为什么探测器要登陆彗星
太阳系里的彗星，大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质，可是，彗星究竟是由什么物质组成的，我们对此只有猜测而不能定论。
为了采集彗星的原始物质，1999年2月，美国航天局派出了“星尘号”探测器，它在2004年与一个叫“怀尔德2号”的彗星相遇。“星尘号”探测器是一个质量达385千克的机器人，在地球引力的帮助下，它穿越4.8千米的彗星轨道平面和彗星相遇。在相遇之时，“星尘号”伸出一只用气凝胶构成的巨型“手套”，从彗尾处收集星体物质，将它装在返回舱里，带回地面。预计，科学家在2006年可取得彗星尘埃，这将是人类第一次从“地—月系统”外收集到的天体标本。如果此项计划能成功的话，我们就可知道看似披头散发的彗星，究竟是由什么物质构成的了。
与此同时，一项更加激动人心的探测并登陆彗星的计划也开始酝酿。
一位名叫布莱恩·缪尔黑德的美国科学家，设计了这样一个奇思妙想，他准备派遣一个叫“深空4号”的探测器，在距地球几亿千米外的一颗名叫“坦普尔1号”的彗星上登陆。
“坦普尔1号”彗星每隔5年半绕太阳一周，它的轨道直径大约是6千米。尽管科学家相信彗星是由冰和尘埃组成的，可是在没有采集到彗星的实样以前，总是一个未知数。科学家设想，彗星表面的质地在棉絮和混凝土之间，因此为登陆器设计了一个类似鱼叉的装置。如果彗星的表面坚硬，鱼叉就锚定在它的表面；如果彗星表面柔软，鱼叉就会完全陷入彗星表面，然后展开一把小小的金属伞，以便固定在那里。
“深空4号”于2003年4月发射升空。在发射2年半以后，探测器将与“坦普尔1号”彗星相会。然后，在彗星的周围逗留115天，寻找登陆点。
“星尘号”探测器的取样和“深空4号”探测器的登陆，将谱写人类探测彗星的新篇章。
什么样的人可以当航天员
航天员是真正的“天之骄子”，要想当一名航天员，可不是一件容易的事。
在人类开始载人航天的初期，人们对太空环境还没有切身体会，只知道那里环境恶劣，会对人的生命有种种威胁，因此，认定人进入太空是件极其冒险的事。据此，无论前苏联和美国，都是首先从军用喷气式飞机的驾驶员中挑选航天员。因为这些人都经历过长期高空、高速飞行环境的锻炼，能较快适应恶劣的航天环境，能迅速果断地决策，善于应付各种意外的情况。从成百上千的优秀飞机驾驶员中，最后只能挑选出少数的航天员候选人。第一批前苏联航天员只有20人，而美国仅7人。
随着航天计划的扩展和航天器生命保障系统的不断完善，对航天员的挑选条件也有所降低，但是，四个方面素质的要求是不可少的，即身体素质、心理素质、思想素质和知识素质。
身体素质除了一般的健康外，还应具有许多特殊的耐力，如耐超重、耐低气压、耐热、耐振动、耐孤独等；心理素质是指情感的稳定性、自我控制能力、与同事共事的适应性和协调性等；思想素质主要是看是否有对航天的献身精神和为航天事业不屈的奋斗精神；知识素质则要求航天员必备一定的文化科学基础。
如果你想成为职业航天员，那么你的年龄应小于40岁，身高在1.5～1.9米之间，体重与身高要协调，有1000小时以上喷气式飞机的驾驶经验，并具有学士以上的学历，视力、血压及内脏均应健康，还要有坚强的意志和为航天事业献身的决心。如果你只想到太空中去做些科学实验，即成为非职业航天员，那么你必须是学识渊博的科学家或工程师，身体健康和情绪稳定，年龄则可以放宽许多。
愿更多的少年读者从小就向这个目标努力吧！
患近视的人也能当航天员吗
要回答这个问题，首先要介绍一下航天员是由哪些人组成的。
目前，构成航天员队伍的有三类人员：一是载人航天器的驾驶员，负责在宇宙航行中操纵驾驶航天器；二是飞行任务专家，负责航天器在飞行中的维修，完成飞行中对卫星或探测器的施放和修理，还有到舱外执行某些特殊任务；三是载荷专家，他们就是到太空中进行科学实验的科学家和工程师。前两类航天员是职业的，而后一类航天员是非职业的，只有担负与自己有关专业的任务时才登上太空。
早期航天员的挑选是十分严格的，通常是从喷气式飞机的驾驶员中选拔，可谓是千里挑一，所以对身体的要求也极为苛刻，当然患有近视眼的人是不可能入选的。
随着航天技术的发展，宇宙飞船和航天飞机频频进出太空，载人航天的活动次数也越来越多，空间站已成为人类在太空停留的重要场所。因此，今后会有更多的人进入太空生活和工作。据统计，全世界需要矫正视力的人高达48%（主要是近视眼），而患近视眼的人在科学家和工程师中所占的比例还会更高。如果戴着眼镜上太空，那是很不方便和不安全的，但把他们统统排除在航天员之外，又是一个很大的损失。出路在哪里呢？
用隐形眼镜可以解决这个问题。国外已经让航天员戴上隐形眼镜，作过模拟上天的试验，都没有出现不良反应，并公认隐形眼镜是矫正航天员视力的理想用品。
从今以后，不仅科学家和工程师上天可以不受视力上的限制，对未来的太空游客们也敞开了一扇大门。
在太空中人的身体会长高是怎么回事
生活在太空里的航天员，会发现一个奇怪的现象：自己在太空里长高了，而且非常明显，最多的可以长高5.5厘米。这是由于太空中的失重在作怪。由于没有了重力，一切都没有上下之分，人体脊骨的椎盘会扩展，所有的关节也会松弛、间隙增大。几十个关节的微小扩张叠加起来，就会使身体明显地增高了。不过，这个现象一经回到地面，几小时后就会消失。
在地面上，人的身长在一天中也会有所变化，早晨起床时人的身体最高。这是因为经过一整夜平躺在床上，各个关节都处于松弛状态，情况与太空中有点相似。当然这不是因失重造成的，所以并不严重，顶多也只会产生约1厘米的变化量。
失重环境，对人类是一种新的财富。我们可以在太空中利用失重去制造出许多在地面上不能或很难制造出来的高、精、尖产品，完成许多在地面上不能进行的科学实验。但是，对航天员的身体来说，失重却是一种不能避免的“灾害”。
人长期在地面的重力场内生活，地球重力吸引血液向下流动。在失重环境里，血液被重新分配，下肢血量减少，头部血量增多，致使静脉压不再起作用，血液中的水分会过多丢失，使得血液变得又浓又黏。在失重的环境里，人体骨骼受力减少，时间一久，肌肉萎缩，骨骼变得松脆，特别是骨骼内钙和磷的丧失，使航天员返回地面后变得软弱无力、举步艰难。失重还会引起血液中红细胞和淋巴细胞减少，免疫能力减退。在失重的环境中，大多数航天员还会发生前庭——中枢神经反应，出现恶心、呕吐、面色苍白、出汗、晕眩、工作能力下降，即所谓的航天运动病。
为了尽量消除失重对身体的影响，除加强航天员的训练、合理的作息制度、合理的饮食和营养外，体育锻炼和药物预防也有一定的效果。在未来的星际航行时，由于失重的时间相当长，还可以在航天器内制造一种人工重力，以彻底解决这个航天医学的大难题。
航天员在太空中是怎样生活的
太空是个重力十分微小的地方，在那里，航天员的生活与地面大不相同。
宇航员向美国总统克林顿展示太空食品比如吃饭，如果你像在地面那样端着一碗米饭，那饭会一粒一粒地飘满整个房间，你张着嘴可能一粒饭也吃不着，而你闭上嘴时，它却可能钻进你的鼻孔。因此，太空食品都要经过特制，装在软管或软袋里。航天员进餐时，先要将身体固定好，动作要轻柔，呼吸节奏要调节好，以免把食物弄碎飞扬，不要张开嘴咀嚼食物，只能用鼻呼吸，否则食品会从嘴中逃出。
在太空进行材料的科学实验宇航员的复合营养真空食品在太空中洗漱更是有趣。刷牙不用牙膏和牙刷，而是嚼一种类似口香糖的胶质物，让牙齿上的污垢粘在胶质物上，达到洁齿的目的。洗脸也不用水和毛巾，只用浸湿的手纸擦擦了事。
太空中上厕所是件麻烦事，必须坐在精心设计的马桶上，两脚先放进固定的脚套里，腰间用座带绑好，双手扶着手柄，不然人就会浮在半空。太空马桶是不用水冲的，而是一个特制的抽气机，将粪便吸进塑料袋里，以便集中处理。
航天员的睡觉姿势可说是千奇百怪。由于失重，无论是站着、躺着，还是飘着都可以入睡。但多数人还是喜欢睡在固定的床上或墙壁上的睡袋里，然后把睡袋拉紧给人体施加上压力，以消除那种飘飘欲坠的不安全感觉。
总之，航天员的太空生活就是这样奇妙，你想去体验吗？
航天员是怎样训练出来的
在挑选出航天员的候选人后，航天员的训练就开始了。训练一般包括三个方面，即航天理论和基础知识训练；各种航天特殊技能训练；增强体质的体育训练。
航天员的航天过程是从地面起飞开始，经过地球大气层，进入宇宙空间，最后平安返回日本第一批太空人在进行水中训练地面。因此他们必须掌握与此有关的各种基础知识，如飞行动力学、空气动力学、地球物理学、气象学、天文学和宇宙航行学等；航天员是借助火箭和各种载人航天器飞行的，因此他们还必须熟悉火箭、航天器的设计原理、结构、导航控制、通信、座舱中设备和仪表的性能以及简单的检修技能；他们还必须详细掌握每次出航任务的细节。
航天特殊技能训练，主要是模拟航天飞行的真实环境和过程，使航天员熟练地掌握操作技能，应付各种可能出现的情况。这主要包括五个方面的训练：一、飞机飞行训练，以提高航天员的耐噪声、振动和超重的能力，增强人体前庭器官系统的稳定性，训练在失重时的生活和工作的能力。二、大型离心机上的超重耐力训练，超重值要达到10g（g指地球表面的重力加速度，约为9.8米/秒2）以上。三、水下失重模拟训练，在水中可以产生类似失重环境中活动的效果。四、飞行模拟器训练，供航天员熟练地掌握航天器的操纵技术。五、各种应急训练，如长期在寂静中孤独生活，航天器设备出现故障的应急处理，如何安全脱险和海上救生等。
