航天飞行篇

航空器和航天器

航空器泛指在大气层内飞行的飞行器，它们必须依靠空气产生上升和飞行的空气动力，其发动机利用大气中的氧气工作。目前世界上已经研制成功的航空器主要有飞机、飞艇、滑翔机、旋翼机、直升机、扑翼机和气球。

飞机按《中国大百科全书》航空航天卷所下的定义是：“由动力装置产生前进推力，由固定机翼产生升力，在大气层中飞行的重于空气的航空器。”因此，无动力装置的滑翔机、以旋翼作为主要升力面的直升机以及在大气层外的航天飞机都不属于飞机的范围。然而在日常生活中，许多人都习惯地将气球和飞艇以外的航空器泛称为飞机。

飞艇是一种有推进装置、可控制飞行的轻于空气的航空器。它是由一个巨大的流线型艇体、一个位于艇体下的吊舱、一个起稳定控制作用的尾翼和推进装置等组成的。艇体内的气囊内充以密度小于空气的氢气或氦气等浮升气体，借以产生浮力使飞艇升空。

滑翔机是一种没有动力装置，重于空气的固定翼航空器。它可由飞机拖曳辅助起飞，也可用绞盘车或汽车牵引起飞。滑翔机在上升气流中可像雄鹰展翅那样平飞或上升，专业人员管这种状态叫作翱翔。在无风情况下滑翔机主要依靠自身重力的分量获得前进的动力，这种损失高度的无动力下滑飞行的专业术语叫作滑翔。

旋翼机的旋翼没有动力装置驱动。它是在动力装置提供的拉力作用下前进的，迎面气流吹动旋翼像风车似的旋转，从而产生升力。有的旋翼机还装有固定小翼面，由它提供一部分升力。

直升机是一种由发动机驱动旋翼旋转而产生升力和拉力的航空器。

扑翼机是一种机翼能像鸟和昆虫翅膀那样扑动的重于空气的航空器。扑动的机翼既产生升力又产生向前的推动力。由于设计扑翼机所遇到的控制技术、材料和结构方面有许多一直未能解决的难题，所以，尽管从1930年就曾试飞成功过扑翼机模型，但它至今仍停留在模型制作和设想阶段。

气球是一种无推进装置的轻于空气的航空器。它由巨大的气囊和吊舱组成。气囊内充以密度小于空气的浮升气体，通常以氢气和氦气居多，使气球升空。

航天器泛指在大气层外的太空中飞行的各类飞行器。目前世界上的主要航天器有人造地球卫星、宇宙飞船、空间站、航天飞机以及空间探测器等。其中航天飞机是第一种跨大气层飞行器，既能在大气中飞行（滑翔），也能在太空中飞行。由于它主要活动是在太空，因而归于航天器之列。航天器种类繁多，用途各异，形状千差万别。有的航天器不带主动力装置，有的则带有大型发动机。但大多数航天器为了保持轨道高度或特定姿态，往往带有许多个小型火箭发动机或高压氮气喷管。推力大者几吨力，小者几牛顿甚至几达因。航天飞机除三台主发动机外，还有多达49个各种小发动机，用于轨道保持、轨道变换、返回制动、姿态控制等。

人造地球卫星是一种环绕地球在空间轨道上运行（至少一圈）的无人航天器。按照用途分成科学卫星、技术试验卫星和应用卫星等三类。科学卫星用于科学探测和研究，主要包括天文卫星和空间物理探测卫星。技术试验卫星用于新技术试验或为应用卫星进行试验。应用卫星用以直接为军事或国民经济服务。应用卫星按基本工作特点分类可分为数据中继卫星、导航定位卫星和遥感卫星；按具体用途可分为通信卫星、气象卫星、环境监测卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星以及截击卫星和多用途卫星等。

空间站是可供多名航天员巡访、长期工作和居住的载人航天器。又称轨道站或航天站。在航天站运行期间，航天员的替换和设备物资的补充可由载人飞船或航天飞机运送，物资设备也可由无人航天器运送。

宇宙飞船是一种能保障宇航员在外层空间生活和工作，并能安全返回地面的航天器，又称载人飞船。它的容积较小，受到所载消耗性物资数量的限制，不具备再补给能力，运行时间有限，不能重复使用。

航天飞机是一种可重复使用的，往返于地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的飞行器。通常由火箭推进，在轨道上运行时可在有效载荷和乘员配合下完成多种任务。返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。

空间探测器是对地球以外的空间环境、月球、行星等天体以及宇宙进行探测的无人航天器。它包括月球探测器、太阳探测器、彗星探测器、行星探测器以及宇宙探测器（如美国的哈勃望远镜）。

航空器和航天器都属于飞行器，与二者并列的飞行器还包括火箭。火箭是一种靠火箭发动机喷射工质而产生反作用力推进飞行的飞行器。它自身携带全部推进剂，不依靠外部环境（如大气）产生推力或升力，所以既可以在大气层中飞行，也可以在大气层外的太空中飞行。根据推进剂和工质的不同，火箭可分为化学火箭，它采用化学推进剂，如液氢和液氧、液氧和煤油等；电火箭，用电能加热工质产生高速喷射流；核火箭，用核能加热工质产生高速喷射流。按用途火箭可分成三大类：玩具火箭、探空火箭和运载火箭。

玩具火箭在中国古代就已有之。像儿童们喜爱的“地老鼠”、“蹿天猴”属于玩具火箭。探空火箭是将专门仪器设备发射到高空进行高空物理学、气象学研究和新技术试验的小型火箭。它可采用固体推进剂或液体推进剂，可以是单级，也可以是多级。许多国家研制探空火箭已形成完整的系列，小的可发射几千米高，大的可发射到数千千米高。探空火箭是一次性使用。发射升空并达到最大高度后，装仪器设备的头锥部由降落伞回收。

运载火箭是将有效载荷发射到预定地点或轨道的大型火箭。有效载荷是爆炸物（弹头）的运载火箭称火箭弹（无制导）或导弹（有制导）。导弹的种类、型号极多。导弹可按多种特点分类。典型的一种分类方式是按发射点和目标点位置分类，包括地地导弹、潜地导弹、舰地导弹、岸舰导弹、舰舰导弹、地空导弹、舰空导弹、空空导弹。

如果火箭的有效载荷是人造卫星等航天器，则称航天运载火箭或简称运载火箭。目前，美国、俄罗斯、欧洲、中国等都已研制并形成了从低轨道到高轨道，从小载荷到大型载荷的航天运载火箭系列。已经研制成功的运载火箭最大者能将120吨的航天器发射到近地轨道，能将48.8吨有效载荷送往月球。

新兴太空城——空间站

空间站，又称“航天站”、“轨道站”、“太空站”，是一种长期运行在轨道上、具备一定试验条件、可供多名宇航员生活和工作的载人航天器。空间站在轨道运行期间，用宇宙飞船或航天飞机接送宇航员、运送物资和设备。

空间站像个家

空间站通常由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、后勤服务舱、专用设备舱和太阳能电池等几部分组成。对接舱有多个对接口，其中一部分对接口用于停靠接送宇航员和运送物资的航天器，另一部分对接口为对接新舱体以扩大空间站做准备。气闸舱是宇航员在轨道上出入空间站的通道。轨道舱是宇航员在轨道上的主要工作场所。生活舱是宇舱员进餐、睡眠和休息的地方。后勤服务舱装有推进剂、水、气源和电源等设备，为整个空间站服务。专用设备舱是根据飞行任务而设置的安装专用仪器的舱体，它也可以是不密封的构架，用以安装暴露于空间的雷达和天文望远镜等仪器设备。太阳能电池安装在空间站舱体的外侧或桁架上，为空间站提供电力。

空间站扩大了航天技术应用、空间资源开发的范围和规模，对国民经济、军事和科学研究均有重大意义。已经实现的用途有：医学和生物学研究，地球资源勘测和国土普查，军事侦察和大地测量，微重力环境条件下生产新材料的试验，微重力环境条件下高效、高纯药物生产试验，以及天文观测等。

从“礼炮”到“和平”

前苏联于1971年4月19日发射的“礼炮-1”号，是世界上第一个试验空间站。

1973年5月14日，美国发射了“太空实验室”空间站，它利用“阿波罗登月计划”的剩余物资——“土星-5”号火箭第三级改造而成，是第一个实际投入并长期使用的空间站。在完成使命后，于1979年7月11日坠入大气层烧毁。

前苏联的第一个实用型空间站是1977年9月29日发射的“礼炮-6”号，它有两个对接口，可同时与两艘飞船对接，组成轨道联合体。1982～1991年间在轨道上运行的“礼炮-7”号空间站，接待过11批共28名宇航员。

在“礼炮”系列空间站的成功经验基础上，前苏联于1986年2月发射了“和平”号空间站核心舱，它有6个对接口，两个用于对接运输飞船，4个用于对接其他专用舱体。其后，边使用，边扩展，直到1996年4月，“和平”号最后一个舱段完成组装。此时的“和平”号是一个总重116吨（包括一艘“联盟TM”飞船）、总容积470立方米的庞然大物。但由于资金缺乏、维护欠佳，“和平”号事故不断。世纪之交，俄罗斯一度准备让“和平”号空间站的轨道逐步降低，一直降到402千米的高度，然后由地面控制中心向它发送最后的指令，进入地球大气层自毁。没有烧毁的空间站部件将安全地坠入太平洋。

国际空间站：共同的家

国际空间站又名“阿尔法”空间站，它由美国牵头，包括俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧洲航天局的11个成员国共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。

国际空间站的结构复杂，站体庞大，预计投资总额将超过630亿美元，计划于2004年建成，完工后由6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，是一个长88米，重约430吨的庞然大物，运行时间为10年。

国际空间站可为21世纪的太空提供了一个前所未有的研究场所，是一个长期运行的在轨实验室。空间站将建成载人航天基地、空间工厂或空间试验中心，用于修理人造卫星，发射高轨道卫星和作为月球及行星探测器的中转基地，空间电站建设的后勤基地，新材料、新药物等的试验和生产基地，空间武器的试验基地和空间作战的指挥中心。国际空间站将成为人类在太空的前沿阵地，成为人类开启太阳系之门的钥匙。

建在宇宙空间的实验室

空间站是一个大型的、载人的、在太空能长期运行的人造卫星，是环绕地球运动的半永久性空间基地。空间站是整个航天体系中的重要组成部分。它可以接送来往的人员和物资，并担负通信任务；可以对其他航天器进行后勤保障、维修与保养；可以作为发射平台，把新的人造天体送入太空；也可以利用太空的特殊环境从事科学研究，进行材料加工，完成对地监测、资源勘查、天气预报以及天文观测等任务；还可以与其他航天器在太空对接，组合成更大的轨道联合体，为宇航员在太空长期工作和生活创造良好的条件。

空间站用途很广，鉴于太空中的高真空、高纯净、微重力和高位置，它在科学研究、国民经济和军事上都有重大价值。

1971年，苏联首先将世界上第一个空间站——“礼炮”1号送上了轨道。不甘落后的美国也在1973年发射了天空实验室空间站。截至2000年底，已经有9个空间站先后在太空遨游，先后已有190多位宇航员在空间站上生活和工作，成为名副其实的航天人。

