并准确进入轨道。经过21小时的轨道飞行，飞船返回舱在15圈时进入返回轨道，并于21日凌晨3时41分准确着陆于预定回收场，圆满地完成了试验任务。这项试验任务的成功标志着中国的载人航天技术取得了重大突破，为中国载人航天技术的发展奠定了基础。
从1999年11月到2002年底，3年间有4艘“神舟”无人飞船相继遨游太空并安全返回，为载人飞行做准备。全球中华儿女密切关注着研究的进展。2003年10月15日，杨利伟——这位中国第一个太空人终于圆了国人期盼已久的飞天梦！
有人说，在中国未来建成空间站后，“神舟”将成为往返于天地之间的“公共汽车”。将首名中国航天员送上太空只是中国载人航天工程实现第一步的开端，飞船的最终目的是要成为天地往返的运输工具，为未来的空间实验室和空间站服务。
根据中国载人航天工程“三步走”的战略目标，下一步任务是解决空间交会对接技术，向太空发射短期有人照料的空间实验室，第三步则是建造长期有人照料的空间站，解决大规模的空间科学实验和应用技术问题。
由中国自主研制的“神舟”飞船虽然起步晚，但起点高。飞船具有多种功能，既可作为航天员的运输飞船，又可以与将来的空间实验室或空间站交会对接，作为天地往返运输工具。目前“神舟”飞船已经具备了与空间站交会对接的能力。
“神州”五号成功进行了载人飞行后，“神舟”六号已经在进行各个部件的生产、装配、测试和试验。“神舟”六号的设计思想与“神舟”五号是一致的，但是，在“神舟”五号将一名航天员送上太空的基础上，“神舟”六号担负着送多名航天员上天的使命。因此，飞船的设计可能会有局部的变化。“神舟”六号将在一年到两年之内能发射。
随着中国载人航天事业的发展，中国人实现乘坐自己的飞船到太空观光的梦想不会太遥远了。
2.安全之舟
“神舟”五号飞船不仅要把航天员安全地送上太空，在太空生活和工作，还要保证航天员能够安全地返回地面，因此，航天员的生命安全是第一要务。
为确保航天员的生命安全，“神舟”五号飞船的研制人员对可能影响安全的每一个环节都予以充分考虑，并进行了大量的试验验证，真正实现了打造放心之舟的目标。
科研人员通过大量试验确保设备可靠性。“神舟”五号飞船的研制者为从根本上增强飞船的可靠性，每一个设备，每一项技术，都经过了各种环境下大量的试验。比如，为了考核飞船各舱段之间是否能正常、安全地解锁分离，仅飞船返回舱与推进舱连接面的火工锁就进行了100次可靠性试验。为了考核飞船关键电子设备的可靠性，飞船队伍对近100件关键电子设备进行了综合应力试验，确保它们连续工作100小时无故障。为了确保返回舱回收着陆过程中各项仪器设备工作正常，飞船队伍用1：1返回舱模型，先后多次到西北的戈壁滩上，从不同的高度，进行了总计70余架次的返回舱空投开伞试验。这些试验为从基础上提高飞船设计合理和质量，保证航天员安全，打下坚实的基础。
神舟的所有设备都加上了多道“保险”。尽管飞船设备经过了大量的试验验证，但是研制人员仍然为这些设备上了“保险”。“神舟”五号飞船有600多台设备，为切实保证设备的可靠性，飞船研制者对这些设备中的关键设备，都采取了双保险或三保险，比如姿态控制系统的控制器、降落伞系统、热控制系统的循环泵等，直接配置了备份设备，一旦其中一个设备出现故障，可以自动切换到备份设备继续工作。有些设备，如姿态控制系统的陀螺和敏感器等，则采取了功能备份，当设备中的某个部分出现故障时，系统通过重新组合，仍可以保证功能的正常发挥。而飞船的主计算机则采取了三机容错设计，即三套主板、CPU和处理器同时工作，一套出现错误，另外两套仍能够保证计算机正常工作。与此同时，还对这些措施进行了反复多次试验验证，考验其工作的可靠性。