此外，航天员从事的是一项非常艰苦的工作，其体力消耗十分巨大。因此必须始终不断地进行增强体质的体育训练。
航天员是如何从座舱进入太空的
我们知道，航天员是乘坐宇宙飞船进入太空的。在太空中，航天员的绝大部分时间也是呆在宇宙飞船的座舱里，可有时候，航天员要走出座舱，进入太空。这可不像我们从教室走到操场那样简单。
因为在载人航天器中，如宇宙飞船、空间站等，座舱里都保持着一定的气压和温度，与我们地面上的大气环境基本相似，航天员不用穿戴任何仪器，就可自由呼吸、生活。可是，在这些载人航天器的外面，则是茫茫太空，不仅温度极低而且高度真空。所以在航天器内外是气压和温度相差极大的两个天地。
航天员从座舱进入太空时，不仅要穿上特制的航天服，保护自身的安全，还要采取一定的措施，保证载人航天器中的环境不因为航天员的出入而遭到破坏。所以，科学家为各种载人航天器专门设计了一种气闸舱。
航天员要从航天器里出来，好像要从一个封闭的气球里走出来。如果像我们平时走出屋子那样从座舱进入太空，即使门关得再快，航天器里的空气也会很快跑光，就像气球被戳破。但是如果有两扇门，当人走出第一扇门时，第二扇门还关着。然后，先关闭第一扇门，再打开第二扇门走出去。这样，始终有一扇门是关着的，航天器就能保持密封状态，而不会漏气。气闸舱就是按照这个道理设计的。
身穿航天服的航天员在进入太空之前，首先进入气闸舱。然后，关闭气闸舱与座舱之间的舱门，使气闸舱与座舱隔离。接着，气闸舱以一定的速度减压，直至达到与舱外一样的空间压力。这时候，气闸舱的舱门被打开，航天员就能出舱进入太空了。当然，这时候保持一定的压力和温度，维持和保护航天员生命的任务就交给航天服了。
航天员为什么要穿航天服
去太空旅行的航天员都要带上一件航天服，那是为了适应太空环境的需要。太空环境十分险恶，大大小小陨星的袭击，常常令航天员猝不及防；高空的辐射，会危害人体的细胞膜，干扰或终止细胞的抗疾病功能；还有太空中充斥着人类遗弃在那里的太空垃圾，对航天员的生命也是一种威胁。为此，航天员需要严格的保护措施，才能去太空工作。
航天服是一件高科技的产品。它的作用除了防御来自太空的侵袭以外，还有一套生命保障系统和通信系统。它能帮助航天员适应太空中温度的急剧变化，使航天员有合适的温度、氧气和压力，如同在地面上一样舒适；在太空行走时，可以方便地与航天器上的航天员通话联系。
航天服的设计者，可谓精心而周全。他们把航天服制成多层的套服，一般至少有5层。
与皮肤接触的贴身内衣又轻又软，富有弹性，通气又传热，内衣上安有辐射计量计，以监测环境中各种高能射线的剂量。内衣上的腰带，具有生理监测系统，可随时测定心率、体温。
早期的宇航服第二层是液温调节服。衣服上排列着大量的聚氯乙烯细管，调节温度的液体通过细管流动，温度的高低可由航天员自己控制，有3个温度档次可供选择。
第三层是有橡胶密封的加压层。层内充满了具有相当于一个大气压的空气，保障了航天员处于正常的压力环境，不致因压力过低或过高而危及生命。
第四层是一个约束层。它把充气的第三层约束成一定的衣服外形，同时也协助最外一层抗御陨星的袭击。
最外一层通常用玻璃纤维和一种叫“特氟隆”的合成纤维制成。它具有很高的强度，能抵御陨星的袭击，还具有防宇宙辐射的功能。
这样复杂的一件航天服，它的制作代价当然十分的昂贵，大约一件在300万美元以上。航天服一般很重，虽然在设计中，为了方便航天员的行动，关节部位有较高的灵活性，可是，穿着航天服对航天员来说仍是一个沉重的负担。
据说，第一个穿上航天服进行太空行走的航天员，虽然总共只穿了12分钟，已经累得汗流浃背。可是，在太空航天员没有航天服的保护是难以想象的。
第一位进入太空的人是谁
1961年4月12日，前苏联人加加林乘坐“东方号”宇宙飞船，绕地球飞行一周，历时108分钟，成为世界上第一位进入太空的航天员。
加加林于1934年3月出生在前苏联一个普通的家庭中。小时候他是一名淘气的孩子，但强烈的求知欲驱使他如饥似渴地学习他所涉猎的所有知识。在学校里他参加了科技小组，在教师的指导下，小组成员们制作了航空模型，并经常在空旷地方试放飞行。看着如蜻蜓一般敏捷的飞机模型在阳光灿烂的天空中飞翔，加加林暗自下了决心，将来长大一定要当一名飞行员。
在飞向蓝天的强烈愿望驱使下，加加林开始贪婪地阅读描写齐奥尔科夫斯基的书籍，他对这位航天之父十分敬佩。齐奥尔科夫斯基充满热情的精神、坚韧不拔的品格以及无私地献身于宇宙飞行的思想，对加加林的一生产生了巨大的影响，也许这就人类走向太空的第一个宇航员加加林是他从一名飞机驾驶员变成为世界第一位遨游太空的航天员的动力。
加加林因摘取了世界第一位航天员的桂冠而名扬天下，他荣获了“苏联英雄”称号和列宁勋章。月球背面最大一座环形山以加加林来命名，国际天文学会把“1772号”小行星命名为“加加林星”，国际航空联合会设立了加加林金质奖章。他先后出访了28个国家，封他为“荣誉市民”的城市就有300多个……
不幸的是，1968年3月27日，加加林在一次米格飞机的训练飞行中，因飞机失事身亡，年仅34岁。但他光辉的一生，激励着人们为征服宇宙奋斗不止。
世界上第一位女航天员是谁
世界第一位女航天员是前苏联的瓦莲金娜·捷列什科娃。1963年6月16日，她独自一人驾驶“东方6号”宇宙飞船进入太空，同两天前发射的“东方5号”宇宙飞船共同完成了太空编队飞行。在太空的三天三夜里，她驾驶的飞船围绕地球飞行48圈，航程约200万千米。两艘飞船于6月19日平安返回地面。
捷列什科娃勇敢地驾驶飞船遨游太空，完成了好些生物医学和科学技术考察计划，她用第一位女太空人捷列什科娃自己的经历，证明了妇女也能在太空中正常生活和工作，开创了妇女进入太空的历史。
1937年出生的捷列什科娃，自幼向往蓝天。中学毕业参加工作后，一边进函授技术学校学习，一边参加航空俱乐部的跳伞活动。自从加加林首航太空后，她和俱乐部的女友一起给航天部门写信，呼吁选派妇女参加航天飞行。1962年，经过严格的选拔，她终于加入到航天员队伍。
为表彰捷列什科娃对航天事业的贡献，她获得了列宁勋章、齐奥尔科夫斯基奖章，国际航空联合会授予她“宇宙”金质奖章，国际妇女联合会选举她为副主席，月球背面的一座环形山（北纬28°，东经145°）也以她的名字命名。
1963年8月，捷列什科娃与另一位航天员尼古拉耶夫结婚，组成了世界上第一个航天员家庭。1986年，这位当代的嫦娥，曾来到传说中嫦娥的故乡我国访问，引起了很大的轰动。
太空中的失重现象
地球上的一切物体都受到地球的万有引力，这称为重力。重力的大小随着高度的增加而迅速减小。航天器在环绕地球运行或在行星际空间轨道上飞行时，它们远离地球和其他星球，自然处于失去重力的状态，这就是失重。当然，失重并非绝对没有重力，只不过重力非常微小，所以失重也常称作微重力。
失重是太空环境一个十分重要的特性。
在失重状态下，人体和其他物体受到很小力的作用就能飘浮起来。利用失重，能在太空进行某些地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工，例如生长高纯度大单晶硅，制造超纯度金属和超导合金，以及制造特殊的生物药品等。
失重也为在太空中组装结构庞大的航天器（如空间站、太空太阳能电站等）提供了有利条件。
当然，失重也会对人体有一定的伤害，这主要是航天员会患上航天运动病。这种病的典型特征是脸色苍白、出冷汗、恶心和呕吐，有时还会出现唾液增加、上腹部不适、嗜睡、头痛、食欲不振和飘飘然的错觉。长期失重还会导致人体骨质疏松和肌肉萎缩。为了防止和减缓航天运动病，首先要在地面上就加强航天员的训练，增强体质；另外是在太空中重视体育锻炼，我们在电视上收看有关航天活动的实况录像时，经常可以看到，太空中的航天员正在运动器械上活动身体呢。
太空中的超重现象
在载人航天活动中，超重现象主要发生在航天器的发射和返回过程中。为了把航天器送入太空，目前一般都采用多级运载火箭。在第一级火箭开始燃烧时，由于整个火箭的自身重力很大，加速度是很小的，看上去是徐徐上升。随着燃料的消耗，火箭重力逐渐减轻，加速度值逐渐加大，直到第一级火箭燃料耗尽，燃烧停止；接着是第二级火箭开始燃烧，重复上述过程；最后是第三级火箭的燃烧和加速。经过这样三次的加速过程，一般可把载人航天器加速到第一宇宙速度（7.9千米/秒），进入绕地球的太空轨道。在这个加速过程中，载人航天器上的设备和其中的航天员，自身的重力都会相应地增大许多，而处于超重状态了。
同样道理，载人航天器在完成任务从太空返回地面时，也会出现超重现象。返回前，载人航天器的返回舱先把底部朝前，然后利用反推火箭减小速度和降低轨道高度。在进入大气层时，因受空气的阻力而逐步减速。刚开始时，因高层大气密度很小，减速值很小；随着高度的降低，大气密度逐渐增加，阻力逐渐加大，减速值也逐渐加大，并在达到最大值后开始减小，形成一个半正弦的曲线。因此，在返回过程中，载人航天器及航天员，将第二次进入到超重状态。