第一个空间站

载人飞船进入太空，无疑是人类在载人方面取得的一项辉煌成就。但是，由于载人飞船内部空间相当有限，只能乘坐1～3名航天员，狭窄的舱里没有多余的活动余地，很难从事更多的观察科研和生产等活动。因此，科学家们设想在太空建造一个内部空间较大的能在轨道上长时间飞行的工作站，这样，航天员就可以像地面的实验室那样从事科学研究，像地面的车间那样从事加工生产，可居高临下，充分地发挥人的因素，从事军事活动。基于上述原因，20世纪70年代初，前苏联载人航天的重点转向了空间站。

1971年4月，前苏联发射了世界上第一个空间站，取名“礼炮1号”。它重约18吨，长约14米，最大直径4.2米，飞行轨道近地点219公里，远地点275公里，倾角51.6°。“礼炮号”由轨道舱、对接舱和服务舱三大部分组成。轨道舱类似于由直径分别为3米和4米的两个圆筒拼在一起，它是航天员工作、用餐、休息和睡眠的场所。舱内保持着与地面相同的小气候环境，舱内的地板、天花板以及周围的墙壁漆成了不同的颜色，这是为了有利于航天员区别方向时作参考。“礼炮号”在太空长期运行时，航天员的更换和所需消耗物资的补充分别由“联盟号”和“进步号”天地往返运输器承担，因此，“礼炮号”的对接舱是供“礼炮号”与“联盟号”和“进步号”在太空对接时用的，也是航天员进出空间站的出入口。如“礼炮6号”的对接舱设有两个对接口，既可同时与两艘“联盟号”飞船对接，也可用一个接口同“联盟号”对接；另一个供停靠“进步号”飞船用。“进步号”无人运货飞船是专为空间站运转货物而研制的，实为“联盟号”飞船的改型，长8米，直径2.2米，由运货舱、燃料舱和工作舱三部分组成，一次能运货2.3吨，包括燃料、食品、水和氧气等必需品。当“进步号”升空与空间站对接后，自动将货物卸下，并装上空间站不再需用的物品然后自动脱离空间站，其中运货舱与燃料舱在进入大气层后烧毁，只保留工作站继续留在空间。

“礼炮号”空间站分科学研究型和军用型两种。前者的主要任务是完成天体物理学、航天医学、生物学等方面的广泛研究，考察地球自然资源和进行长期失重条件下的科学实验。后者主要进行高空照相侦察以及高能武器的可行性实验研究等。自1971年4月至1982年4月，前苏联共发射了7艘“礼炮号”空间站，其中1973年4月3日发射的“礼炮2号”（即“钻石-1号”）1974年6月25日发射的“礼炮3号”（即“钻石-2号”）和1976年6月22日发射的“礼炮5号”（即“钻石-3号”）为军用型空间站，其余为科学研究型空间站或军民结合型。

军用型空间站是由前苏联切洛米伊设计局负责研制的，它属于绝密的“钻石计划”。在空间站的工作舱里装有口径达1米的专用侦察照相机，所拍照片装在特制的密封盒里由运输飞船带回地面。工作站内还装有当时最先进的计算机等操纵设备，研究新式武器的一些秘密装置和探测太空环境的望远镜等。此外，还装备了当时最完备的防御开武系统。在空间站内工作的也全是清一色的军事专家，每个空间站的有效使用期为1～2年。

科学研究型空间站则是由科罗廖夫设计局负责研制的，在发展初期并不顺利。1971年4月19日，由卡拉廖夫设计局负责研制的“礼炮1号”虽然成功地进入轨道，3名航天员在太空逗留24天，创造了新的世界纪录。不幸的是，他们于6月30日在返回途中，当他们发动下降的制动火箭时，因返回舱的一个阀门密封件失灵，舱内空气在极短的时间内大部分漏走，导致航天员全部窒息而亡。但1977年9月发射的“礼炮6号”和1982年4月发射的“礼炮7号”，在技术上有较大改进，安全性和可靠性也有了更大的保障。从“礼炮1号”至“礼炮5号”，每个都只有一个接口，而“礼炮6号”、“礼炮7号”各有两个接口，即它们的前后轴向各有一个对接口。这两个空间站都多次与“联盟号”、“联盟T号”及“进步号”飞船顺利对接。“礼炮6号”接待了16批乘员，“礼炮7号”接待了21批乘员，他们各自肩负使命，在太空多次进行载人对地观测、天文观测和与天气预报有关的高层大气和红外辐射观测，开展了微重力条件下的空间新型合金等材料生产、金属熔化过程的研究和空间焊接，还进行了小球藻的培育、乘员心血管系统的观测等研究。1984年7月17日，前苏联女航天员萨维茨卡娅乘坐“联盟T-7号”飞船进入“炮礼7号”工作了8天。她同另外几位男航天员共同开展科学实验活动。7月25日，她随指令长扎尼别科夫步出舱外，顺利完成了切割、焊接、喷涂等复杂操作任务，共在舱外进行了3小时35分钟的作业。她不仅创造了妇女在太空行走的纪录，而且她在这次飞行后不久完婚，1986年10月喜生贵子，这表明太空生活对妇女生育并无根本性的影响。“礼炮号”的一系列活动，还雄辩地表明人类在太空中具有有效生活和工作的能力，人在环绕地球的轨道上，能从事探测、研究、生产和维修等各种有意义的活动。前苏联不仅是最早发射空间站的国家，开创了航天史上载人空间站的新时代，还曾相继创下航天员在太空持续生活75天，96天，140天等一系列世界纪录。

国际空间站

已经开始动工建造的、迄今为止最大的航天器——国际空间站，是航天史上最伟大的杰作，代表了当今人类航天技术的实力和水平。

国际空间站采用桁架式结构，其结构之复杂和规模之大令人咋舌。它在长达108.5米的桁架上安装有太阳能电池帆板和散热器，其中心部分是居住舱、实验舱，它们是由美国制造的。此外，还有俄罗斯制造的服务舱、研究舱和太阳能电池帆板，日本的实验舱、欧空局的哥伦布轨道设施和加拿大的移动服务系统。空间站宽度达88.4米，几乎有足球场那么大，相比之下，与其对接的航天飞机犹如一个足球。国际空间站重472吨，太阳能电池帆板面积为4000平方米，覆盖的面积超过两个足球场，当它划过夜空时，将像钻石般晶莹剔透，可以用肉眼直接看到。

国际空间站的部件有100多个，需要多次发射升空，并在太空将它们组装起来。预计美国航天飞机和俄罗斯运载火箭共需发射45次，宇航员要进行舱外活动1100小时，其技术难度和风险是巨大的。建成后，空间站上可居住6～7名宇航员，可以在太空运行10年。它的轨道平均高度为350千米，运行时速为2.8万千米，绕地球一圈只用90分钟，运行期间可看到地球总表面积的85％。

国际空间站的建站计划长达10年，分为三个阶段。1994年到1998年6月为第一阶段，主要是完成技术攻关和建站的一系列准备工作。1998年6月至1999年6月为第二阶段，进行主要装置的发射，建成核心部分，可具备3名宇航员在轨工作、开展科学研究的能力。此阶段共需进行15次发射。从1999年7月到2003年12月为第三阶段（现在已推迟到2006年），这阶段将全面完成所有装配任务，将美、俄、加、欧空局、日制造的各种舱段和桁架结构按顺序发射并组装起来，还能具备6～7名宇航员在轨工作的能力。此阶段共需发射30次。建成后，它将成为真正的太空研究试验机构。

美国“天空实验室”

1979年盛夏，时值国门刚刚打开，神州大地一时盛传这样的紧急通知：有一个离轨的外国航天器将于几日内坠毁，并有可能坠落在我国境内，要求大家密切注意情况，并协助保护好现场云云。好奇与担忧的心情一时遍于国中。没过几日，这位不速之客终于在南印度洋和澳大利亚西部地区人烟稀少的地带坠落，时间是7月12日。它就是名噪一时的“天空实验室”。“天空实验室”是美国建造的大型载人轨道空间站，它于1973年5月14日发射，曾先后接待了3批9名宇航员，考察了长时间的空间飞行对人体心理和生理的影响，探测了太阳、彗星的种种奥秘，拍摄了2000多张地球资源照片，在取得累累硕果后，于1974年2月关闭停用。由于它位于空气十分稀薄的435千米的高空，预计可运行到1983年，而结果却提前4年坠毁了。这是为什么呢？原来是太阳黑子作的怪。设计者也许疏忽了一点：1983年前要遇到一次太阳黑子高峰年。此时，由于太阳黑子活动的加剧，导致整个地球大气层上涨，这样，“天空实验室”的轨道就陷入较稠密的大气之中，它很快就因精力衰竭而“夭折”。

进入空间站

空间站也叫航天站，是20世纪80年代的“宠儿”，被人们喻为航天器中的一代天骄，还有人称它为巡航在太空的航天母舰。前苏联称其为航天站，美国则称为空间站。

自从1971年前苏联发射第一个“礼炮”号航天站以来，已有10个航天站进入太空，其中前苏联8个，美国1个，西欧1个。目前只有“和平”号航天站仍在太空中运行。

世界各国在航天站的发展过程中，各走各的路。前苏联从飞船到航天站；美国从飞船到航天飞机，再到永久性航天站；欧洲则依靠美国“一步登天”。

前苏联的航天站至今已发展了三代，“礼炮”1～5号航天站属第一代，“礼炮”6～7号航天站属第二代，现在太空大显身手的“和平”号航天站是第三代的代表。美国60年代末搞登月飞船，轰动全球，然而耗费巨资，实效不多。70年代初利用登月剩余物资拼凑了一个名叫“天空实验室”的航天站。美国现正从航天飞机转向航天站。目前在集中精力研制长百米、重百吨的大型永久性航天站。欧洲人虽然没有掌握返回卫星技术，也没有载人飞船，但是，他们很早就看出了航天站的实际效益和光辉前景。

航天站是人类开拓天疆的前哨基地。人们从多年实践中积累了丰富的经验，而且在天体物理观测、生物医学、冶金、人体科学，以及对地观测等方面取得了丰硕成果，为国民经济、科学和军事部门提供了大量有价值的资料。人们可以预见，航天站将会创造出许多地面上难以想象和无法实现的奇迹，给人类带来巨大的利益。例如，在航天站上没有对流和沉淀；就能获得非常纯净的药物，可大量提取治疗脑血栓的尿激酶和各种抗癌药物，也可以从中草药中提取地面上难以获得的珍贵的有效成分。β细胞是产生胰岛素的胰脏中的一种特殊细胞，在太空能很容易地将β细胞与其他细胞分离开来。如果将β细胞移植到人体中，体内就能持续产生胰岛素，糖尿病就能得到根治。用β细胞消灭糖尿病，对挽救人们的生命、降低医疗费用具有深远的影响。

航天站也为制造纯度极高的晶体提供了条件。在地面生产晶体时，对流影响了纯度，破坏晶体的均匀度，这种晶体制成的集成电路块，大部分要报废。但是，在太空失重状态下生产的晶体，没有对流的干扰，几乎是无瑕的，废品率很低。在太空制成的晶体完美无缺，加工方便，还可以做出超大规模集成电路块，这样既能保证计算机的可靠性，又大大提高了计算机的速度，而且还为制造巨型计算机提供了基础。