为防止万一，“神舟”五号飞船的研制人员经过认真分析，找出了飞船有可能出现的108种故障模式，这些模式覆盖了飞船起飞、在轨运行到返回的整个过程，并一一制定了详细的应对措施。比如为确保航天员的安全，他们从大气层内到大气层外救生，从在轨运行段到返回段救生，从境内到境外救生，从陆地到海上救生，把可能影响航天员安全的各种因素都考虑了进来，并一一制定了相关对策，确保了应急救生方案的可行性和安全性。
这些应对措施按照各种故障的严重程度，分别采取三种处置方法：如果飞船出现了一般故障，即通过设备自动切换或地面控制中心遥控切换到备份设备后，可以继续正常工作，飞船仍可按飞行计划继续飞行和返回。如果飞船的各种设备自动工作功能失效，则完全可以依靠航天员进行手动控制工作，地面工作人员将根据故障情况，决定继续飞行还是提前返回。如果飞船发生重大故障，或航天员身体出现严重疾病，不能继续飞行，则由航天员自主决定立即返回。所有这些可能故障的对策都经过了地面反复和严格的测试，确认了它的有效性和正确性，对不需要航天员操作的故障对策，都通过了地面的仿真试验和整船的测试。对需要航天员操作的故障对策，都在模拟器或飞船里，经过航天员多次实地反复操作和演练。
另外，当发射中运载火箭发生故障时，可以启用逃逸塔将轨道舱和返回舱迅速带离火箭，将航天员送到安全地带。
神舟飞船的放心座舱值得一提。在最初设计飞船时，技术人员就对航天员在太空中的生存环境设置了严格的保障措施，并绝对保证了返回舱具有良好的密封性，对飞船上所采用的非金属材料进行了严格的筛选，并在真空环境下试验，测定其有害气体逸出量，采取措施控制其逸出的有害气体量，确保对航天员没有危害，并保证它们具有良好的阻燃特性。对舱内气体成分进行了多次检测，飞船上还配置了烟火检测系统和灭火器，一旦发现火情，航天员可以迅速扑灭火。
此外，为防止飞船返回舱在回收中出现偏差，降落到水中，研制人员多次进行水上投放试验，并配备了水上漂浮用的气囊，即使返回舱落到水面上，也能够保障航天员在水上生存24小时，等待营救。
3.性能强大的发动机
与汽车和飞机都靠发动机的推力前进一样，神舟飞船在太空中运行也是靠发动机推动的。所不同的是汽车和飞机上的发动机是依靠油料与空气中的氧气混合燃烧，产生气体推力，因此，它们都离不开空气中的氧气。而飞船上的发动机是液体火箭发动机，它工作时不需要空气中的氧气，而是由一种称作氧化剂的含氧液体提供燃料燃烧所需的氧，或者直接由燃料催化分解产生气体，燃烧气体和分解气体通过喷管喷出产生推力，使飞船能够在没有空气的太空中也能飞行。
当运载火箭把“神舟”五号飞船送入太空后，飞船就得依靠这些发动机完成飞行任务，是这些发动机推动飞船前进的。按照担负的任务不同，这些发动机被分别安装在飞船的3个舱段里，组成了3个用途不同的独立的推进系统。
在神舟飞船的推进舱里安装的发动机承担着飞船的主要推进作用。飞船进入太空后到飞船离开飞行轨道返回的这段时间前进的动力都由它提供。其中有四台大发动机和24台小发动机。推力大一点的发动机承担着改变飞行轨道形状和轨道的升高或降低，神舟飞船的飞行轨道需要进行一次由椭圆形变成圆形的改变和几次升高轨道的修正，飞船在最后完成飞行任务要返回地面时，也需通过发动机喷气，所不同的是不是为返回舱提供动力，而是把飞行的速度降下来，这些任务都使用推力大一点的发动机来完成。其他推力小的发动机用来控制飞船的飞行姿态。当神舟飞船在太空中围绕地球飞行时，由于航天员活动的影响，会给飞船飞行状态带来变化，这就需要及时启动小发动机进行姿态调整，否则，飞船就可能出现倾斜甚至翻滚，影响任务的完成。
在神舟飞船的轨道舱里，安装了发动机。在神舟飞船返回地球减速前，轨道舱将留在太空中工作，这些发动机将用来保持轨道高度和飞行姿态，为此，这16台担负为轨道舱提供动力任务的发动机，将在太空中随轨道舱工作半年以上。
在神舟飞船上的返回舱里，安装了8台发动机。其任务是为防止返回舱在返回飞行过程中通过大气层时出现翻滚，同时也可以控制返回精度。