早期运载火箭每级发动机的燃烧时间较短，所达到的加速度峰值较高，可以达到地面重力加速度的7～9倍，这会对航天器的结构带来损坏，而航天员的身体也受不了。随着航天技术的提高，延长了火箭的加速过程，火箭发射时的加速度已下降到地面重力加速度的5倍；而返回时的超重也大大减小。航天飞机条件更好了，发射时超重峰值只相于3倍重力加速度，返回时采用了滑翔式飞机般地再入，超重峰值不到重力加速度的2倍，一般健康的人都可以承受得了。
过大的超重对航天员的身体十分不利，因为人的体重突然增加了许多倍，无论是对心血管系统，还是对呼吸功能，以及人的工作效率，都会造成不良的影响。人能忍受超重的能力总是有限的，为了最大限度地减小这个影响，人们在载人航天活动中对超重采取了一些防护措施。比如在起飞和返回时，航天员以平躺的姿态来对抗超重，以减轻头部的供血不足、缓解呼吸困难和心脏节律失调。此外，加强对航天员的选拔和训练也很重要，提高航天员上天时对超重的适应能力，以保证他们能顺利而安全地完成航天任务。
航天员进行舱外活动前要吸纯氧吗
生活在载人航天器（如空间站、航天飞机或宇宙飞船）内的航天员，那里有与地面相当的气压，因此，航天员除了有失重的感觉外，生活上可以与地面上没有太大的差异，甚至可以穿上一般的衣服。
但是，航天员如果要到航天器外的太空中去完成种种任务，即舱外作业，就必需穿上一种特别的航天服，并在出舱前先呼吸三小时纯氧，以避免进入太空后出现减压病。
什么是减压病？为什么吸氧能防止减压病？
我们来看看航天员出舱前后所面临的变化。航天器内通常保持与地面相当的大气压力，即每平方厘米约9.8牛顿压力，一个成年人的身体表面积总计2平方米左右，这样，他所承受的压力就大约为19.6万牛顿。但是，我们在地面并不感到身上有如此大的压力，这是因为人体内部产生的内压与之平衡。如果外界压力一旦减小，人体组织和体液中溶解的气体（主要是氮气），就会转变为游离的气体，在血管内形成气泡堵塞血管，在血管外压迫局部组织，出现四肢疼痛、面色苍白、出汗虚脱、呼吸困难、听觉失灵等情况，这就是减压病，与高山反应征状十分类似。
虽然航天员在出舱时穿上了航天服，服内也保持有一定的气压，但因目前技术水平所限，这个气压值还不能做到与舱内一样，而仅为舱内的1/3左右（相当于9～10千米高空）。地面实验证明，在8千米以上人就可能会患上减压病，因此航天员在出舱前，都要先吸足纯氧，使体内组织和体液中的氮气尽可能排出，以避免在舱外发生减压病，从而顺利地完成舱外作业任务。
宇宙辐射对航天员有什么危害
在地球上空，太阳是个巨大的辐射源，它每时每刻都在向地球辐射出大量的能量。太阳辐射中可见光和红外光占了总量的90%以上，它供给地球以热量，也是各种航天器的主要能源。
太阳辐射的紫外线、X射线和γ射线，尽管在其辐射总量中所占的比例很小，但它对人体安全和物质材料，均有很大的危害性。好在地球大气层上部的电离层和臭氧层，都对它们有阻挡的作用，因而在地面上总是很安全的。
但在地球大气层外的太空里，航天器完全暴露在太阳的辐射之下。因此，航天器的结构材料会快速老化，电子器件会加快失灵，更重要的是，航天员的健康可能会受到严重损伤。
宇宙辐射如若作用于人体，将使人体细胞中的原子产生电离效应，使机体分子、细胞、组织结构受到损害，失去原有的生理功能。辐射对人体的损伤可分为急性损伤和慢性损伤两种。急性损伤也就是人们常听说的辐射病，它是在短时间内受到大剂量辐射造成的，人会出现白细胞、血小板剧烈减少，并致人死亡；慢性损伤经过治疗和脱离辐射环境后，可以恢复健康。
航天员在舱外活动时所穿的航天服，具有防护辐射的功能；在出舱前，航天员也可以服用一些防辐射的药物，这对预防辐射病都是有效的。但随着载人航天活动范围的扩大，飞行轨道越来越高，可能受到的辐射强度也越来越大，因此不断研究辐射病的防治，仍是航天医学的一个重要课题。
最先飞出“地球摇篮”的人
“地球是人类的摇篮，但人类不能永远生活在摇篮里。他们不断地扩展自己着探索空间，起初是小心翼翼地穿出大气层，然后就是征服整个太阳系。”齐奥尔科夫斯基的这一著名预言激发着人们对宇宙不断地探索和开发。
载人航天计划的制定推动着载人宇宙飞船的研制工作。载人飞船是一项比卫星更复杂的航天器。它除具有一般卫星的基本结构外，还必须有安全可靠的返回设备，具备应急救生系统和能够提供人生活、工作的生命保障系统。返回式卫星技术的发展，解决了宇宙飞船的返回问题。如果没有这项技术，宇航员就无法返回地球，实际上，也就意味着无法进行真正意义上的载人飞行。人类历史上第一艘载人宇宙飞船是前苏联研制的“东方1号”。在这艘飞船上飞出“地球摇篮”的是前苏联航天员——尤里·加加林上尉。
“东方1号”是一个直径2.3米的球形座舱，质量约为2.74吨，球形座舱是密封的，内有多种仪器，宇航员的坐椅是弹射式的，万一发射发生故障，他可以爆破打开座舱的圆形舱口，弹射出去。座舱下部有设备舱，装有制动火箭。返回地球时，宇航员可以点燃制动火箭，以降低飞船的运行速度，飞离轨道。设备舱内还有氧气瓶和氮气瓶，以供给座舱内正常大气压的空气。
1961年4月12日，莫斯科时间9时零7分，运载火箭喷着火舌将“东方1号”竖直推起，加加林被紧紧压在座椅上，经受着剧烈的震动。14分钟后，“东方1号”飞船载着加加林进入环绕地球的轨道。这时候他感觉真正的在地面上无法完全模拟的的奇妙感觉——完全失重了，一点也感受不到自己的重量。
加加林通过眩窗观察着人类的家园——地球，透过飘浮的白云，他可以清晰地看到蜿蜒的河流和起伏的山脉，整个地球周围环绕着一层淡蓝色的光，真是一个迷人的蓝色星球。加加林是人类历史上第一个看见地球全貌的人。
10时55分，飞船安全地降落在预定地点，载人航天获得了圆满成功。这次历时108分钟的太空飞行震撼了世界，从此人类开始了载人航天的新纪元。为了纪念在征服宇宙道路上的这一划时代的成就，4月12日被定为“航空航天国际纪念日”。
从此以后，美国和前苏联在航天方面的竞争进入白热化，美国人竭尽全力，开始了登月计划的实施工作。这种竞争客观上推进了航天事业的发展。
人类是怎样登上“广寒宫”的
自古以来，月球就是对人类充满吸引力的神秘天体。人类最想登上的天体，第一个就是月球，因为它离地球最近，约384400千米，表面引力只是地球的1/6.传说中，嫦娥奔月，觉得月宫冷寂不堪，那么，真正的月宫到底是怎样一番景色呢？
1961年5月25日，美国正式批准了登月计划。经过8年的技术准备，美国共发射了9个“徘徊者”探测器、7个“勘探者”探测器、5个“月球轨道”环行器，了解了月球表面情况和着陆的可行性，预选了多个登月点。最后，由“阿波罗10号”飞船进行登月全过程的演练，宇航员已抵达近月面15.2千米处。到此登月计划中的准备工作已完全就绪。
1969年7月16日清晨，在美国西海岸肯尼迪航天中心，39号A发射台上的“土星5号”运载火箭等待点火起飞。火箭上端的“阿波罗11号”飞船由指令舱、服务舱和登月舱3部分组成。指令舱内，仰卧着3位人类登月的使者——指令长阿姆斯特朗、指令舱驾驶员柯林斯和登月舱驾驶员奥尔德林。
美国东部时间上午9时32分，在震耳欲聋的轰隆声中，“土星5号”火箭腾空而起，直冲天穹。4天多的航行以后，到达了月球轨道，柯林斯驾驶指令舱绕月球轨道飞行，等待接应。
宇航员在月球迈出标志着人类巨大飞跃的一步7月20日16时17分，与指令舱和服务舱分离的登月舱降落在月球轨道附近的静海上。着陆后约6.5小时，阿姆斯特朗身穿宇航服，首先走出登月舱。他在5米高的平台上呆了好几分钟，使自己激动的心情平静下来，才慢慢爬下9级扶梯。
历史性的时候到来了，阿姆斯特朗小心翼翼地伸出左脚，踏上月球，在月球上印上了人类的第一个脚印。他说：“对于一个人来说，这是一小步，但是对人类来说，却迈出了伟大的一步！”人类终于登上了千百年来朝思暮想的“广寒宫”。
18分钟以后，宇航员奥尔德林也踏上了月面，和阿姆斯特朗一起，采取了22千克土壤、岩石样品，拍摄了照片，安设了月震仪、太阳能电池阵和激光反射器，最后将一面美国国旗插在了这个万籁俱寂、荒凉无比的星球上。
7月21日13时54分，两人离开月球与柯林斯会合，经2天多的飞行，载着三名宇航员的指令舱平安溅落在夏威夷西南的太平洋洋面上。至此，历时8天零3小时18分钟的人类首次登月计划圆满结束。
在探索宇宙的大事业中，人类迈出了历史性的伟大一步。
为什么火箭没有机翼也能改变方向
飞机上面都装有机翼，包括尾部的升降舵和方向舵。它利用升降舵的上下或方向舵的左右运动，来改变飞机的飞行姿态，这是因为迎面吹来的气流对这些舵面产生了作用力的结果。但是火箭大多数时间是飞行在大气层以外，那里没有空气，那么改变火箭的飞行方向靠什么办法呢？
靠的就是火箭内部的“驾驶员”——飞行控制系统。这个系统有两大作用，一是控制火箭向前飞行（由火箭发动机提供推力）；二是控制火箭的姿态（使火箭俯仰、偏航或滚动）。火箭的飞行控制系统靠敏感元件（类似人的眼睛），去“观察”火箭的飞行状态是否正常（与预定的路线作比较），如发生偏差，立即报告“大脑”（箭上计算机），经过分析思考（计算机进行各种计算），最后向执行机构（类似人的手和脚）发出修正指令，控制火箭沿正确的方向飞行。
火箭在真空环境里飞行时，如果用类似飞机的空气舵，自然就不起作用了，需改用燃气舵和摇摆发动机。燃气舵安装在发动机喷管的尾部，用石墨或耐高温的合金制成，当发动机燃烧室喷射出来的高速气流作用在舵面上时，就会产生控制力以改变火箭的姿态。摇摆发动机是将发动机安装在可变动推力方向的支架上，用改变推力的方向来达到改变火箭姿态的目的。因此，火箭的外形多是圆柱体，光秃秃的，它虽然没有机翼，但同样也能随心所欲地改变飞行方向。