光导纤维是大有前途的新产品。制造光导纤维离不开超纯玻璃，因为玻璃越是纯净，玻璃纤维传播信号的距离就越远。利用太空环境改进光导纤维的制造工艺，制造出优质的光导纤维，对光导通信的发展具有重要意义。

空间站的军事潜力很大，可以周而复始地对地面军事自标进行侦察，可以拍摄地面的大炮和坦克、空中的飞机、海上的军舰，其效果比侦察卫星还好。

空间站还可以进行空间攻击和作战指挥。它可以携带各种武器参与空间战争，如摧毁敌方的卫星或导弹，或向地面发射导弹，摧毁敌方的地面战略目标等。空间站居高临下，俯视全球，除可以直接参战或支援陆、海、空的作战之外，还可以取代被摧毁地面作战指挥中心，在太空进行作战指挥。

费用昂贵的空间飞行

美国在空间时代18年的载人空间飞行中，发射了“水星”号、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”、“阿波罗”一“联盟”对接以及1981年4月投入飞行的空间运输系统，总耗资达450亿美元。美国宇航员的最长飞行是最后一次“天空实验室”飞行，历时84天。前苏联在28年里一直未中断载人空间飞行，发射了“东方”、“上升”、“联盟”、“礼炮”站、“联盟T”和“联盟TM”、“进步”运输飞船（M）以及“和平”空间站。前苏联宇航员最长飞行时间是326天。1989年5月，前苏联空间管理总局局长亚历山大·杜巴耶夫在一次记者招待会上第一次公布前苏联载人空间飞行费用。他说：“自从1986年以来在空间载人计划上已耗资147亿卢布（相当235亿美元），获得60万美元的收益。”至于1971～1986年“礼炮”系列的15年飞行的花费从无披露。前苏联曾透露“和平”空间站6个对接口对齐需35亿卢布。美国和前苏联既然拥有各种各样的军用卫星，为什么还不惜耗巨资进行载人空间飞行？能不能用自动化卫星取代人在空间的工作？人在空间到底起着什么样的作用？前苏联载人飞行得到的东西，已证明是不能用其他方法获得的。在空间站上人机结合，能发挥极大威力。人在空间不仅进行各种科学实验、宇宙观测，在站上还能观测气象，向地球准确地作出3天的天气预报。

美国在执行“阿波罗”登月计划时期，有些科学家反对载人空间飞行，认为费用昂贵，危险性大，完全可以用自动化卫星取代。但坚持载人空间飞行者认为，人不仅有视力和大脑思维，而且有双手操作空间站上极复杂的装置。就空间科学、空间加工材料、新工业产品以及空间药剂生产来说，都需要男女宇航员亲自操作。尽管美国和日本研制出在空间站上用的高性能机器人，但出站捕捉和回收卫星、修理卫星仍需要人操作。例如，1984年4月，美宇航局宇航员出舱乘载人机动装置作空间自由飞行，抓住了1980年发射的一颗出故障的太阳峰值观测卫星，拉到航天飞机附近，操纵遥控机械臂将其拖进运货舱内。宇航员更换了引起姿态控制系统失灵的保险丝后，又把卫星送回原轨道。接着，1984年11月，宇航员仍乘载人机动装置到空间，抓回两个月前发射的两颗未进入预定轨道的通信卫星（一颗印尼“统一B2”，一颗美国“西联星-6”），回收到运货舱内，带回地面修理，以备重新发射。“国际通信卫星-6”的第二颗于1990年3月用“大力神-3”发射失败，卫星进入低轨道，国际通信卫星组织决定花1.3亿美元由航宇局于1992年2月用“奋进号”航天飞机回收，拟给卫星安装一台重9吨的固体推力器，再点火推到静止转移轨道。航宇局正在训练宇航员如何在空间安装发动机。此外，航宇局还拟回收出故障的“陆地卫星-4”。以及其他卫星，这些工作只有人才能进行，高性能的智能机器人也不能取代人在空间的作用。在空间进行各种有关军事活动，更需要军人宇航员。从经济观点考虑，人在空间站需要地面监控站24小时轮流值班监视，一旦发生不测，可以立即得到命令返回地面。美航宇局科学和空间应用处的罗伯特·索科洛斯基于1990年6月29日对美国《空间新闻》记者说：“每逢人在空间站上，宇航员整个安全系统费用猛增。”空间载人飞行费确实是昂贵的。

空间站时代的来临

人造地球卫星发射成功，是人类进入空间时代的标志，而空间站的实现，则是空间站时代的开始。那么，什么叫空间站，什么叫空间站时代呢？

空间站实际上是一种可以住人的大型人造地球卫星。所以，又有人称它为围绕地球旋转的“活动房子”。“房子”里除了人造卫星常有的各种仪器设备之外，还有一系列满足人们饮食起居的生活条件。同时人住在里面可以积极从事各种科学试验。

美国宇航局已经制订了可以供50人或100人乘坐的半永久性的大型空间站计划。如果这个计划果真实现，它将是人类进入空间时代以来，继阿波罗登月之后的又一个里程碑。这是因为，这样的空间站即使只有一个，它也足以完成美国、前苏联研制的各种实用卫星（即通信卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、军事侦察卫星、天文观测卫星等）所担负的全部使命。

如果在空间站上装配大型天文望远镜，就可以得到极为清晰的天体和星云的照片与画像，而由此所得到的天文知识，将远远超过过去5000年的地面观测所积累的全部知识，这大大有助于探索宇宙的奥妙，是多么令人欢欣鼓舞呀！

由于上述原因，前苏联很早就注意到了空间站的实用价值，并且于1971年6月发射了可以乘坐人的小型空间站“礼炮1”号，可惜在返回地面的旅途中，飞船漏气造成了无可补救的严重事故，宇航员全部丧生。

不久美国发射的“天空实验室”，破天荒地取得了巨大成功，从而揭开了真正的空间站时代。当然，“天空实验室”的发射和旅行，也不是一帆风顺的。

1973年5月1日从“肯尼迪空间中心”发射了“土星5号”火箭。而火箭头部的“天空实验室”，就是由第三级火箭改制而成的。发射后10分钟，“天空实验室”进入高度为435千米，轨道倾角为50度的圆形轨道。

但是，话还得说回来，在发射后的63秒“天空实验室”发生了事故，涂有防热层的微流星防护罩，由于提前打开而被强劲的高速气流无情地撕毁了，并且每一块太阳能电池板吹到九霄云外去了，剩下的一块又被防护罩碎片紧紧地缠住，致使无法打开，结果实验室不仅丧失了一半电力，也丧失了对太阳直射的防护能力，舱内温度直线上升，竟高达55摄氏度左右。

由于大难临头，美国不得不延期发射与“天空实验室”对接的“阿波罗”飞船，而制定切实可行的救急计划。5月，25日上午9时，阿波罗飞船飞向宇宙太空。飞船上有三名宇航员，他们是经验丰富的指令长查尔斯·康拉尔德（他参加过阿波罗12号的登月飞行）；医生约瑟夫·克尔温和保罗·韦茨。这艘飞船由指令舱和服务舱两部分组成。飞船起飞后，首先进入近地点为150千米、远地点为230千米的低椭圆轨道，随后服务舱的火箭发动机点火，飞船和飞行在高轨道上的“天空实验室”靠拢、对接，于是三名宇航员立刻开始了紧张的活动。

首先宇航员从“天空实验室”的观测窗口将遮阳伞伸到窗外，伞自动打开遮挡阳光，后来又架设了遮阳的顶篷。劳动换来了成果，5月27日，“天空实验室”内的温度，终于降了下来，宇航员可以在里面生活和居住了。6月8日指令长勇敢地爬出舱外，用工具切除了缠绕在电池板上的防护罩碎片，使剩下的一块太阳能电池板开始工作。至此“天空实验室”的营救工作宣告成功了。发生事故，当然是大不幸，但它却告诉人们：惊险而复杂的修理工作，在茫茫的太空中也是可以进行的。

三名宇航员作为“天空实验室”的第一批主人，在上面逗留了28天又50分钟，于6月23日离开“天空实验室”，乘着阿波罗飞船安全地返回了人类的故乡——地球。

接着7月28日由阿朗·比恩指令长、奥恩·加利奥特和贾克·鲁斯马组成的第二批宇航员，乘飞船顺利到达“天空实验室”，在宇宙太空生活了59天。

第三批去“天空实验室”的光荣使者，是指令长吉拉尔德·加，威利阿姆·波格和埃德瓦德·吉布逊，他们从1973年11月16日乘兴而去，至1974年2月8日凯旋归来，在宇宙太空度过了颇有意义的84天，他们还在太空迎来了新的一年。

如前所述，“天空实验室”是由“土星5号”火箭的第三级改造而成，因此它的大小也与“土星5号”火箭等量齐观，长17.8米，直径6.6米，重88吨。当它和阿波罗飞船实现对接时，全长为36米。

“天空实验室”的主舱长15米，内部空间300多立方米，这相当于一间100平方米的会议室，作为空间站能有这样大的房间，是蔚为壮观的。舱内又分为上下两层，上层为工作区，下层是生活区。在上层安装着实验设备、水箱和库房，在下层有厨房、卧室、盥洗间、厕所、浴室乃至垃圾桶等，真可谓考虑周密，应有尽有。在工作区和生活区中间有网格形地板相隔，在楼板中央开有一个洞代为楼梯。宇航员上下楼既不用电梯，也用不着费劲地上下走动，要想上楼，只要稍一蹬足，就可以飞身而上，而用手轻轻地推一下天花板，他就能轻易地返回楼下，上楼下楼，来去自如。

三批宇航员在“天空实验室”总计长达171天的飞行中，争分夺秒地进行了多达90种的各类科学试验，其中包括太阳观测、地球资源勘察、空间技术、医学生物等许多学科。医学实验表明，人在长期失重的条件下，依然能够正常的生活和工作，这对于人类移居太空的大胆设想，是一个有力的支持。更为有趣的是，宇航员根据一位女大学生的建议，做了蜘蛛结网的实验，结果可爱的蜘蛛，在失重的环境里，还是结出了比较稀疏的网，这说明生物有生存于太空环境的能力。宇航员们还按预定计划，在宇宙太空进行了新材料、新工艺的研究，利用失重和高真空的特殊条件，冶炼了高质量的单晶硅、泡沫钢和其他一些合金。尤其使天文学家们羡慕的是，宇航员们还对75000年才能在地球上看到一次的科霍特彗星，进行了详细的观测。

1974年2月最后一批宇航员满载而归之后，“天空实验室”就停止了工作，不再接待“客人”。从此以后，它就像无人照管的“孤儿”一样，在宇宙太空毫无目的地游荡了五年零五个月，于1979年7月1日葬身于南印度洋和澳大利亚西部，了却了它显赫的一生。

面对美国的成功，前苏联也不甘落后，奋起直追，它发射了六艘“礼炮”号空间站，其中1977年9月发射的“礼炮6”号，取得了大为可观的成果，甚至在某些方面超过了“天空实验室”。