火箭发射采用倒数计时是怎么回事
1927年，一批早期的宇航爱好者在德国成立了宇宙航行协会。不久，他们接受了为一部科幻电影《月里嫦娥》制造一枚真实火箭的任务。但由于缺乏经验，这枚真实的火箭始终未能制造出来，反而是制片商把一枚模型火箭先制造出来了。在拍摄影片的过程中，为了发射模型火箭，导演弗里茨·兰首创了倒数计时的发射程序。这种计时程序，既符合火箭发射规律和人们习惯，又能清楚地表示火箭发射的准备时间在逐渐减少。
10分钟准备，5分钟准备……1分钟准备，直到发射前10秒钟，而后是10、9、8……3、2、1，起飞！这种倒数计时，会使人产生准备时间即将完结，发射将要开始的紧迫感觉。
电影成为这种发射模式的先导。之后，德国在20世纪30年代制成第一枚试验火箭，以及40年代初研制“V-2”火箭时，都采用这种倒数计时的发射程序。40年代后，美国和前苏联研制的火箭和导弹，发射时也都采用了这种程序。它把火箭在起飞前的各种动作按时间程序化，既严格又科学，真是“万无一失”。
目前，世界各国的火箭、导弹和航天飞机的发射，自然就一直沿用这种倒数计时程序了。
怎么知道人造卫星在按预定的轨道运行
在太空工作的人造卫星和各种各样的航天器，都能在预定的轨道上运行。它们就像地面上的行人和车辆各走各的路一样，都有自己的运行轨道。尽管它们的轨道各不相同，但是，也像我们要遵守交通规则一样，也必须“遵纪守法”，那就是它运行轨道的平面，必须通过地球的中心。
如果它的轨道呈圆形，地心就是它的圆心；如果它的轨道是椭圆形的，那么，地心就位于椭圆的一个焦点的位置。
大多数的卫星在发射入轨时，速度往往稍大于第一宇宙速度，所以它们的轨道大多是椭圆形的。就像地球和太阳之间有近日点和远日点一样，卫星和地球的距离也是有时近有时远。人们把轨道离地面较近的一点叫“近地点高度”，把离地球最远的一点叫“远地点高度”。
人造卫星除了具有绕地球运行的固定轨道以外，还有一个重要的参数，那就是轨道的倾角。它是指卫星轨道平面和地球赤道面之间的一个夹角。
根据这个夹角的大小、轨道的近地点和远地点，世界各国的天文台就可以跟踪和计算出这颗人造卫星的运行，告诉我们这颗卫星什么时候在什么方位，看看它是否在预定的轨道上运行。
卫星的轨道倾角越大，它在地球上的投影也越大。比如，我国发射的第一颗人造卫星，选择了68.5°这个倾角，它的星下观测点可达到南北极圈以内。地球上所有有人居住的地方，它都能观测到。可是，这样一颗轨道倾角大的卫星，发射时所需的能量和费用也大。
所以，人造卫星在预定的轨道上运行，是科学家通过精心计算，进行能源配置和轨道选择等一系列的技术设计的结果。
卫星可以从飞机上发射入轨吗
发射卫星，除了主要从地面使用火箭外，近年来也开始利用飞机来发射卫星，就是先把携带卫星的小型火箭用飞机送上一定高度，再启动火箭把卫星送入预定轨道。
从空中发射卫星具有很多优点。首先是发射费用低，至多为地面发射的三分之二。这是因为火箭已在空中从母机获得了一定的初速度和高度，因而节省了许多昂贵的燃料。其次是发射的准备时间短，小型火箭通常只需几名技术人员花上两周时间就够了。再有，空中发射不需要有设备齐全的地面发射基地，也不会受到“发射窗口”、地面设备维修等的制约，随时可以从世界上任何一个机场起飞发射，而用户也可灵活地选择卫星的目标轨道。
1990年4月5日，美国在加州用一架“B-52”大型飞机，携带“飞马座”火箭，在高空把两颗小卫星送入预定轨道，从而开了用飞机发射卫星的先河。
当然，在空中发射卫星也有局限性。主要是卫星不能太重，卫星的轨道不能太高，这是由于受到母机运载能力和飞机飞行高度的限制。如用航天飞机，则可弥补这两点不足。
据科学家预测，在未来的20年内，全世界等待发射的卫星有上千颗，其中大多数是质量仅为几百千克甚至几十千克的近地小卫星。这些卫星性能好、价格低廉，是卫星家族的主力军。很显然，空中发射卫星的方式，必将会在未来航天发射市场上占有一席之地。
返回式卫星为什么可以返回地面
有的卫星在完成任务后是需要返回地面的，如卫星拍摄的地面胶卷、太空中完成实验的材料、随卫星上天的动物和植物种子等。这种需平安返回地面的卫星称为返回式卫星。卫星的返回，表示了航天任务的最后圆满完成，它反映了一个国家的航天技术达到了相当的水平。
跟卫星上天相反，卫星返回是一个减速的过程。为了可靠地回收，通常把需要返回的物品和在返回过程中需要工作的设备，集中在一个称为返回舱的舱体里，而无需返回的部分则在返回过程中提前抛掉，让其在大气中烧毁。
为了确保返回舱从太空轨道上安全返回地面，必须突破以下五大难关。一是调整姿态关，先要把卫星从其在运行轨道的姿态准确地调整为返回姿态，并保持其稳定；二是制动关，按时点燃制动（反推）火箭，使卫星脱离原来的运行轨道，让返回舱进入预定的返回轨道；三是防热关，卫星在进入地球大气后，空气摩擦使卫星表面温度高达1000℃以上，因此不仅要保证返回舱在高温下不被烧毁，还要让舱内温度保持在仪器能工作的最高温度以下；四是软着陆关，利用降落伞和回收系统，使返回舱在大气层较低高度范围内用很低的速度（约10米/秒）着陆，保证回收物品的完好无损；五是标位及寻找关，要及早准确地预报和测量出返回舱的落点位置，使回收区的工作人员尽快发现返回舱，以尽快开展回收作业。
卫星返回技术是人类征服宇宙的一项重要技术，难度很大。拥有卫星发射技术，并不等于拥有卫星返回技术。我国于1975年首次发射返回式卫星，迄今已成功发射17颗，按计划平安返回地面16颗，是继美国和前苏联之后，第三个掌握这门技术的国家，日本和法国也只是近几年才步入这个领域。
绳系卫星有什么用途
有一种新型人造卫星，名叫绳系卫星。顾名思义，它是一种用绳子系在其他航天器上的卫星。用一根长长的绳索，将卫星系在航天器上，一起绕地球飞行。
绳系卫星有许多特别的用途，如对离地面约100千米的地球上空进行充分的探测。因为在这个高度上，飞机飞不到，气球也很难达到，而卫星的下界一般也在150千米以上，探空火箭所探测空域和时间则非常有限。如果在其他航天器下拴一个卫星，拖着它在离地面约100千米的高度上绕地球运行，就可以收集那里的大气层数据，了解太阳活动如何通过高、中层大气影响地面的气候和天气变化的机理等。
如果绳系卫星的系绳用导电材料制造，它就是一种探测器，可以获得许多有关电离层磁场的信息数据。此外，系绳在运动中不断切割地球的磁力线，它就成了一台发电机，这样，就可以为绳系卫星和牵引它的航天器（特别是航天飞机和空间站）提供电力，为长期在太空中运行的航天器提供部分能源。
意大利首先研制出了绳系卫星，并于1992年和1996年两次在美国的航天飞机上进行了试验，取得了部分成功。随着科学家的努力，绳系卫星将会越造越好，成为未来一种大有用途的新型卫星。
电视里的卫星云图是怎样拍摄的
每天电视里都要播送天气预报节目。荧屏上演示的从气象卫星发下来的云图，反映了地球天气正在发生着变化，直观、动感，受到观众的广泛欢迎。这表明气象卫星已走进了千百万寻常百姓之家。
气象卫星按其运行的轨道可分为两大类：极轨气象卫星和静止气象卫星。
极轨气象卫星因其运行轨道每绕地球一周都要穿过南北两极而得名。它的轨道近圆形，高度在700～1000千米之间。这种卫星每绕地球一圈，可观测的地面范围东西宽度为2800千米，绕14圈可覆盖地球表面一次。但它对某一地区每天只能进行两次气象观测，间隔时间为12小时。其优点是可获得全球的气象资料，缺点是因地球自转，云图资料不连续。
静止气象卫星在地球上空3.6万千米的赤道平面上，因绕地球转动的速度与地球自转的速度相同，因而相对地球是静止不动的。它每半小时就能产生一幅占地球面积近1亿平方千米的天气资料图。其优点是资料可适时送到地面，能连续不断地观测同一地区，不足是一颗卫星只能观测地球的1/3面积，对高纬度地区（大于55°）的气象观测能力较差。
两种气象卫星用途各异，功能不同，各有长短，不能互相替代，但可以互相补充。如把这两种卫星结合起来，就能构成理想的气象卫星体系。
气象卫星上面安装的遥感仪器，接收来自“地球—大气系统”的各种辐射，并将所获取的资料转变为电信号，通过发射机传递到地面接收站，经计算机处理后，得到大气温度、湿度的垂直分布，大气中高层水汽分布，臭氧的分布与含量等参数，同时获取可见光云图、红外云图和水汽图像等资料，这些就是我们在电视上所看到的卫星云图。
有了卫星云图，不仅弥补了大洋、高山和沙漠地区气象观测点稀少的不足，而且还能直观地监测到各种天气系统的变化，洞察正在发生的各种灾害天气过程，如梅雨、台风、暴雨及寒潮等。
目前，全世界共发射了100多颗气象卫星，我国已在1988年和1997年先后发射了“风云一号”（极轨）和“风云二号”（静止）两种气象卫星，它们正俯瞰着祖国大地，为我国的气象应用研究发挥着重要作用。
侦察卫星怎样进行军事侦察
侦察卫星是一种获取军事情报的卫星，它“站得高、看得远”，是活跃在太空中的“间谍”。由于它具有侦察面积大、范围广、速度快、效果好、可定期或连续监视某一地区并不受国界和天气等限制的优点，在冷战时候，成为超级大国的“宠儿”。在人类发射的所有人造卫星中，侦察卫星就占了1/3.