“礼炮6”号与“天空实验室”相比，就结构和规模而言，前者可谓稍逊风骚。

“礼炮6”号长约16米，最大直径约4.2米，重量大约仅为“天空实验室”的1／5，内部空间也比较狭小，只及后者的1／3。它的基本部分是一个工作区和生活区合二而一的工作舱。舱内众多的科学试验设备和丰富多彩的生活设施，交错的排列在一起，整个舱内满满当当、严严实实，只在中间保留了一条很窄的通道。“礼炮6”号由三块太阳能电池板供电，总面积60平方米，发电量为4千瓦。

空间站与地面之间的运输工具是“联盟”号飞船，船上可以乘坐两名宇航员。“礼炮6”号自1977年9月发射，直至1979年8月，先后由15艘飞船，接送了七批共14名宇航员。站内人数最多时达到了4人。

美国的“天空实验室”上的宇航员，所需要的氧气、食物和水诸物，都在发射时一起携带，中途不再补充，这样三名宇航员只要在上面工作半年，全部给养就会消耗个一千二净。而“礼炮6”号与此相比，它能不断用“进步”号无人飞船运货上天，补充给养，所以宇航员能够在上面生活较长的时间。比如1978年进站的两批宇航员，在上面分别生活了％天和140天，而1979年2月26日飞天的两名宇航员，在“礼炮6”号上生活了175天，这远远超过了美国宇航员在“天空实验室”生活84天的最高记录。

“礼炮6”号配有变轨发动机，它的作用是，当空间站在运行过程中，因空气阻力而降低了轨道时，能使空间站的轨道提高，保证长期运行，不致陨落。据称，“礼炮6”号预计在宇宙太空工作5年，宇航员在上面生活的时间，将延长到半年。我们当然应当密切注视着它所取得的每一项进展。

世界航天技术的发展，使人们进一步认识到太空将是人类生存的第四大自然环境。人们通过进入太空的实地考察，更加深入地理解和亲身感知到，太空具有地球大陆、海洋和稠密大气层三大自.然环境所无可比拟的微重力、高洁净、高真空、大视野的独特自然环境。利用这个独特的自然环境从事各种实践活动，必将带动和推进各个高技术领域的迅猛发展，带来巨大的经济、社会和军事效益。因此，在发射人造地球卫星和载人飞船以及载人登月之后，前苏联、美国、西欧等国都先后发展了这种可长期滞留太空，进行各种生产、生活和科学试验的载人空间站。

作为航天技术发展的另一种应用手段的空间站，在美国称“空间站”，而前苏联叫“轨道站”，是一种能载人的从事太空活动的巨型人造卫星体。它是由一艘或几个舱室连接组合成的航天器，站里有保证空间航行管理所需要的仪器设备、从事各项太空实验和工业生产设施、保障宇航员正常生活的必备条件。这种航天器不仅可以用来进行太空实验、工业生产，在国民经济建设中具有重要作用，而且可以作为空间军事基地进行作战指挥、控制、侦察、通信、反卫星、反导弹以及在空间进行维修航天器。新一代空间站可长期在空间轨道上运行，由单个舱室发展成由核心站和若干个自由飞行的航天器组成一个宠大的“复合体”，可在站上维修更换仪器设备，由航天飞机或货运飞船及时补充工作和生活用品，轨道低了还可以自行推高。这样，它就可以长留太空，成为“永久性空间站”。站上工作人员也可长期正常生活和工作，成了真正的“天上人间”。同时，空间站又可成为人类飞往月球和火星，以及其他星际旅行的中转站，为人类开发宇宙、利用宇宙创造了重要的条件。

自从1971年前苏联发射第一个“礼炮”号空间站以来，全世界已有10座空间站进入太空，其中前苏联8座（“礼炮”1-5号为第一代，6～7号为第二代，第三代是“和平”1号），美国1座（“天空实验室”1号），西欧1座（“空间实验室”1号）。1992年只剩下一座（“和平”1号）仍在太空运行。实际上这10座空间站因技术水平不够，还远不能称为“永久性”航天站。

在这幼年间，空间站在太空运行中进行了大量科学实验，取得了多方面的科研成果和经济、技术、军事效益，引起人们的高度重视。有条件的国家都在进一步抓紧研究、论证、试验和研制工作。从总体上看，这种处于极重要地位的特大型航天器，将是跨世纪的新一代“天骄”。

人造太空“小天地”

迄今为止，各国人造卫星、载人飞船和各类宇宙探测器，由于受到外廓尺寸、起飞重量、工作空间、生活条件，以及能源供应等多重条件的制约，多数只能执行短期的（几天至几个月，最多几年）、单一的（诸如通信、导航、气象、侦察和星空探测等）航天任务。因此，30多年来世界各国只好频繁地发射，至今已成功地进行了4000多次航天发射，平均一年120次，几乎每三天就有一次成功发射。其中有不少是属干科学试验，包括航天器本身的验证性发射、特殊任务的特殊发射和随着技术不断发展促使的应用范围扩展的发射；而另有相当大的一部分则是由于航天器本身寿命到期或航天器功能所限不得不进行多重组网的发射。这样，就使得发射费用宠大、运载火箭坠毁、航天器本身被迫放弃，并造成太空垃圾骤然增多等多种损失，特别是经济损失巨大，使航天事业发展受到一定制约。航天飞机的发展，虽然已部分解决了重复使用和在轨道上执行发射任务的问题，但仍没有一个可靠的长期停靠的轨道空间站可供使用。这就需要发展一种能长期滞留轨道上、体积空间较大、可完成多重综合任务的巨型航天器。这正是空间站产生的内在原因。

日行百万里的科学实验室

空间站比一般航天器规模宏大、容积宽阔、配置设备多、能源供应足、机动动力大，不仅可装载更多的仪器设备和更多的航天乘员，执行多种综合任务，更重要的是它的长寿命，这是一个突出的特点。空间站能在轨道上运行5年、8年（“礼炮6”号工作了5年，“礼炮7”号工作了8年），甚至更长的10年、20年、30年。只要能及时供应、维修、局部更新，就可以长期运行下去。而供宇航员工作、生活的必需条件犹如在地面一样，可使宇航员较长期驻站，也可定期不定期轮换。

空间站上配置多种专用仪器设备，可供宇航员进行多种工作，一人多事，或多人一事，根据工作需要，合理搭配组合。空间站上的宇航员能充分发挥人的独特功能，可根据视觉、触觉等直观观察，准确判断所需考察的各种现象，遇有意外情况也能及时正确处理。一句话，可以发挥人的主观思维能力，完成机器不能替代的工作，在轨遣上进行各种操作，实时处理各种信息，以及与地面站及时进行通信联络，沟通情况等。

空间站的仪器设备可供长期反复使用，有了故障可及时修理、更换，充分发挥其长效作用。空间站的运行轨道可利用自身的机动动力系统及时调整，保证在预定的或需要变动的轨道上长期运行。空间站上工作、生活的必需品、原材料、加工的产品和考察、侦察的音像资料等各种物资，只需少量的载人（货运）飞船或航天飞机往返运输，就可以保证空间站长期运行下去。

因此，说空间站是天上人间，就意味着它应具有如下7种设施功能：一是轨道实验室，配备完备的各种实验设备条件；二是长期观察台，具有各种光学、雷达、无线电、红外、激光等观测和侦察设备；三是物资贮藏库，能存放、周转各种物资；四是生产装配车间，具有可进行各种太空产品生产的条件；五是空间转运港，包括物资、设备、航天器和人员转运，犹如一个地面上的中转站一样；六是生活寒馆，能为宇航员提供正常的犹如地面高级宾馆一样的生活条件，不仅具备衣、食、住、行的各种条件，还有足够的活动空间和设施供宇航员休息、娱乐、锻炼身体等设施；七是空间站自身生存力，包括保持轨道运行、防护自救等设施。

如用上述条件来衡量，已经进入太空的空间站，有的部分地达到上述要求，或说基本具备；有的则相差甚远，既无法保证其长寿命，也无法提供足够的工作、生活条件。因此，只能说是一种理想空间站的雏形，真正条件较好的唯一一座就要属“和平1号”了。

空间站的七大功用

一般说，根据空间站的功能，它具有七大用途：一是进行科学实验，利用站上各种实验室和舱外平台等设施，可进行各种科学实验活动，包括生命科学、生物工程、天文观测、对地探测和空间环境考察等多种空间学科的研究实验；二是开发空间资源，利用空间站“得天独厚”的有利位置，可获得诸如超高空、超洁净、超真空、超无菌、超微重力以及超阳光辐射等地面所不可能具有的自然条件，进行多种生产、科研活动；三是发展空间产业，利用站上所获得的空间资源，进行特种材料加工和医药生产以及种种新产品生产；四是进行高新技术试验；利用站上的特殊环境条件，进行通信、太阳能、空间推进、对地遥感等多种技术领域的实验工作；五是在轨服务，可在站上对本体维修，还可对其他航天器进行维修，设备的更新换代，建造大型空间设备等服务活动：六足太空驿站，可作为飞往月球、火星等各大行星的过渡站、加油站、换乘站、供应站等；七是军事作战，这是所有航天器的共同用途，但空间站有着独特的有利条件，成为外层空间的第四战场指挥中心，可从事各种军事活动，包括侦察、照相、太空兵器发射和试验、指挥控制、协调联络等，无疑可成为“天军”作战司令部。

空间站的基本结构

一般空间站的基本构架，由大型运载火箭发射人轨，本体可以载人人轨，也可先不载人，随后上人；或短期上人，长期自行工作。根据需要，随后发射货运飞船或航天飞机把有效载荷运送人轨与之对接，采取积木式建造逐步扩展。

空间站通常由本体即中心构架、对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳能电池阵列板等组成。

对接舱用于停靠飞船、航天飞机和各种航天器，一般有两个以上，开始的“礼炮”1～5号只有一个对接舱口，到“礼炮”6～7号增为两个，而“和平”1号已达6个，未来的航天站将有12个至20个。

气闸舱用于密压舱段与真空空间之间的隔离段，为宇航员进出站内外提供必经的过渡通道，设有两道舱门，分别与密压舱和外壳舱相连。一般宇航员要在气闸舱内吸纯氧至少3.5小时才能出站活动，这叫“吸氧排氮”的“人体处理”。

轨道舱用于宇航员的工作场所，包括实验室、加工室、空间站控制室和修理间。舱内形成了和地球常规环境、压力、温度、湿度等地面自然条件相同的人造环境条件。

生活舱用于宇航员食、住和休息娱乐，一般设有卧室、餐厅、卫生间等，宇航员还能洗澡，沿“微型跑道”跑步，骑“自行车记功器”锻炼身体，以及散步；看电视，与地面通过可视电话进行聊天、联络等。其舱内自然环境条件也和轨道舱一样。

服务舱用于装备推进系统，即作为机动转移、调姿、加速、减速、侧滑等动力设置，气源和电源等能源保障设施，供全站使用。

专用设备舱根据特定任务而设置的可安装专用仪器设备的舱段，如空间探测器、天文望远镜、各种测试仪、电视摄像机以及遥控侦察照相机等。

太阳能电池阵列板是站载各种设施的用电电源。

尽管已上天的空间站经过不断改进完善，工作条件和生活环境已有了很大改善，但仍是风险度很大的一个特殊空间。首先，来自轨道上的外界威胁，时刻困扰着宇航员，不要说人为的有意的袭击和巨大的不明飞行物的撞击，就是仅仅一颗重量只有10毫克的微流星，若与每秒数十千米速度飞行的空间站相撞，就可能击穿其舷窗玻璃，更大的微流星则会击穿其舱壁，使站内空气迅速泄露造成使人窒息而死的严重事故。还有，舱内如失火、气体爆炸、重要机器失灵，都可能导致人身伤亡。因此，在空间站外通常都停靠着一艘载人飞船，随时准备救援。这种救援船，有人就叫它“轨道救生艇”。