侦察卫星可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监视卫星。照相侦察卫星是其中出现得最早、数量最多的，它一般运行在150～1000千米高空，每天绕地球飞行十几圈。它是担任空间侦察任务的“主力军”。卫星上携带的侦察设备就像照相侦察卫星的“眼睛”，它包括可见光照相机、红外照相机、多光谱照相机，以及后期出现的合成孔径雷达和电视摄像机等。
照相侦察卫星所获得的情报，如胶卷、磁带等都记录贮存在返回舱内，当飞经本国国土时降落回收；也可以通过无线电以实时或延时的传输方式，由地面接收站接收后，再作处理和判读。
此外，电子侦察卫星上装有电子侦察设备，用来侦辨敌方雷达和其他无线电设备的位置和特性，窃听敌方的机密信息。导弹预警卫星利用卫星上的红外探测仪，及早发现导弹起飞时发动机尾焰的红外辐射。而海洋监视卫星，用雷达、无线电接收机、红外探测器等侦察设备，监视海上舰船和潜艇的活动。
地球资源卫星怎样进行地球资源勘测
用来勘测和研究地球自然资源的卫星称为地球资源卫星，它是应用卫星中重要的一种。目前人类面临的众多问题中，最重要的莫过于食物、环境和能源了。对这些问题的解决，航天技术是大有可为的。
地球资源卫星安装有各种遥感设备（包括多光谱扫描仪、可见光和红外辐射计、微波辐射计等），能获取地面各目标物辐射出来的信息，也能接收由卫星发出的经地面目标物反射的信息，并把这些信息发送给地面系统。这些信息统称为光谱特性。地面系统对地球资源卫星进行跟踪、测量，并接收、记录和处理卫星发来的图像和数据，依用户的需要对这些资料进行加工处理，然后分送给服务系统。地质、测绘、海洋、林业、环境保护等许多部门，都需要地球资源卫星提供资料。
利用地球资源卫星，不仅“看”得广，还能“看”得深。用它可以发现人们肉眼看不到的地下宝藏、历史古迹、地层结构，也能普查农作物、森林、海洋、空气等资源，还能预报和鉴别农作物的收成，考察和预报各种严重的自然灾害。目前全世界有100多个国家和地区利用了这种卫星遥感资料。
地球资源卫星分为两类：一是陆地资源卫星，二是海洋资源卫星。地球资源卫星一般采用太阳同步轨道运行，保证卫星对地球上的任何地点都能观测到，又能使卫星每天同一时刻飞临某个特定的地区，实现定时勘测，是个名副其实的“太空勘察员”。
除专门的地球资源卫星外，气象卫星等其他遥感类卫星和航天飞机、宇宙飞船、空间站等载人航天器，也可进行地球资源的勘测工作。
地球资源卫星问世已20多年，它对人类的贡献功不可没。
为什么卫星可以预报地震
地震是人类自古以来不可躲避的自然灾难。由于地震起因和前兆非常复杂，因此，地震预报始终是世界性的难题。
科学家发现，地震前在震中区周围，会出现温度异常等震兆。震前由于岩石圈板块相互作用，应力不断积累，当超过岩石圈强度时，就会发生微裂隙，原储存在岩石圈内的气体，特别是温室气体，会沿着已有的裂缝溢出地面，受到太阳辐射和自身辐射，导致该地区温度增高。或者带电的微粒子从岩石圈深处渗出地表，这些带电微粒子在低空处造成电场异常，激发温室气体，使温度比正常增高几度。
当今，不少安装有遥感仪器的卫星（尤其是气象卫星）上，都有红外扫描仪，它的扫描宽度有上千千米，所测地面、水面及各种界面上的温度精度可达0.5℃。借助大型计算机及图像处理机，能在30分钟内处理好一幅地球表面的温度图像，为迅速判别震兆温度异常提供了有利条件。我国的国家地震局和航天有关部门，10多年来对利用卫星遥感来作地震预报进行了不懈的探索。他们利用遥感卫星摄制的红外图像进行地震短期预报，找出红外异常与地震发生的关系，建立模型，取得了喜人的成果。从已发布的地震短期预报来看，不论地点、震级和时间，多数都取得了满意的结果，为卫星的应用开辟了新的领域。
不过由于地表增温的原因很多，要正确区分出真正临震前的异常增温，还有很多问题尚待解决。相信经过不断努力，地震预报的成功率将会有大幅度的提高。
卫星可以帮人类减灾防灾吗
世界上时时刻刻都在发生各种各样的自然灾害。从1965年至1992年的28年里，全世界发生了4650多起自然灾害，约30亿人受灾，其中死亡361万人，直接经济损失约3400亿美元。最常见的灾害有台风、洪水、地震、干旱、火灾等。自从卫星上天以来，人类利用先进的卫星遥感技术，防止或减小了这些自然灾害造成的恶果。
比如1987年5月，中国东北大兴安岭地区发生一场猛烈的森林大火，在天上巡游的卫星成功地监测到这一信息，为扑灭这场大火创造了条件。1991年夏天，中国江淮流域发生严重水灾，又是卫星提供了水灾淹没面积的准确估计，为救灾工作找到了依据。尤其是1998年中国长江中下游、松花江和嫩江流域的抗洪救灾，天上卫星功不可没。卫星作为防灾减灾的哨兵，发挥了有效的作用。目前，人类已经利用气象卫星、资源卫星、通信卫星、导航卫星等进行了大量的减灾活动，取得了良好的效果。此外，许多国家都在研制一种新的减灾卫星，中国的“风云”1号卫星即使同一颗卫星集对地观测、通信、导航等功能于一身，实现救险防灾的目的。
气象卫星是防灾的先锋。大家知道，防灾减灾，首先要知道灾害的起因，并能监测灾情的发展，方能“对症下药”。也就是说，要先“看得见”并及时掌握情况，才能采取相应的措施。对于自然灾害等变化的环境观测，除了要求具有一定的空间分辨率以外，还要能够在较短的时间内对地面进行重复观测，即有较高的时间分辨率。现有的遥感卫星中，气象卫星，特别是地球静止气象卫星，能够不间断地对大气现象进行观测，对于防治自然灾害，起到了开路先锋的作用。
近年来出现的雷达卫星可以穿云透雨，它主动发出一定频率的电磁波，并接收目标对它的反射和散射的回波，形成图像。由于雷达卫星所用的微波能穿透云雨，并到达地表以下一定深度，而且可以做到有高的分辨率。因此，雷达卫星是一种十分重要的监测手段，特别是在常伴有阴雨天气的洪涝季节更是大有用途。
卫星的最大防灾本领，莫过于监测地球上的陆地、海洋和大气层，创造良好的生态环境，使人类免遭各种自然灾害之苦。因此，各种专门的减灾卫星便应运而生。我国曾利用自己的返回式卫星和气象卫星，在防灾、抗灾、救灾和治理灾害方面已取得了一定成绩。但中国是个幅员辽阔的大国，经常饱受自然灾害之虐，治理环境始终是一项重要课题，因此国家已经把研制减灾卫星列为发展航天技术的头等大事。
用通信卫星就可以通电话和转播电视吗
在众多的应用卫星中，通信卫星的数量最多。它是一种专门用来转发无线电信号的卫星。通信卫星与卫星地面站联合起来，就可以通电话和转播电视了。
通信卫星实际上是一个在太空的“中转站”，犹如挂在太空的一面“镜子”。它能把地面站送来的无线电信号有条不紊地进行中转，使两个地面站之间能进行通话、数据传输、图文传真、电视转播等信息传递工作。如果我们要从上海和大洋彼岸的纽约进行通信，首先是位于上海的地面站通过信息转换机构，把发信者的信息，如声音、文字、图像等，转变为电波信号，由无线电设备进行处理和功率放大，然后由发射机把电波发向卫星；卫星上的天线收到上海地面站的电波信号后，由转发器对它进行处理并放大，再定向转发到纽约的地面站；纽约地面站把接收到的电波信号进行功率放大和处理，还原成声音、文字、图像等，最后传输给受信者，这就完成了两地之间的通信。
采用通信卫星进行通信，具有距离远、容量大、质量好、可靠性高和机动灵活等优点。从1962年美国第一颗通信卫星问世以来，全世界已发射了近700颗各种类型的通信卫星，其中在地球静止轨道上的静止通信卫星，已经挑起了国际电信和电视转播的重任。
近年来新发展起来的广播卫星，是一种专门用途的通信卫星。以往接收卫星上的电视信号时，都要经过地面站来收转，而如今利用广播卫星后，省去了地面站这个环节，用户只需用小口径的天线，就可以直接接收从广播卫星上传下来的电视节目了。
人类为什么要制造和发射小卫星
当今地球的上空，越来越多地出现了小卫星，成为一道新的风景线。所谓小卫星，是指质量在500千克以下而功能与同类型大卫星相当的卫星。
微电子、微机械、新材料和新工艺等高新技术的发展，可以使卫星的体积、质量大大减小，而性能仍保持较高的水平。如美国一种名叫“观测镜”的侦察卫星，质量仅为200～300千克，在700千米轨道高度对地面目标的分辨率达到1米，成像带宽度达15千米，工作寿命5年，功能已经相当于过去的大型侦察卫星了。
现代小卫星具有很多优点：首先是它的研制周期短，一般不超过两年，而大卫星通常要七八年；其次是小卫星的发射方式灵活，既能由小运载火箭单独发射，也可以“搭车”方式随同别的卫星一起发射，或用一枚火箭发射多颗小卫星；最后是成本低，小卫星可批量在流水线上生产，单颗卫星的价格大大下降，而发射费用也较为低廉。
小卫星在应付突发军事事件时，具有特别重要的价值。例如在1982年的英阿马岛战争和1991年海湾战争时，前苏联和美国都临时发射了多颗小卫星，以快速获取战场信息。
除应用于军事外，小卫星在民用领域也有广阔的应用前景。不久前建成的“铱”系统，是全球第一座个人移动通信系统，相当于把地面蜂窝移动电话系统搬上了天，它就是由66颗小卫星组成的。今后，这类小卫星星座还会如雨后春笋般地多起来。
什么是全球定位系统
不论在地球什么地方，只要你从口袋里拿出一只像手机大小的设备，就可以知道你现在所处的精确位置，以及此刻的精确时间。这并非神话，它就是全球定位系统（简称GPS）。
1973年，美国国防部根据军事上的需要，开始部署了一种卫星无线电定位、导航与报时的系统，即GPS，并于1992年全部建成。GPS是由导航星座、地面台站和用户定位设备三部分组成。导航星座包括24颗卫星，其中21颗卫星是工作星，3颗作为备用星，它们均匀分布在6条轨道上，轨道高度约2万千米，倾角55°，运行周期为12小时。这种卫星的分布方式，可以保证地球上任何地点的用户，随时都能实现三维坐标的精确定位。
手机大小的用户设备即GPS接收机，由天线、接收机、信号处理器和显示器组成，能同时接收4颗卫星发射的导航信号，经过对信号到达时的测量、数据解调处理和计算，得出用户本身所处的位置坐标和运动速度，位置精度可达到15米，测速精度为0.1米/秒，授时精度为10-7秒（民用用户的定位精度稍差，约100米）。
GPS的主要和最初用途，是为美国在世界各地的三军部队及其武器装备、低地球轨道上的军用卫星提供定位导航服务。在1991年的海湾战争中，以美国为首的多国部队首次将GPS应用于实战，为战斗机、轰炸机、运输机、坦克部队、扫雷部队、后勤运输车队定位导航，发挥了极其重要的作用。
当前，GPS除了军用之外，已扩大到民用的很多方面，世界处处都有它们的踪迹。大洋中的轮船、蓝天上的飞机、高山上的地质勘探队……甚至在一般的出租车上，GPS都正在大显神通。
铱星计划