此外，当今的空间站还有许多重大技术问题有待解决。例如，空间站上的生活用水、用氧和食品，都要从地面派货运飞船送上去，仅此一项三名宇航员一个月生活就需1吨氧、水和食品；今后要长期驻站生活，非靠自给自足不行，如何解决是个难题。再如，宇航员走出舱外要经“吸氧排氮”，费，时费力，也不适应经常要进出舱口活动的需要，也要设法解决；还有，站上能源供应紧张，太阳能电池只有4千瓦，远不够用，这些都要进一步改进。

空间站的总体结构形式也在不断改进。开始时是舱段式的，后来改为多对接口复合式，现已开始向桁架挂舱式发展。

目前已上天的空间站实质上都不是永久性的，所谓“永久性空间站”是指在长寿命基础上增加轨道上的替换、补给和维修能力，使空间站的寿命延长到不再需要时为止。

因此，空间站的概念也在不断变革，从“长寿命”（5～10年）到“永久性”（无年限）是航天技术的一大飞跃和突破。有史以来，空间站上天的并不多，只有10座，但空间站的重要性促使科学家们对“永久性”空间站的概念不断扩大，已突破了由单一密封舱段组成的整体，发展为一列“太空列车”的航天器群，除包括大型中心桁架、多个密封舱、非密封舱和太阳能帆板外，还包括同轨平台、极轨平台、轨道机动飞行器、轨道转移飞行器（即“空间渡船”）、“太空自行车”、跟踪和数据中继卫星等。这些航天器都是隶属于永久性空间站的一部分，是空间站的有机群体，可以完成更繁杂、更宠大的各种航天任务。

从宏观上看，当代空间站都属于短寿命或长寿命的两种类型，未来的空间站将有两个发展趋势，即一种是大型的永久性载人空间站；另一种是短期上人，长期自主工作的小规模空间站。前者就是美国正在研制的“自由”号永久性空间站；后者就是美国于1993年发射上天的“空间工业设施”。事有凑巧，1990年5月，在日本东京召开的第17届国际空间技术和科学会议上，日本也提出了一种短期上人，长期自主工作的“载人服务平台”的设想。各国将根据各自实际条件，选择自己的发展道路。

空间站上的生活设施

空间站既令人向往，又含有几分神秘。美国将在太空建立永久性空间站。居住在地球上的每一个人，谁不想了解宇航员在太空中将是如何生活的呢？

空间站厨房设备相当齐全，有冷藏柜、冰箱、洗碟机、垃圾压实机和两台对流恒温器。更令人高兴的是，它还有一台自动化存货报表控制系统，可以自动记录下被吃掉的食品，通知地面供应站，下一次飞往空间站的航天飞机应带来什么食品。厨房里的餐桌，既可做工作台又可做游艺桌用。桌面是磁化的，可以吸住刀、叉、匙、剪、棋盘等。空间站上有微波炉，宇航员已不像航天飞机的宇航员那样吃加水复原的脱水食品。在空间站的厨房里，用极短的时间就可以把饭菜烹饪好。空间站上的8名乘员将在一起吃饭，每人每餐都可以吃到3盘热乎乎的食品。

你也许会问，在空间站密封的环境里烹调食物，如何把产生的气味与烟雾排走呢？不必担心，厨房里装有一台特殊的催化转换器，它能把气味和烟雾化为乌有，以保持空间站内的清洁。

空间站的盥洗室由两部分组成，一是配有淋浴、小便池和洗脸设备的个人卫生间；二是配有马桶和小便池的废物管哩舱。这两部分之间用拉门或卷帘隔开。

由于失重，宇航员都有一个自己使用的尿壶。它是像漏斗一样的奇妙装置，与一软管相连。软管中有气流流过，把尿吸出并排走。

在太空洗澡别有一番情趣，浴室是一个密封的小隔间，以防水飘浮到外面去引起站内的电器短路及其他麻烦事。

未来空间站上用的洗衣机是用一个囊袋把衣物和水包起来，使两者在失重状态下混合在一起。洗衣机的中间没有波轮，它靠囊袋外面的洗涤器转动，通过摩擦力带动衣服和水旋转。衣服洗完后，洗涤器外部的离心机筐将旋转，借助离心力把水甩出。当然用过的水还要进行净化回收，以便再使用。洗衣机内还设有烘干箱，它可以把洗净的衣删艮快烘干。

为了保证宇航员有一个舒适的睡眠环境，在未来空间站里，将把生活区和工作区用一些专用设备区隔开。在专用设备区里，只有机器设备运转时发出的轻微嗡嗡声。这样，当正在上班的宇航员在过道里走动时，就不会惊醒正在酣睡的宇航员。

宇航员都将有一个4.25立方米的个人宿舍，摆有各种各样的家庭用品，如图片、书籍、磁带录音机、盒式磁带录像机和电视机等。这不仅可为宇航员提供一个舒适的睡眠环境，也使宇航员有一个独处的空间。

未来空间站的厨房旁边设有可容纳全部宇航员的活动室。它既是餐厅，又是会议室，还是风景观赏地和娱乐中心。室内配有电视机、录音机、录像机、书刊、写字台以及摄像设备。

集体活动室和个人卧室的电视机是一种多用途设备。宇航员既可用它与地球上的家人见面和谈话，实时收看电视节，目，又可以把它作为与地球上的飞行控制系统进行联系的槐频装置。

空间站空间大，舱室多，为宇航员提供了舒适的生活、工作及娱乐、锻炼等设施，人们将愉快地生活在“天堂”里。

空间站上的生活

人类能长期生活在太空吗？人体能战胜长期失重的不良影响吗？……这些都是人们疑惑不解的问题。然而在1988年，前苏联两名宇航员在太空创下连续飞行366天的新记录给出了回答。

1987年2月6日夜，“联盟”TM2号飞船，带着宇航员罗曼年科和拉维金进入太空，2月8日，“联盟”TM2号成功地与“和平”号空间站对接，两名宇航员至此进入“和平”号空间站工作。罗曼年科在太空连续飞行326昼夜，创造了人类长期太空飞行的世界纪录，尽管这个纪录后来又被其他宇航员刷新，但在航天史上却写下了值得纪念的、页。

两名宇航员在太空工作之余，常遥望人类的故乡——地球。他们在离地面三四百千米之遥的太空，可以看到地球的弧形边缘，地球的美景，美国的深谷，中国的长城、江河都一一映人他们的眼帘。最壮观的还是日出和日落的瑰丽景象，玫瑰色、蓝色、浅蓝色交织在一起，像一幅精美的油画。

为了预防宇航员的心理障碍，前苏联地面指挥中心每天晚上与宇航员通话一次，报告宇航员家人的情况，妻子在做什么，孩子学习怎样，朋友和同事中发生了什么新鲜事，且每星期日都能通过双向电视与家人会面和交谈。罗曼年科与妻子会面十分有趣。妻子告诉他，家里正修理住宅。罗曼年科立即提出意见，他还跟妻子开玩笑说：“如果在我返回之前还修理不好，我就请求延长在太空飞行时间……”

太空的业余生活安排得丰富多彩，也可以预防心理上的孤独感。他们工作之余可以锻炼身体、看电视、读书、听音乐，罗曼年科还迷上了歌词创作……12月29日，在失重的太空飞行326天的罗曼年科，乘坐“联盟”TM3号飞船返回地球，季托夫和马纳罗夫留在“和平”号空间站，继续他们在太空一年的生活和工作。

人们以崇敬的心情欢迎太空英雄的凯旋，罗曼年科一下子成为全世界注目的新闻人物。

空间站的特征和优越性

空间站是一种大型的、长期在天上运行的载人航天器。与以往的其他类型的航天器相比，具有其他航天器无法比拟的特征和优越性。

空间站的重要特征之一是它的经济性。我们知道，以往的载人航天器都是发射之前宇航员就要进入航天器舱内，并与航天器一起发射入轨。飞行任务完成后，航天器再载着宇航员返回地面。对于这类航天器的一个最基本的要求就是必须具备很高的可靠性，以保证在发射和返回过程中宇航员的安全。同时，还要配备应急救生系统，以便在一旦发生不测时，携带航天员逃离危险区，然后安全着陆。宇航员救生系统，是一个结构相当复杂、试验工作量很大、要求很高的分系统。对于载人航天器的高可靠性要求及宇航员救生系统的装配，使整个航天器的设计、制造难度增大，造价增高。然而空间站在发射时不载人，而是在发射后在轨道上接纳宇航员，同时它本身又是一种不返回的航天器。这样一来就大大简化了航天器的结构，减小了设计的难度和复杂程度，从而也就极大地降低了研制成本。

空间站是一种长期在轨道上运行的航天器，在整个运行过程中，它有时载人，有时不载人、自主飞行。许多考察项目和试验研究，要求必须有人亲自操作和经常性关照。然而也有些项目并不需要宇航员始终参与，只要开始时由宇航员启动并调试好仪器设备，以后定期进行检查，最后获取成果就行了。所以宇航员可以经常离站暂回地球老家。这既不影响考察工作的继续进行，又免去了站上许多消费。

空间站的经济性还充分体现在它的长寿命上。对于以往的航天器来说，要想获得长寿命，一方面必须通过增大航天器的容积，尽量在发射时多装载燃料及宇航员生活消耗品；另一方面要努力提高舱上所有分系统、仪器、设备，乃至各零部件的可靠性和使用寿命。这不仅涉及到对航天器本身结构、运载工具及发射场能力的一系列要求，而且涉及到对元器件生产质量等整个国家工业化水平这样的要求。高要求必然导致高投资。但如果有朝一日，轨道上的航天器能像地面上的机器和设备一样，消耗材料和物资可以根据需要及时补给，什么地方出了故障可以及时维修和排除，零部件坏了可以更换，上面的仪器和设备还能不断更新换代，那么航天器的寿命问题也就得以解决了。现在的空间站，特别是前苏联的轨道站，已经很好地解决了这个问题，并且大大延长了其工作寿命。

寿命与其使用价值和经济效益成正比。

空间站的另一突出特征及优越性就是它的综合应用性和高效性。一般说来，空间站主体本身就有较大的容积，这为安装多种或大尺寸的实验设备和仪器提供了必要的条件，从而扩大了研究的范围和规模。不仅如此，空间站主体上可以设计多个对接接口，并根据需要在轨道上与后来陆续发射的各种专用舱对接组配成更大型的轨道复合体。每个后对接上去的专用舱也可以再有数个对接口，继续与其他航天器和其他专用舱对接……从理论上讲，这种模块式的在轨组装方式，可以使研究规模不断扩大，使空间站的功能无限增加。若干个航天器或专用舱，既可以在轨道上对接组合成一体，又可以分离和再组装。这样就可以根据需要改变航天站的功能。功能多、灵活性强、用途广、利用率高等优越性，是过去功能单一的航天器（如气象卫星、通信卫星等）无法比拟的。