“铱”系统是美国摩托罗拉公司设计的全球卫星通信系统。它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星，每条轨道上均匀地分布着11颗卫星，组成一个完整的星座。它们就像铱（Ir）原子核外的77颗电子围绕其运转一样，因此被称作铱卫星。后来经过计算证实，6条轨道就够了，于是卫星总数减为66颗，但如今仍习惯称作铱卫星。
铱卫星通过南北极运行在780千米高的轨道上，每条轨道上除布星11颗外，还多放1～2颗备用星。这些卫星可以覆盖全球，用户用手持话机直接连通卫星进行通信，而无需几米直径的抛物面天线就可以进行全球范围内的通话了。
美国的“德尔它2型”火箭、俄罗斯的“质子K型”火箭和我国的“长征2号丙改进型”火箭分别承担了铱星的发射任务。1998年5月，布星任务全部完成，11月1日，正式开通了全球的通信业务。
“铱”系统是美国于1987年提出的第一代卫星通信系统。每颗铱星质量670千克左右，功率为1200瓦，采取三轴稳定结构，每颗卫星的信道为3480个，服务寿命5～8年。“铱”系统的最大特点是通过卫星之间的接力来实现全球通信，相当于把地面蜂窝移动电话系统搬到了天上。
“铱”系统建成后，可使地球表面上的任何一个角落都被不间断地覆盖，无论在海上、陆地或空中，用户随时可以从口袋中掏出“大哥大”进行通话。它与目前使用的静止轨道卫星通信系统比较，有两大优势：一是轨道低，传输速度快，信息损耗小，通信质量大大提高；二是“铱”系统不需要专门的地面接收站，每部移动电话都可直接与卫星联络，这就使地球上人迹罕至的不毛之地、通信落后的边远地区、自然灾害现场都变得畅通无阻。
所以说，“铱”系统开始了个人卫星通信的新时代。
太空——人类的第四环境
陆地、海洋、大气层是我们人类和地球上所有生物所处的生存环境，在这些地方几乎处处有生命现象存在。陆地是地球表面没有被海水淹没的地方，是人类最主要的活动区域，称为人类的第一环境。而地球表面的大部分区域被海水所浸没，也就是常说的海洋，称为人类的第二环境。地球还被一层厚厚的大气层覆盖，大气层虽然没有陆地和海洋那样容易直接观察，但它是气候变化的重要因素和保护人类免遭宇宙线和陨星袭击的保护层，被称为第三环境。
1981年，第32届国际宇航联合会把外层空间定为人类的第四环境。所谓外层空间，一般定义为距地球表面100千米以上高度的空间，也称为太空。虽然在距地球表面几千千米的高度还有微量的地球大气的存在，但是，在100千米的高度上，空气的密度已是地表大气的百万分之一。一般的航空器的空气动力作用已十分微弱，人类借助发射各种航天器在太空中活动，这和人类在地面上驾驶汽车，在海面上驾船航行，在大气层开飞机的涵义是一样的。当然，在太空的高真空环境中，除了人类外，没有其他任何自由生存的生物。这一点和陆地上有牛羊、海洋里有游鱼、大气中有飞鸟这三个人类环境是完全不同的。
那么，第一、第二、第三、第四环境的排列次序是随意的吗？不是的。这是根据人类对自然环境的认识过程和人类文明的进程而排列的。人类文明起源于陆地。随着渔业的发展，探险和寻找新大陆活动的增加，人类活动逐渐发展到海洋。在20世纪初，人类的活动发展到大气层。直至20世纪50年代，人类才闯入寂静的太空。
人类可以开发空间资源吗
往地下打井，可以找到水，这是水资源；开矿采煤，取得能源，这是矿产资源。在太空中处于真空状态，虽然物理学上把真空也定义为物质，但是在形态上它还是“一无所有”。那么，太空中有什么资源可以开发呢？
俗话说，站得高，看得远。坐在飞机上看地面，没有东西阻挡，高山和河流会变得很小，视野非常开阔。如果在航天器中从太空看地球，那么看到的区域就更大了，甚至可以把整个地球“尽收眼底”。高和远也是一种重要的资源，称为空间高远位置资源。
一般航天器最低轨道距离地面也有200千米，这是利用空气动力学原理而制造的飞机、飞艇、热气球远远不及的；航天器可以与地球相对静止，没有国界和地理限制，是地面上巨塔、高山无法比拟的；航天器可以迅速绕地球运行，活动范围当然比飞机大得多。
航天器在太空的位置越高，它可以看到地球表面的范围就越大。那么，是不是越高越好呢？也不是。把一本《十万个为什么》放在地上，在1米的高度，封面上的字还能看清楚；但是你跑到4～5米高的二层楼看地上的这本书，封面上的字已经看不清了；如果在几百到上千千米的航天器上，可能连这本书都找不到了。所以，位置越高，范围越大，信息密度却越低。随着技术的进步，各种高分辨率的地面观测仪器被装在航天器上面，来弥补信息密度不足的缺陷。这好比你在二层楼用望远镜来看地面上的一本书一样。
利用空间高远位置资源的典型代表是地球静止轨道上的静止航天器。它悬于地球赤道上空3.6万千米，以与地球相同的角速度，绕地心以赤道为平面的圆形轨道旋转。一个静止航天器可以覆盖地球五分之二的区域。如果在这个圆形轨道上，以等角三角形均等分布三个航天器，就可以负责除了地球南北极地区域外的所有地区的观测和通信任务。
资源是有限的，空间高远位置资源也是如此。上述的地球静止轨道就只有惟一一条。这条比较有利的轨道位置一旦被占有，别人就无法再去开发了。
除了空间高远位置资源外，空间资源还有高真空高洁净环境资源、微重力环境资源、太阳能资源和月球资源。不过，在20世纪，真正为人类带来巨大经济效益和社会利益的还是空间高远位置资源的开发。
为什么太空垃圾会威胁航天活动
自从人类开始航天活动以来，火箭发射后的遗骸、失效的人造航天器等自行爆炸或互相碰撞，形成越来越多的空间碎片。这些空间碎片长期滞留在地球的外层空间，被称为太空垃圾。太空垃圾在不同高度、不同轨道平面上运行，在地球周围形成一层层的“包围圈”，严重污染了地球的外层空间环境。
太空垃圾的存在，使得航天器的发射和运行受到严重威胁。太空垃圾往往以极高的速度绕地球飞行，如果航天器在发射或运行过程中，与某颗空间碎片发生撞击，那么，由于它们之间相对速度非常大，航天器将会受到严重损坏。1996年7月24日，法国的一颗人造卫星突然发生翻转，不再面朝地球，完全失去控制。经过仔细观测和研究，这颗卫星用于姿态控制的重力梯度杆，被一块空间碎片撞了一下，从而使得这颗卫星失效。这次“太空事故”的“肇事者”就是欧洲的“阿里安”火箭发射后留在空间的碎片。
当然，如果载人航天器与太空垃圾相撞，后果更是不堪设想。1991年，美国的“阿特兰蒂斯号”航天飞机在飞行途中，地面监测中心发现，在航天飞机预定的轨道上有一块较大的空间碎片。为了及时避让太空垃圾，地面指挥中心的专家们紧急计算了航天飞机和这块空间碎片各自的轨道，然后命令航天飞机迅速下降。虽然后来航天飞机安然无恙，但是以太空安全飞行的距离标准衡量，这块空间碎片几乎是与航天飞机“擦肩而过”，十分危险。
一些表面积大、又很光亮的太空碎片，在太空中会反射光线，直接对天文观测和空间实验产生很大的干扰。
许多太空垃圾是原来航天器的核动力装置，如果这样的太空垃圾的轨道太低，速度越来越慢，就有可能坠落到地球表面，直接造成核辐射污染。
所以，如果不加控制地任意向太空发射航天器，地球有可能最终被厚厚的太空垃圾层封闭，使航天活动严重受阻。现在，世界各国已认识到这个问题的严重性，并从改进火箭和航天器的设计及进行国际立法来限制太空垃圾的增加。
人类发明了哪些航天器
20世纪50年代以来，越来越多的航天器闯入了寂静的太空。航天器是人类为达到某种用途发射到地球大气层外的人造天体。
航天器分为载人航天器和无人航天器。当然，从数量上来计算，大部分航天器是无人航天器。如果按照轨道的范围来区分，航天器的活动范围也可以分为两类：一类是绕地球运行；另一类是在地球以外的空间飞行。
无人航天器主要有两大类：一类是大家所熟悉的人造卫星；另一类是空间探测器。
人造卫星是航天器中最庞大的家族，它的数量占航天器总数的90%。
许多卫星是用于科学探测和科学实验的目的，所以叫科学卫星。科学卫星常常被用来对宇宙星球和其他宇宙现象作天文观测，以及作空间物理环境探测。由于太空中没有大气层的阻挡，在卫星上，不仅可以观测到天体发出的可见光，还能对它们辐射的所有电磁波进行全波观测，天文卫星往往是按照观测波段“分工”的，如红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星和γ射线天文卫星。科学卫星还经常被用来做科学实验，比如材料学、物理学、生物学和医药学中的许多实验，在地面上不能圆满完成，只有在太空的微重力环境中才能取得成功。
许多新技术、新发明也需要到卫星上去做试验，比如新的遥感器，新的无线电频段传输，航天器的对接，等等。这种卫星称为技术试验卫星。
应用卫星是人造卫星中的主要成员，它们和人们的生活紧密相关。应用卫星的种类繁多，有10多种，它们的数量最多，占卫星总量的四分之三，包括气象卫星、通信卫星、导航卫星、侦察卫星、地球资源卫星等。
空间探测器是对月球和其他行星进行逼近观测或直接取样探测。所以，空间探测器要以比人造卫星更大的速度，摆脱地球引力的束缚，实现深空飞行。
载人航天器包括宇宙飞船、航天飞机、空间站、轨道间飞行器。
宇宙飞船是世界上最早发明的载人航天器，它属于一次性使用的航天器。宇宙飞船可以像卫星那样绕地球运行或登月飞行。宇宙飞船还担负着一项特殊的任务，就是充当空间站与地球间的往返运输器。
航天飞机外形像一架大型飞机。它靠火箭发射，利用无损滑翔返回地面，所以可以重复使用。
空间站是一种长期停留在太空的大型航天器，可供多名航天员在那里长期居住和工作。空间站里面具有一定的生产和实验的条件。
轨道间飞行器是从空间站到其他航天器或从空间站到不同轨道位置空间站的载人运输工具。
航天器上的电源是从哪里来的
航天器由火箭发射进入太空后，就得靠自己携带的电源来工作。
我们知道，一个航天器本身的价值和发射费用都很高，所以人们在设计、制造航天器时，都想尽量延长航天器的使用寿命。然而，在许多情况下，航天器的寿命是由它的工作电源的使用寿命所决定的，也就是说，航天器可能还好好的，但是因为没电而无法正常工作。所以，根据不同航天器的特点，航天器的设计师们尽量选择和设计使用寿命较长的电源。
航天器的电源主要有三种：化学电源、太阳能电池阵电源和核电源。
化学电源分为两种：一种是银锌电池，它就是我们日常所用的电池的一种。还有一种是氢氧燃料电池，这些化学电池寿命较短，在太空可不像我们在地面，收音机里的电池用完了，随时可以弃旧换新，一般航天器是无法更换新电池的。所以，化学电池只是在早期发射的航天器中使用，或者在执行短期任务的航天器中使用。