数月乃至数年的长时间运行，保证了天上研究工作的连续性和深入性。各行各业的专家、宇航员亲自操纵实验的进行，现场观察和评定研究结果，对于实验方案和方法的不断完善、对于研究的逐步深化和研究质量的提高具有直接和重要作用。

“礼炮”号空间站

20世纪60年代，前苏联曾在载人登月问题上与美国展开了一场激烈竞争。由于种种原因，前苏联载人登月的活动未能成功而败北，继而采取了一条由飞船到空间站，集中力量优先发展空间站的政策，经过几年努力，终于取得预期成果，于1971年4月19日发射了世界上第一座空间站“礼炮1”号，到1982年4月19日的整整10年间先后发射了8座“礼炮”号，除一座因故人轨后解体未能工作外，7座正常运行。到1986年8月“礼炮7”号在太空轨道上中止载人飞行为止，15年间共接待宇航员42批94人次驻站工作。这期间空间站上基本上没有中断过载人飞行，共计飞行1700多天／人，最长的一次是一批人连续飞行237天，并与“联盟”号载人飞船和“进步”号无人货船多次对接构成配套系统，取得丰硕的科研成果和长期载人航天飞行经验，开创了航天史的空间站技术的先河，对人类航天事业做出了突出贡献。

“礼炮”号轨道空间站的研制和发射，在前苏联空间技术的发展计划中，是一个重要的阶段。截至1979年初为止，前苏联先后发射了6艘“礼炮”号轨道空间站。据分析，“礼炮”号可分为两种型号：“礼炮”1、4和6号是科研型，“礼炮”2、3和5号是军用型。“礼炮”号轨道空间站重约19吨，长16米左右，最大直径4米多，由工作舱、过渡舱和服务舱3部分组成。

科研型和军用型两类空间站在设计上的主要区别是，对接舱口的布局不同。军用型的对接舱口在站体的后部，科研型的则在站体的前部。而“礼炮6”号在站体前部有两个对接舱口，可同时连接一个“联盟”号飞船与一个“进步”号载货飞船。太阳能电池帆板的位置也不相同。军用型太阳能电池帆板的位置比科研型的靠后。总体结构也不同。军用型和科研型的外形结构虽然基本相同，但内部设备布局却不同。军用型内装有1台大型侦察照相机，并至少有1个回收舱以便将所拍的胶卷按时送回地面。“礼炮3”号和5号空间站均曾将有胶卷的回收舱送回地面。这种回收舱一般是在宇航员离开空间站之后方与站体分离。军用型的“礼炮”号空间站之所以将太阳能电池帆板往后配置，并将对接舱口设在站体后部，可能都是为了使回收舱和站体基本结构连成一体。“礼炮3”号和5号两种军用型号的主要目的是进行照相侦察，其次是进行高能技术在武器上可能性的研究应用。

寿命短促的第一代

“礼炮”号空间站从1971年4月19日发射命名为“礼炮1”号到1976年6月22日命名为“礼炮5”号升空，划为第一代空间站。这5座航天站寿命一座比一座长，驻站宇航员工作天数越来越多，进行的科研项目和内容也逐渐增多，在这期间多次与载人飞船对接，还试验了由不载人的“联盟20”号飞船给“礼炮4”号运送燃料，从而使它在太空运行的时间延长到15个月，这对向“长寿命空间站”方向发展，具有重要意义。

第一代空间站纯属试验性飞行，但也取得许多重要成果，特别是证明人能够在太空失重条件下长期生活广还进行了空间站与宇宙飞船的对接试验和演练，为以后组成多元复合体积累了经验，同时在站上述开展了冶金和晶体生长等实验工作。第一代空间站存在舶主要问题是只有一个对接舱口，只能与一艘飞船对接，而这艘飞船又担负“轨道救生艇”的值班任务，使后勤补给问题难以解决。加之乘员工作、生活舱容积很小，所带生活用品和实验用品有限，因而使宇航员驻站时间和实验工作都受到了很大限制。

“礼炮1”号空间站由对接过渡舱；轨道工作舱和服务舱等三大部分组成，总重18.5吨，最大直径4米，总长12.5米。

对接过渡舱是直径2米的圆筒。它有一个供，“联盟”号飞船停靠的对接舱口。“联盟”号飞船和“礼炮1”号对接后，飞船里的宇航员从这里进入“礼炮1”号。对接过渡舱里装有一部分天体物理仪器和控制仪表板。

轨道工作舱由直径3米和4米的两个圆筒组成。它既是宇航员的工作场所，也是宇航员睡觉和休息的地方。这里有大量的仪器、仪表和控制板，其中有一台高达3米的大型锥状望远镜，名义上是用来观测太阳，实际上很可能用来侦察地面。轨道工作舱的两边是气体再生和过滤设备，以及生物医学的研究仪器。舱里气压是一个大气压，温度是17℃左右，使宇航员在那里像在地面一样。

服务舱在“礼炮1”号的最后边，它是一个直径2米的圆筒，里面装有变轨发动机和推进剂。“礼炮1”号通常在离地面250千米高的近地轨道上飞行。它离地面的高度比美国的“天空实验室”要低（“天空实验室”离地面是430千米），容易看清地面目标。但是，离地面越近，空气阻力越大，空间站的飞行寿命越短。“礼炮1”号有了变轨发动机，就可以随时开动变轨发动机来修正飞行轨道，延长飞行寿命。这是“礼炮1”号比“天空实验室”优越的地方。

在对接过渡舱和服务舱外面，装有4块太阳能电池帆板，供给“礼炮1”号全部仪器设备所需要的电能。

“礼炮2”号到“礼炮5”号，结构做了两项重大的改进：

第一项，减少了一块太阳能电池帆板，三块太阳能电池帆板装在轨道工作舱的外面。这些帆板在轨道上展开后，能对准太阳，这样不仅提高了太阳能电池的供电效率，而且能对空间站起平衡稳定作用。

第二项，在对接过渡舱里增加了一个空气锁，使“礼炮”号的宇航员能通过这里到宇宙空间去工作和活动。

从1号到5号的“礼炮”号只有一个对接舱口，只能停靠一艘“联盟”号飞船。“礼炮6”号又增加了一个对接窗口，使得两艘“联盟”号飞船能同时停靠在“礼炮6”号上。

在“礼炮”号空间站上，进行了天文、地理、医学和材料加工等方面的大量科学研究，获取了许多重要科学资料；其中3号和5号两艘还专门执行军事任务，搜集军事情报。然而，前苏联也为此付出了极大的代价。

“礼炮1”号于1971年4月19日进入近地点是200。千米、远地点是222千米的绕地球椭圆轨道。过了一个半月，三名宇航员乘坐“联盟11”号飞船于6月6日莫斯科时间上午7时刃分起飞，前往“礼炮1”号。“联盟11”号进入几乎和“礼炮1”号相同平面的轨道，但是高度要低一些（近地点是185千米，远地点是270千米）。此后，宇航员开动飞船的变轨发动机，去追踪“礼炮1”号，并于第二天莫斯科时间上午10时45分和“礼炮1”号对接在一起，三名宇航员通过对接舱口爬进“礼炮1”号轨道工作舱。第三天，宇航员开动“礼炮”1号的变轨发动机，把“礼炮1”号和“联盟11”号一起推向离地250千米的圆形轨道。三名宇航员在“礼炮1”号里工作和生活了21天。到6月29日，莫斯科时间21时28分，三名宇航员带着飞行日记和试验结果离开“礼炮1”号，返回“联盟11”号飞船。一切都进行得非常顺利。出乎意料的顺利，使三名宇航员欣喜若狂，因为等待着他们的将是欢迎的人群和美丽的鲜花，以及接踵而来的颂扬、勋章、升官……于是，飞船指令长得意地向地面报告说：“飞船上的一切都很满意。我们的情况好极了。我们准备返回。”地面控制站也兴高采烈地回答说：“你们好！我们很快就要在你们出生的地球上见面了。”“谢谢！现在我们开始返回。”接着，他就驾驶飞船离开“礼炮1”号，开始返回地面。6月30日莫斯科时间凌晨1时35分，宇航员开动飞船制动火箭，飞船脱离轨道。1时47分27秒，“联盟11”号和地面之间的通信中断。飞船进入大气层减速，此后，在离地面7千米的高度打开了主伞，在离地面1米处软着陆缓冲火箭点火。“联盟11”号飞船平稳着陆。地面搜索直升飞机很快发现了它。回收人员满怀希望赶到那里，打开飞船的舱门。顿时，眼前的景象把他们惊呆了。原来，三名宇航员已经死在座椅上。这次空间悲剧，对前苏联空间技术的发展是一次重大打击，使前苏联的载人飞行几乎停止了两年，直到1973年4月才继续发射“礼炮2”号，可是偏偏又碰上了一个短命鬼，“礼炮2”号人轨以后，没有几天时间就发生剧烈振动，壳体破裂，离开轨道坠人大西洋。

不断改进的第二代

经过科学家们的研究改进，使第二代空间站“礼炮6”号和“礼炮7”号都增加了一个对接舱口，这样，就可以同时与两艘飞船组成轨道复合体，一个舱口接待“联盟”号载人飞船，另一个舱口可供“进步”号货运飞船定期往返空间站对接之用，为宇航员及时运送工作生活必需品。这样，不仅可以扩展宇航员的活动范围，还使空间站停留时间明显增长，使空间站向长寿命方面又迈进了一步。

在第二代“礼炮”号空间站上，安装了许多新型设备，其中最令人感兴趣的是供宇航员锻炼身体的“航天体育场”。在场内设置了许多奇特的体育活动器具，例如：

自行车记功器它并没有车轮，也不会前进，而是在地板滚轮上有一块轻质锻板和塑料相结合的板，人踏在板子上，身体被4根弹性安全带固定起来，手扶“车把”两脚踩动踏板，同时通过传感器把脚踏的“功”记录下来并显示出来，规定宇航员每天要“骑行”不少于4～4.5千米。

微型跑道是一种皮带式滚道，宇航员一跑上去，就被约490牛的皮带拉力向后拉，迫使宇航员不断地“向前跑”，其实是原地不动。每天要跑不少于3～4千米。

负压力裤这是一种专用的特殊航天服，穿上这种航天服打开专用泵，把“裤子”里的空气抽出来，使血液从头部向下肢流动，给人体增加负荷，克服失重影响，使血液得以重新分配。

还有“弹射拉力器”等等。这些器材都有自动记录装置并及时传给地面指挥中心，使航天医生及时掌握宇航员的身体情况。

1977年9月29日发射上天的“礼炮6”号在太空先后接待了30艘（“联盟”号和）“联盟-T”号载人飞船与“进步”号货运飞船，使驻站16批33名宇航员累计载人飞行676天／人，完成了120多项科学实验计划，拍摄了一万多张照片。宇航员还在站上进行了相当复杂的安装修理工作。例如，1979年两名宇航员在太空拆除了一座射电天文望远镜KPT-10的天线；1980年三名宇航员更换了温度调节系统的水泵唧板；1980年两名宇航员创造了连续飞行185天的当时最高记录。这座空间站最后又在无人状态下自主工作了8个月，提供了许多重要科学考察资料。到1982年7月29日才坠人大气层烧毁。

前苏联的“礼炮6”号空间站是1977年9月29日从提尤腊塔姆空间发射场发射的。“礼炮6”号所进入的初始轨道近地点219千米、远地点275千米，轨道倾角51.6度、周期89.1分。“礼炮6”号主要由一个服务舱和两个可居住的密封舱组成。这两个密封舱1个是位于站体后边的过渡舱，1个是工作舱。工作舱系由两个不同直径的圆柱体构成，中间同舱伺段连接起来，整个工作舱长9米。“礼炮6”号前后有两个对接装置和20多个观测窗口，“礼炮6”号所装载的观测仪器设备，比以前各型号所载仪器有所改进。当“礼炮6”号同两艘“联盟”号飞船对接后的总长可达30米，总重约32吨。

工作舱是空间站的中心。舱内设有各种仪器设备、控制中心、电传打字机及宇航员体育锻炼设施、医学监控设备、卫生设备、废品贮存容器、两架遥控照相机等。过渡舱设有天文观测、定向设备、照相控制设备等。在过渡舱和工作舱的舱间段中，装有所有的生物医学设备，以及光谱仪、多光谱摄像机、两台黑白站内摄影机、3台站外摄影机和1台彩色摄影机。服务舱呈圆柱形。服务舱由螺栓固定在工作舱后面。舱内装有机动变轨发动机系统、燃料箱、气瓶、供电线路设备、姿态控制发动机、交会信标、电视摄像机、对接装置闪烁信号灯、无线电天线系统、太阳能电池帆板、对日定向设备等。3块大型太阳能电池帆板安装在轨道站的工作舱外部。这些帆板在人轨后自行展开，分别对太阳定向。展开的帆板还对空间站起着稳定平衡作用，以防空间站翻转。3块太阳能电池帆板的光电池面积为60平方米，可提供4000瓦的电能。

“礼炮6”号除进行了一系列军事侦察活动外，还进行了一系列空间科学研究活动。例如对地摄影，拍摄了西伯利亚中、西部的图片，观测了极区冰块、海洋、陆地，以及洪水灾情、非洲森林火灾等情况。在天文观测中，宇航员用红外望远镜和小型光学望远镜，观察了木星和天狼星的运动、银河系中心、猎户星云、星际氢云、北美加拿大上空的北极光，测量了与天气预报有关的高层大气及其红外辐射等。空间材料制造，在空间失重条件下进行了焊接、制造新型合成材料和半导体材料的试验；研究了失重条件下金属熔化的扩散过程等。生物医学实验研究了蝌蚪在空间环境中的繁殖情况，做了水藻球的生长实验，观测了宇航员心血管系统等。

“礼炮6”号空间站人轨后，于1977年10月29日首次与“联盟25”号进行了对接试验，结果由于“联盟25”号对接装置发生故障而失败。但是，随后“礼炮6”号与“联盟”26、27、28、29、30、31、32号七艘飞船对接成功，又与“进步”1、2、3、4号无人运输飞船对接成功，从而实现了两艘飞船同时与“礼炮6”号空间站前后对接飞行。然而在这一系列对接试验飞行成功之后，“联盟33”号却再次发生了对接失败的事故。

“礼炮1”号于1971年4月19日发射，仅与“联盟11”号对接成功。“礼炮2”号1，973年4月3日进入轨道，人轨后4小时，4块太阳能电池帆板与空间站本体脱离，飞行11天后，整个空间站自行解体，以失败告终。“礼炮3”号首发未能进入轨道于太平洋上空坠毁，因不能公开宣布而混编在“宇宙”号系列中，以掩人耳目。1974年6月34日又补发了“礼炮3”号，人轨后“礼炮3”号仅与“联盟14”号对接成功。1974年12月26日发射的“礼炮4”号与“联盟”17、19、20号进行了对接飞行。“礼炮5”号1976年6月22日人轨后与“联盟21”号进行了对接飞行，不久进入大气层烧毁。

1982年4月19日“礼炮7”号空间站发射上天。先后共接待11批28名宇航员，驻站机组人员中有包括第一个女宇航员萨维茨卡娅的混合乘员组，还创造了三名宇航员1984年在太空连续飞行237天的最高记录。新型空间站其基本构造与“礼炮6”号大同小异，还为宇航员准备了新型航天服和专用修理工具，使宇航员可在站上任何部位进行维修，更换部件。例如，两名宇航员修复了出了故障的站载机动发动机，使它能继续正常运行，保证了空间站的更长寿命期；更有意义的是两名宇航员操纵的载人飞船成功地与已不能工作的“礼炮7”号对接，然后进入空间站内排除了故障，使它又重新开始工作。当时这件事引起世界航天界的极大震动，认为就其操作复杂程度和风险程度来说，都是航天史上没有先例的壮举。

在这期间，“礼炮7”号在载人运行1250天中曾先后与无人货运飞船“宇宙-1686”、“宇宙-1443”、载人飞船“联盟-T-9”号、“联盟-T-15”号等10艘载人飞船实现了航天器太空“三位一体”的对接航行，创造了人类航天史上又一个“第一”。

这种对接的技术要求很严格，对宇航员和空间站都是一场严峻的挑战；例如：1982年4月“礼炮7”号发射上天后，到1983年3月又发射了新型无人货运飞船“宇宙1443”号。上天后不久，这介大型航天器自动对接成功，这在当时已算“常规动作”了。随后不久，同年6月27日，载人宇宙飞船“联盟-T-9”号也发射人轨，这次要进行一次史无前例的“三位一体”太空对接。经过绕地球飞行一天的对接准备工作，在最后一圈时要完成与“礼炮7”——“宇宙-1443”的对接。

对接最重要的动作是首先保证使之运行轨道完全一致，然后是要求极高的准确性。“联盟-T-9”号宇航员使之追赶到与空间站还有110米的距离时，就完全靠自动驾驶仪以每秒90厘米的速度自动接近。到接近完全靠在一起时，地面指挥中心发出指令：“对接！”两个航天器开始缓缓地“软接触”。首先是定向杆轻轻地插入对接框的槽内，减震器开始工作，确保两个宠然大物避免互相猛力碰撞，样子就好像地面火车站上机车与车厢对接挂钩的“詹天佑”连接钩工作似的，使在车厢里的旅客毫无感觉，才是司机的高超驾驶术的反映。当然，这次对接是全自动的，完全达到了完美的程度，只经过20秒后电网接头等也对接连好。“对接成功！”仅用了15分就在太空完成了如此复杂高超的工作，不能不令人叹为观止。当时，就引起了世人的极大振奋，传为佳话，这为以后的多元复合体的组成提供了重要经验。

“礼炮7”号很好地完成了各项预定任务，于1986年8月停止了载人飞行，与“宇宙”1686号无人货运飞船组成的“两位一体”空间复合体转移到更高的轨道上飞行，并继续自动地收集、发回站上各系统工作数据，为研制未来的宇宙复合体、轨道平台提供依据。就是这个“礼炮7”号空间站创造了最终工作寿命达8年之久的最高纪录。“礼炮7”号的主要弱点是：座舱越来越显得狭小，使本应装在工作舱的许多设备被迫塞进了居住舱；空间站内部操纵自动化程度还不够高；两个对接口还嫌太少等，这些都亟待改进。

“礼炮”号

空间站上的生活

“礼炮6”号站内的设施非常完善。两侧有镶嵌在壁板里的空气再生器和水再生器，用来吸收工作舱内大气里的二氧化碳和水蒸汽，并放出氧气。舱内的大气压力维持在101.31～127.97千帕。氧分压为20.53～25.99千帕。二氧化碳分压为178.62～906.44千帕。空气温度自动调节维持在15～25℃。空气湿度为20％～80％。在工作舱的生活区设有冰箱、舒适的床、淋浴装置和“小型运动场”。设计师们尽量创造一种室内布置的自然景象。地板、天花板完全像地面上的一样，其色诲既不太刺激；也不太单调，包皮柔软，能吸潮，可以固定。为此，采用的是一种特殊毛织品。它可以像刺实植物那样粘附，又可以不费劲地分离。

空间站的淋浴室可以快速拆卸。它是用通过锁扣拉链封闭的弹性薄壁组成的。淋浴室的通风和水的排出，通过一个泵产生的气流来进行，在淋浴过程中宇航员用带嘴、鼻夹具装置的专用呼吸软管呼吸。宇航员使用的电刮脸刀可以吸附刮落的毛发。总之，这里的每一件生活小事都是经过周密考虑的。

当空间站上尚没有保障物质供应的密闭式再生循环系统时，载人航天时间的长短主要取决于生命保障物资的储备和操纵空间站定向及克服大气层上层的制动作用的燃料储备能力。如果停留在70年代水平，仅生命保障物资就需每人每天10千克左右。为了保障两年的载人飞行，站上就需有约20吨的生活物资和燃料储备。励口上空间站本体及其设备，如此大的载荷是目前任何型号的运载火箭都不能胜任的。为此，制造了“进步”号货运飞船，它的使命是定期向空间站运送生活物资、空气、燃料和设备及部件等。它可将2500千克的上述载荷送上空间站。“进步”号货船是根据“联盟”号飞船的结构和舱内系统制造的。其运载火箭也与“联盟”号的相同，主要区别在于它完全是自动的，也不返回地面。在“礼炮6”号空间站运行的全过程中，共发射“进步”号货运飞船12艘，出色地完成了空间站的后勤保障工作，对空间站上长期载人航天活动的顺利进行发挥了举足轻重的作用。它运送来的新的实验设备和材料，不断改变着站上的研究方向和规模。它为宇航员们送来生活必需品，此外还有宇航员们渴望的信件、邮包、报纸、杂志、电视录相和音乐会录音等，是极受宇航员们欢迎的“圣诞老人”。

“进步”号货运飞船经常为宇航员送来成套的新衬衣，衬衣每周换一次。睡袋由几个套子组成，外面是纯毛制品，内里是麻纱织品。铺进一块白色的细麻布作床单，用细扣钩固定。睡袋里有通气孔。

宇航员的口粮能经常得到补充。当有客、货飞船来访时，会送来新鲜的天然食品，给宇航员改换口味。在其他日子里，宇航员吃罐头食品和脱水食品。过去的宇航员在飞行中吃装在筒里的菜泥和果泥之类的东西，而现在吃的食物类似地面上的食品。其中包括肉类、乳类、面包类（有五种类型）。第一道菜有6种，糖果类有10种，水果及液汁类有12种，热饮料类有3种，调味料类有2种。口粮养分的组成成分：蛋白质135克、脂肪110克，碳水化合物380克，钙800毫克，镁0.4克，铁50毫克。宇航员一日4餐（早餐、午餐、午后便餐和晚餐）。食谱每6天循环一次，花样共70余种，吸收热值为1297.91千焦。与以往的飞行不同，“礼炮6”乘员不仅能加热装在铅管里的食品，而且能加热肉类罐头及薄膜包装的面包。应该指出的是，在口粮的成分方面还适当地加入了所谓的食物矫正补充“药丸”。这种“药丸”由维生素、氨基酸及扩物质成分组成，在宇航员准备返回地球时服用。上述食品不仅基本上同预定的能量消耗水平相符合，而且含有应急情况下需要的主要成分。