现在，已经进入太空的航天器中，有60%采用太阳能电池阵作为电源。它是利用太阳能直接转化成电能。太阳能电池阵质量轻，结构简单，是一种长寿命电源。它们形状各异，有的像帆板一样伸出，有的贴附在航天器的表面，目的都是更多更好地接受太阳照射。太阳能电池阵常常和蓄电池一起使用，平时，太阳能电池阵在将太阳能转化成电能供航天器使用的同时，还把一部分电能存储在蓄电池中。当航天器进入地球的阴影区域时，太阳能电池阵无法工作，就可以依靠蓄电池供电，保证航天器能继续工作。
当航天器在进行星际探测时，由于离太阳太远，太阳能电池阵电源就不能正常工作了，就要采用核反应堆作为电源了。核电源也是一种长寿命电源。为了不受地球阴影的影响，许多用于军事目的的卫星也使用核电源。
把哈勃望远镜送入太空是为什么
以美国天文学家哈勃命名的太空望远镜——哈勃太空望远镜于1990年4月25日，由美国“发现号”航天飞机送入太空。哈勃太空望远镜的主要任务是：探测宇宙深空，解开宇宙起源之谜，了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程。
哈勃太空望远镜耗资达21亿美元，从初步构想的提出、设计到建造完成，时间跨度达40多年。其实，地球上有许多质量很高的天文望远镜，为什么一定要耗费如此巨大的精力和财力，把一台天文望远镜送入太空呢？
我们知道，宇宙深空的天体离地球非常非常遥远，所以要使用分辨率很高的大型望远镜才能观测清楚。分辨率要高到什么程度呢？要能看清10千米以外的一枚1角硬币！
可是，在地球表面，即使望远镜本身制造得再好，也难以达到这个要求。
首先，地球表面有“讨厌”的大气层。它不仅把0.3纳米以下的紫外线统统阻挡在地球外面，而且会产生模糊效应，使得再好的大型望远镜的分辨率也难以接近光学上的所谓的衍射极限。而把同样的大型望远镜放到处在真空环境的太空，分辨率可提高10倍。
其次，地球上有“讨厌”的引力。大型望远镜需要巨大的光学透镜，地球的引力会使大透镜制造时产生微小的形变，而微小形变会使望远镜分辨率大大降低。哈勃太空望远镜刚刚升空时，就因为望远镜的主镜的边缘在地面加工时多磨去了2微米（大约只有头发丝的1/50），而无法使用。结果，“奋进号”航天飞机只能上天，派出航天员给哈勃太空望远镜“戴上”称为“光学矫正替换箱”的“眼镜”，才使“哈勃”的“视力正常”。
再有，就是“讨厌”的震动。无论是人类活动产生的震动还是地球内部产生的震动，都会影响望远镜对宇宙深空的观测。
要找一个没有任何干扰、“与世隔绝”的环境，那么就只好把哈勃太空望远镜搬到太空中去了。
用动物进行太空实验有哪些意义
在人类进入太空之前，为了探索人在太空中会遇上哪些问题，人们就开始了利用动物来作“开路先锋”。
美国和前苏联从二次世界大战后，都开始了让动物乘坐火箭上天的实验。1948年6月～1949年9月，美国用“V-2”火箭，先后4次将猴子送到60多千米的高空。1952年5月，美国再次发射生物火箭，其中的两只猴子成功生还。前苏联在1949～1958年的10年间，共发射生物火箭31次，将42只小狗送上高空。这些实验的目的都是为了知道动物究竟能承受多大的加速度。
动物中真正进入太空的“开路先锋”，是一只名叫“莱伊卡”的小狗。1957年11月3日，前苏联发射了第二颗人造卫星“伴侣2号”，在这颗卫星的卫星舱里，就载着小狗莱伊卡。由于当时无法使卫星返回，莱伊卡在进入太空的第六天便死去了。三年后的1960年8月，“伴侣5号”卫星又载着两只小狗进入太空飞行，并于两天两夜后平安返回地面。美国从1959年12月起，也多次用“水星号”卫星式飞船把猴子和黑猩猩送上太空。这些实验都证明，动物完全能够适应太空的生活环境，消除了人进入太空的种种担心。
我国从20世纪60年代中期开始发射生物火箭，大白鼠、小白鼠和小狗成为实验的对象。我国的返回式卫星，也多次搭载了好些小动物遨游太空。这些动物的航天实验，为我国的载人航天打下了良好的基础。
加入太空实验大军的，还有诸如鱼类、果蝇、蚂蚁、青蛙等小动物，它们都为人类征服太空做出了贡献。这些动物太空实验的成功，加快了人类太空时代的到来。
航天飞机为什么会在探索宇宙
的舞台上大显身手20世纪60年代初，人类制造出宇宙飞船，实现了遨游太空的梦想。这种航天活动造价高得惊人，一次发射活动的费用要花掉10亿美元。航天器的使用是一次性的，不能重复使用。人们设想，如果能造出地面和太空轨道间能多次往返飞行的飞行器该多好。
20世纪80年代初，美国人首先研制并使用了航天飞机。它是集现代航空技术、火箭技术、空间技术于一身的综合产物。航天飞机继承了火箭导弹和空间技术全部性能，又兼具航空飞机主要特点。航天飞机的发明，是人类航天历史中的又一个里程碑。
航天飞机包括火箭助推器、轨道器和外挂推进剂贮箱三部分。轨道器像一架大型三角翼飞机，航天飞机用火箭发射入轨道后，只有载人轨道器在轨道上像人造卫星和飞船一样运行。再进入大气层后，轨道器又像飞机一样，作无动力滑翔飞行和水平着陆。
航天飞机起飞像火箭，飞行像飞船，着陆像滑翔机。它综合了火箭、航天器和飞机的技术，集航空、航天技术于一身。轨道器可以重复使用100次。
美国首批制造的航天飞机有“哥伦比亚号”、“挑战者号”和“阿特兰蒂斯号”等，每架造价约为30亿美元。
航天飞机具有航天飞行器特有的优势，为人类航天活动开辟更为广阔的前景。到21世纪初，航天飞机将占据空间运载系统的主导地位。人们设想，要让它的往返运输功能单一化，将运送人员和运送货物的功能分开。
有人可能会问：航天飞机是不是飞机呢？回答是否定的。航天飞机不像飞机那样可“随意”机动飞行。看起来轨道器的外形像一架大型三角翼飞机，但它进入轨道以后，也是服从星际的运动规律，借助于它的初始速度和地球引力在固定轨道上作无动力运动。只有改变轨道时，它才开动变轨火箭发动机。人们常听说航天飞机完成任务后返回了地面，实际上滑翔回来的只不过是轨道器而已。
空天飞机为什么被称为
“跨世纪的太空穿梭机”在航空航天领域，过去情况是飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动。飞机可以重复使用，运载火箭一般不能重复使用。航天飞机每执行一次任务，都要抛掉一个庞大的推进剂箱不再回收（最近的一个新奇设想是在这种箱体内开设太空旅馆），两枚固体火箭要在海上回收，但必须经检修后才能再次使用，费用很高。航天飞机每次发射需耗资3～4亿美元。由此可见，发展可以全部重复使用的直接起飞的天地往返运输工具已势在必行。
20世纪70年代以来，一些国家都热衷研究一种将航空、航天技术结合在一起，将火箭发动机和空气喷气发动机结合在一起的飞机，它可以从地面直接起飞，直接进入环绕地球轨道飞行，人们把它叫做航空航天飞机，简称“空天飞机”。
空天飞机既能航空又能航天，既装有空气喷气发动机又装有火箭发动机。在大气层内飞行时，使用空气喷气发动机；在进入大气层外飞行时，便转用火箭发动机。这种将航空飞机和航天飞机的优点集于一身的飞机，使“空”和“天”得到了完美结合，这异乎寻常的性能使它备受青睐。
空天飞机有哪些特点呢？首先是速度快，其最大时速达3万千米，这正是宇宙第一速度，可绕地飞行，飞行高度由零高度可直达200千米以上的绕地轨道高度；其次是起降简便，维修简化，结构巧妙，并且可以一机多用；第三是空天飞机的运输成本低还不到航天飞机的10%；第四是空天飞机完全可以做到重复使用。
在世界航天历史上，空天飞机第一次把航空发动机引进航天领域，充分利用大气层能源，从根本上改变了航天运输器只采用火箭推进的模式，是航空航天技术领域里的一场革命。
现在，空天飞机已成为一些国家的研究热点，人们希望它能成为21世纪天地往返的主要运输工具。
目前，国外研制的空天飞机有两种：一种双级的，将空气喷气发动机和火箭发动机分别装在大型超音速运载飞机和航天飞行器里；另一种是单级的，即我们常说的“一步登天”的空天飞机，它将两架发动机都装在一架大飞行器里。
美国在20世纪80年代就着手论证单级入轨的国家空天飞机的试验机X-30.这种大后掠翼飞机从机场直接起飞，然后一直加速到25倍音速后即可进入地球轨道，按照它的速度计算，两个小时内就可以从华盛顿直飞东京。
高超音速客机为何被称为“东方快车”
盛传已久，令人神往的“东方快车”，就是美国将要开发的“国家航空航天飞机”的民用型高超音速客机的美名。这是目前正在进行研制的一种跨世纪的空天飞机的民航机，一旦研制成功，必将大大提高运输能力。
空天飞机作为一种高超音速运输机，丝毫不会辜负“东方快车”的称号，它具有效率高、耗油低、载客量大、飞行速度快等优点，是实现全球范围空运的一种经济而有效的工具。它还具有重要的军事价值，作为战略轰炸机、战略侦察机和远程截击机使用，可以进一步增强现代空军的战略威慑力。
美国科学家们目前设想的“东方快车”总体方案中有一种大型民用客机，它机体庞大，可以载客305名，航程12870千米，巡航时速5600千米，最大时速16090千米，飞行高度30千米。它的推进系统将采用多循环方式的组合式发动机组，使用的燃料是液氢作推进剂。这种飞机的使用费用与目前的宽体客机波音747差不多。专家预测，如果空天飞机民用型客机获得成功，那么，2010年“东方快车”就可以投入运营。
如果把这种客机改装成能进入太空的“真正的空天飞机”，将引起旅游者的极大兴趣。这在技术上并不困难，这种梦幻般的航天器将在不到24小时内四次飞越太平洋；世界旅游者可在3小时内游遍七洲四洋，环游全球各地。这真是实现了神仙遨游九州的美好愿望。
人们设想，2010年时，“东方快车”将载着旅游者进入近地轨道上的航天港，然后换乘专线宇宙飞船航班飞往太空城、太空旅馆、月球城或火星基地。当然，这还要看航天事业的整体发展。
现在，全球科学界为获得更快、更强的“太空穿梭机”，展开了一场激动人心的争夺战，看谁将首先抢占高技术制高点，巍然屹立于科学之巅。
哪些未来动力将使航天器如虎添翼
就目前而言，人造卫星、宇宙飞船和航天飞机上使用的是液体火箭发动机或固体火箭发动机。这种发动机在大气层内使用，有明显的不足之处。它没有利用空气中的大量氧气而是自带氧化剂。科学家一直在探讨，可不可以采用多种组合的发动机。设想中，组合发动机是将涡轮喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机组合成一个整体，组合的方式有多种多样。
组合发动机在大气层内作低超音速飞行时，涡轮发动机工作；作高超音速飞行时，冲压发动机工作；在大气层外空间作超高速飞行时，火箭发动机工作。不过，这种发动机的技术要求是非常高的，要集各种高技术于一体，协调工作。
核动力也是很有希望的一种航天动力。用核燃料的裂变反应把大量的热能传给工作流体（一般用液氢），可以大大提高液体火箭发动机的推力。
核火箭发动机基本上是液体火箭发动机的发展，能源是核反应堆提供的。早在20世纪50年代末，就有人对这种发动机方案进行了研究、试验工作。主要困难是反应堆的放射性和热辐射对人和材料的影响很大，要采取特殊的保护，以目前的技术水平，还难以解决。一旦轻型的防护技术问题解决了，核火箭发动机必将在航天领域大放异彩。
电热火箭使用电弧加热的火箭发动机。这种火箭反动机在液体火箭的燃烧室内以两极间产生的电弧把电能转变为热能。发动机上装有发电机供应低电压、大电流的电源。燃料通过环形电弧后温度升高，产生炽热的燃气通过喷管膨胀、加速，然后以每秒5000～7600米的高速喷出。这种火箭发动机在宇宙飞行器上已经采用过，但只作为辅助动力。
日本研制的第一代卫星用的惰性气体氙离子发动机，就是高速喷射的电热火箭发动机。最近日本又成功地研制了第二代氙离子电热火箭发动机，减小了氙离子的损耗，今后将用于气象卫星、通信卫星和广播卫星上，其使用寿命将大大延长。
苏—27的“眼镜蛇”特技和“撞钟”
特技为什么如此奇妙1989年，一架苏—27战斗机和另一架苏—27VB双座教练机不挂副油箱由前苏联直飞巴黎进行飞行表演。在进行飞行表演时，苏—27以攻角超过失速攻角（约30°）的姿态，进行了“眼镜蛇”特技飞行，这一绝技令西方航空专家大为惊讶，他们感到大跌眼镜，不得不对苏—27刮目相看。
人们公认，著名试飞员普加乔夫驾驶苏—27进行的“眼镜蛇”特技飞行壮观、惊险、冠绝世界，令人叹为观止。这种特技的过程是在低空以每小时400～500千米的速度通场后突然拉起，姿态像眼镜蛇一样，机头垂直上仰，攻角连续增大到110°～113°，飞机仍然保持状态而不掉高度；在3～4秒钟内速度一下子减到每小时125千米左右。接着，机头急剧平稳下俯，加速后恢复正常飞行状态。这是一个前无古人的高难度特技动作，因此普加乔夫和苏—27一起被载入了人类飞行的史册。
苏—27和普加乔夫之所以能够取得这样的好成绩，和飞机的设计是分不开的。苏—27具有优秀的气动外形、高推重比的发动机、灵敏的操纵系统，从而获得了极高的机动能力。一般来讲，飞机的机动能力是指飞行员操纵飞机改变飞行速度、方向、高度和姿态的能力。假如两架战斗机转弯时的速度相同，转弯半径越小则角速度越大，发射导弹时就能较早取得机头指向敌机的优势。正是由于这个原因，人们极度重视作战飞机的机动性，把它看作是反映战斗力的重要因素之一。
“眼镜蛇”特技是一种过失速机动（或者称为超机动），是战斗机失速后在一定范围内进行的机动飞行，这也是目前一种新的机动飞行姿态。在飞行力学上，这种过失速机动是指飞机在攻角远远超过了失速攻角后，以很小的速度迅速改变飞行速度、方向、高度和姿态的过程。
苏—27在进行大机动飞行时还有另一个绝招——“撞钟”特技。这种特技急速拉起，攻角达到90°，发动机转向慢车状态，继续垂直爬高，当升到空速表指零时，机尾朝下，飞机以每秒15米的速度垂直下冲，不偏转，不偏离，像一块石头坠落。垂直下降约150米后，飞机前倾，机身渐渐拉平，接着机头朝下快速俯冲，再跃升倒转进入平区。整个机动过程，平稳利索，飞机并无失速。
不管是“眼镜蛇”特技，还是“撞钟”特技，都得益于苏—27超级的飞行性能，得益于现代化的高科技。这些特技和绝招使得苏—27率先进入世界最先进战斗机的行列。
你了解各司其职、各尽其能的
“火箭家庭”成员吗在现代，火箭技术的发展程度是一个国家科学技术发展水平的重要标志，它不但在国防建设中占有重要地位，在航天事业中的作用更是举足轻重。
火箭是由喷气作用力推进的一种飞行器。有单级的，有多级的。有的可以飞到外太空，有的只不过在大气层里做事。有些火箭飞得很远，可以跨越太平洋，有些火箭不过飞几十千米。火箭中，有的装备先进的制导系统，有的则很简单，没有复杂的自动控制系统。实际上，火箭是一个千变万化的大家族，它们各司其职，各尽其能。
以下我们就来听一听专家的讲解吧。
无控火箭。这是一种单级的近程火箭，不安装控制飞行的仪器，发射后像普通导弹一样飞行，命中目标精度较差。
探空火箭。一般是无控制的单级火箭，可以携带所需要的仪器在近地空间进行科学探测和试验。这种火箭构造简单，成本很低。
导弹。这是一种可以控制的火箭，飞得远、瞄得准，是一种杀伤力很强大的飞行武器。不同的导弹分工非常明确，有地对空、空对地、舰对空、空对空、舰对舰、空对舰等多种导弹，也就是说，要打击什么类型的目标，就有什么样的导弹。军事学家告诉我们，一个国家的军队用导弹装备的程度，标志着这个国家军事现代化的程度。
运载火箭。是将人造卫星、宇宙飞船等航天器送入轨道的大型多级火箭。洲际导弹就是用一个多级火箭运载弹头。如果它装载的不是弹头，而是卫星、飞船，那么这个多级火箭就成为运载火箭了。我国自行研制的长征系列运载火箭，技术性能和可靠性已达到国际先进水平。
特殊火箭。各种飞行器在宇宙飞行，只能由火箭的喷射获得推力，因此需要各种各样特殊用途的火箭。例如，在飞船返回地面时，改变飞船轨道、降低速度的火箭称为“控制火箭”。另外，还有使各级火箭发生分离的“分离火箭”、发射时出现意外时使用的“救生火箭”等等。
宇宙航行事业的发展，火箭的发展也日新月异。现在，人们正在研制各种新型火箭。不久，原子能推进火箭、电火箭、离子火箭等一大批火箭家族的新成员将会登上历史舞台。火箭将会把人类送出太阳系，到更遥远的宇宙空间去航行。
多级火箭为什么被称为打开宇宙大门的钥匙
地球的引力把人类紧紧地束缚在地球表面，人类的活动空间不过是薄薄的一层球面。地球上生命的保护者大气层，它为人类营造了安全、适宜的生存环境，可是它又限制了人类的视野和活动范围。
高科技不断发展，人们终于找到了脱离地球引力、飞出地球的高速飞行工具，它就是多级火箭。
单级火箭的飞行距离和加速度的能力有限。多级火箭是把单级的火箭串接起来，具有更大的、更持久的推动力。第一级火箭的推进剂燃完熄灭后，丢掉第一级，再点燃第二级，依次类推。在每一级里，火箭发动机不止一台而是多台，都由级内单独的推进剂贮箱供应推进剂。目前多级运载火箭一般采用3级火箭。火箭的推进速度就是多级速度的叠加。多级接力的火箭，一级一级地增大速度，又抛掉无用的重量，使宇宙飞行器可以轻装进入太空，这样，火箭就可以达到第一、第二，甚至第三宇宙速度。因此，多级火箭被广泛地应用在航天事业上。
一般来讲，卫星装在运载火箭的最上端，中间装各种设备，下面就是火箭的本体，本体内的大部分空间都被推进剂储存箱占据了。火箭上装有大流量的高效率涡轮泵，把燃烧剂和推进剂分别同时打入燃烧室内进行燃烧。燃烧以后的高温、高压气体从尾喷管内以每秒4000米的超音速喷出，产生很大的推力。
我国“长征3号”是一种使用液体推进剂的3级运载火箭，起飞总重202吨。1984年4月8日，它将我国的第一颗试验通信卫星送至地球的静止轨道上。
并联组成的多级火箭称为捆绑式火箭。捆绑式火箭的中心是主火箭，周围另外捆绑上几枚火箭。发射时周围的火箭先点火，它们的推进剂燃烧完后就自动脱落，接着主火箭点火，继续加速。还有串、并联共存的多级火箭，制造时，先把单级火箭串联起来，然后再在它们的周围捆绑上几枚火箭。
人们就是利用多级火箭这一把钥匙，打开了通向宇宙的大门，并在月球上留下了人类的足迹。
空间导航设施——航天交通网的“路标”
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，导航工作最主要是进行跟踪测量。
空间导航和地面导航不同，地面导航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它实际的飞行轨道，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，这样就可以完成预定的任务。
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。这是一个非常复杂的过程。
在航天器地面控制飞行期间，可采用无线电测距和基线测量法测速。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。
载人航天器在轨道对接时，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。
航天器在降落过程中可采用雷达测距和多普勒测速，向地面降落时可以采用着陆辅助设备。
航天器在大多数阶段都要靠地面导航设备来导航，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，其精度可以精确到几米。
导航卫星是在轨道上运行的，飞行器不可能在任何时刻都能用雷达测到导航卫星，这就需要进行网络式的导航。美国研制的卫星导航系统采用均匀分布在轨道平面上的24颗卫星组成的3个卫星网来进行导航。这样，在地球上任何地方至少能同时看到6颗导航卫星，飞行器就可随时随地用它来进行导航了。它的导航定位距离误差在6～9米之内，测出的速度误差小于0.6米/秒，定位所需的时间不超过1分钟。
卫星导航这种先进的导航手段，非常适用于对天上、陆上、水上、水下的航行工具的导航，被誉为太空的“指南针”。
单人飞行器会成为未来的个人交通工具吗
1984年，在美国洛杉矶举行的第23届奥运会开幕式上，宏大的体育场上空，有一个“飞人”凌空飞来，身后还拖着一条彩色的烟雾。他在体育场内四周飞行了一圈，然后又稳又准地停落在草坪中央。全场观众对这一精彩的表演报以经久的掌声，开幕式上的气氛一下子变得热烈起来……
难道真有会飞的人吗？
当然没有。“飞人”表演的奥秘，其实全在于飞行员身背的一个飞行背囊里。这个背囊看上去很像农村中为果树、庄稼喷药的农药桶，但里面却是浓度为90%的过氧化氢液体。飞行员将它背在身后，启动喷射开关后，过氧化氢就会在加压条件下喷出，它在经过喷嘴上的含银过滤网时，分解成蒸汽和氧气，形成高速喷射的气流，从背囊底部的喷嘴喷射而出，形成极大的推力，将人体托离地面，推向空中。飞行者在升上半空时，可以通过手握操纵杆来控制喷射气流的方向，以便调整飞行的方向，看上去就像真的能在空中高低左右自如地飞行了。
飞行背囊是一种最轻便、最小型的单人飞行器，但它的成本却很昂贵，如高浓度的过氧化氢就很容易遇光、热等而分解；此外，这种飞行器的操纵技术也很复杂，要实现熟练地安全飞行，飞行者需要大量技术训练和实际飞行，这样费用就很高了。因此，飞行背囊还需在技术和设备上加以改进和完善，才能真正成为实用的个人飞行工具。
除了飞行背囊，其实目前较为现实的单人飞行器，当属一些具有飞机外形的超轻型飞机。这些飞机结构十分简单，采用小型发动机，其重量只有100多千克。在目前，这种易于驾驶、价格较低的飞机，主要还用于体育运动和个人娱乐。
由于城市交通拥挤现象仍将持续相当长的时间，因此单人飞行器将很快成为一个热门话题，并发展为一种非常便捷的新型个人交通工具。