宇航员的工作能力在很大程度上决定于合理的建立醒觉一睡眠周期。昼夜周期的改变会引起调节系统的某些变化。制订作息制度时不仅应考虑到宇航员在地面生活时已习惯的昼夜节律，而且要考虑到他们固有的生物节律，使之同步化。另外，在空间站内不仅要有合理科学的作息制度，还要模拟昼夜亮度、湿度、温度及这些因素的季节性变化。“礼炮6”号空间站上的宇航员采用的是和地面一样的24小时节律作息制度。每天工作8小时，就餐2小时，锻炼2.5小时，睡眠8小时，其余为文化娱乐和机动时间。每周工作5天，休息2天。

“礼炮6”号空间站上的科学设备也是最先进的。例如，站内装备了可在6种不同的光谱范围内同时摄影的“MKOP-6M”摄影机、快速印片摄影机、“KAT-140”宽幅扫描摄影机，可研究天文、地表和大气层的亚毫米望远镜，测量宇宙γ线和无线电辐射的小型轻便的“依莲娜”望远镜，可记录28种紫外线源的“BCT-1M”望远镜等。上述仪器包括了所有的电磁频率，对空间站上科学研究和军事侦察任务的完成起了保障作用。

总之，“礼炮6”号空间站设施为宇航员们创造了舒适的生活环境和良好的工作条件。“礼炮6”号空间站的建立，标志着前苏联的航天事业已发展到一个重要的阶段。

“礼炮6”号空间站于1977年9月四日发射。原设计寿命为1.5年，但实际上它在轨道上运行了将近5年。在运行期间，“联盟26”号～32号、“联盟35”号～40号及新型飞船“联盟”T2～4号飞船载着16个乘务组，共计25名宇航员，33人次来站工作。

在上述16个乘务组中，有5个为“基本乘务组”。他们飞行的特点是飞行时间长，飞行任务重，乘务组成员都是前苏联，本国的宇航员。他们创造的最长飞行记录是185天。其他乘务组为“拜访性乘务组”。其特征和任务是：（1）飞行时间短（一般来站工作8天左右）；（2）有国际宇航员参加，是前苏联国际合作计划的组成部分；（3）对“基本乘务组”进行拜访、慰问，为长期在站工作的宇航员的生活带来生气和愉悦；（4）带有国际宇航员本国的考察项目和任务；（5）轮换载人飞船，以便总有一个状态完好的载人飞船对接在空间站上备用。根据“联盟20”号飞船的试验，“联盟”号飞船在其能源下降条件下的工作寿命为90天。例如，像“联盟26”号飞船的乘员在站上工作了％天，在他们返回时就需要有一艘新的飞船。所以，“联盟27”号留在站上，待“基本乘务组”任务完成盾返地时使用。这种模式是“礼炮6”号及后来的其他空间站轮换宇航员的一种例行程序。

1977年10月9日“联盟25”号载着宇航员弗·弗·科瓦连诺克和弗·弗·柳明进入地球轨道。原计划与“礼炮6”号对接，但因对接程序发生偏差而未成功。同年12月10日由宇航员尤·弗·罗曼年科和格·姆·格列奇科驾驶的“联盟26”号与站对接成功。宇航员进入站内工作96天。飞行过程中宇航员进行了出舱活动，以验证“半硬”太空服和生保系统的性能，以及宇航员进出空间站和在舱外从事维修和操作的能力。197年1月10～16日宇航员弗·阿·扎尼别科夫和马卡罗夫来站进行短期拜访。三艘航天器首次在轨道上对接成一个“腊肠型”轨道复合体。5天后来访者乘“联盟26”返回地面。阿·阿·古巴列夫和捷克宇航员弗·列麦克组成了一个国际间的拜访性乘务组，于1978年3月2～10日对宇航员尤·弗·罗曼年科和格·姆·格列奇科再次进行了友好拜访。宇航员还一起完成了苏、捷共同设计的研究项目。飞行任务全部完成后，尤·弗·罗曼年科和格·姆·格列奇科乘“联盟27”号于1978年1月16日返回。

弗·弗·科瓦连诺克和阿·斯·依万钦科夫是“礼炮6”号空间站的第二批基本乘务组。他们于1978年6月、15日乘“联盟29”号从地面起飞去空间站工作，在天上共生活、工柞了140天。飞行过程中他们进行医学生物学实验，试验制取合金和半导体新材料，拍摄了大量冰川和海洋照片，还出舱作业2小时，在这段时间内也有两批国际乘务组来站拜访。他们是普·伊·克利穆克和姆·格尔马谢夫斯基（波兰）弗·弗·贝可夫斯基和兹·伊恩（原东德），分别于1978年6月27日～7月5日和1978年8月26日～9月3日乘“联盟30”号和“联盟31”号进行了8天的航天访问活动。任务完成后普·伊克利穆克和姆·格尔马谢夫斯基乘“联盟30”号返回；弗·弗·贝可夫斯基和兹·伊恩乘“联盟29”号返回；弗·弗·科瓦连诺克和阿·斯·依万钦科夫乘“联盟31”号返回。

在前苏联载人航天史上，宇航员柳明做了巨大的贡献。他两次创长期航天记录和个人累计航天记录。1979年2月25日他与宇航员弗·阿·利亚霍夫乘“联盟32”号飞船去“礼炮6”号空间站工作了175天。他们对地球海洋和气象连续地进行观察、进行金属材料研究和医学一生物学实验，还出舱作业、排除故障1小时9分钟，8月19日乘“联盟34”号（发射时不载人）返回。1979年4月10～12日宇航员恩·恩·鲁卡维什尼科夫和格·依万诺夫（保）曾乘“联盟33”号前来访问。但因飞船推进系统发生故障，对接失败，被迫提前返回。

宇航员柳明在经过长期航天返地后，只休整了10个月又于1980年4月9日重返“礼炮6”号航天站工作，完成了更加漫长的航天活动。他与同来的宇航员勒·伊·波波夫一起在空间站上进行了大量的工艺实验、地球物理研究和地球资源勘察、医学-生物学实验、天文观察和宇宙射线的研究。他们来站时乘坐的飞船是“联盟35”号，返回时乘坐的是“联盟37”号。

在弗·弗·柳明和勒·伊·波波夫长达半年之久的航天过程中，为了缓解他们思念家乡之苦，地面飞行控制中心先后派遣4个宇航员乘务组前去慰问。他们是：

宇航员弗·伊·库巴索夫和勃·法尔卡什（匈），起飞时乘坐“联盟36”号，返回时乘坐“联盟”35号，1980年5月26日～6月3，B共飞行8天；宇航员尤·弗·马雷谢夫和弗·弗·阿克森诺夫，他们乘坐的是一种新型载人飞船——“联盟T-2”，1980年6月5～9日只飞行了4天。飞行的主要任务除了对“礼炮6”号空间站上的乘员进行拜访外，还对用新的控制系统与空间站复合体进行动态操作进行试验。

弗·弗·戈尔巴特科和范童（越）于1980年7月23日乘“联盟37”号飞临空间站，8天之后乘“联盟36”号飞船返回。自1980年6月起，前苏联新的载人飞船“联盟T”号投入使用。它是“联盟”号飞船的改进型。“联盟T”号飞船重新安装了太阳电池板，使飞船既能较长期地独立飞行，又能把它所提供的电力接人空间站的电源系统。“联盟T”号飞船的内部也做了重新设计，能容纳身着航天服的3名宇航员。“联盟T-3”成了在“联盟11”号之后首次载3人的飞船。“联盟T-3”在轨道上运行了13天，进一步测试了飞船各系统的性能，还与“礼炮6”空间站对接飞行。1981年3月12日～5月26月，“联盟T-4”完成了一次较长期（74天18小时）的轨道飞行。

1981年，“宇宙1267”号无人舱与“礼炮6”号空间站实现对接。前苏联宣称这是一次模块式空间站装配实验。但西方观察家认为它是一个作战空间站，而且上面装有几米长的拦截器。

1982年4月19日前苏联向近地轨道成功地发射了“礼炮7”号空间站。该站长15米、最大直径4.15米、太阳电池板横向翼展17米，总重量为19吨，设计寿命为5年。与“礼炮6”比较，新的空间站没有多大根本性改进，也是由工作生活舱、机器舱和仪表舱组成，而且前后各有一对接舱口，可同时与另两艘航天器对接飞行。但新的空间站简化了许多设备的操作程序，从而进一步减轻了宇航员的工作。“礼炮7”号空间站发射的目的是继续进行在科学和国民经济领域里感兴趣的科技研究和实验活动。在运行期间曾有9艘“联盟T”载人飞船、11艘“进步”号和“宇宙”号货运飞船与之对接，先后接纳9批（22人次）宇航员来站工作。宇航员们两次刷新航天记录，完成了大量的天、地观测、科学研究和工艺实验。

阿·恩·别列佐沃依和弗·弗·列别杰夫组成了“礼炮7”空间站的第一个“基本乘务组”。他们于1982年5月13日乘“联盟T-5”飞达空间站并在其上工作211个日日夜夜。他们共进行了200项实验，从空间复合体上发射2颗小型人造地球卫星，还出舱活动2小时33分钟。飞行结束后于1982年12月10日乘“联盟T-7”返回。在他们漫长的航天期间，地面站曾派去3组拜访性宇航员。第1组由弗·阿·札尼别科夫、阿·斯·伊万钦科夫和法国宇航员杰·勒·克雷蒂安组成。他们乘坐“联盟T-6”于1982年6月24日～7月18日飞行了8天。法宇航员在这次飞行中进行了10项实验。第2组由勒·伊·波波夫、阿·阿·谢列勃罗夫和斯。叶·萨维茨卡娅（女）组成。飞行中进一步考察了航天因素对女性的影响并进行受孕试验，但未成功。第3组由弗。格·季托夫、格·姆·斯特列卡洛夫和阿·阿·谢列勃罗夫组成。他们于1983年4月20日乘“联盟T-8”起飞。但在与“礼炮7”会合飞行过程中，因船上的会合、对接无线电技术系统的抛物面天线在展开时未能达到工作状态，导致对接失败。宇航员被迫于1983年4月22日提前返回。

弗·阿·利亚霍夫和阿·普·阿列克桑德罗夫为“礼炮7”空间站的第二批“基本乘务组”成员。他们共飞行了154天14小时，是乘“联盟T-9”于1983年6月27日起飞去站上工作的。在“联盟T-9”、“礼炮7”和“宇宙-1443”三位一体的对接飞行过程中，宇航员们对地面和大气层进行了观测，完成了多项天体物理和医学生物学考察研究，做了一系列工艺和技术实验，并演练了大型载人复合体的操纵方法。9月9日站上曾发生一起严重的推进剂泄漏故障，是由站上三个氧化剂储箱中的两个主管道破裂造成的。舱内弥漫的毒气对宇航员的安全构成了很大危险，而且随着推进剂的不断泄漏，整个空间复合体可能因失控导致爆炸。在这种十分危急的情况下，宇航员一方面穿好航天服做好随时脱离险境的准备，另一方面积极寻找泄漏源。经过一番奋力抢救，终于排除故障，化险为夷，避免了整个空间站的报废。后来，空间站的太阳电池板又发生故障，使空间站的电源功率急剧下降，严重地影响站内环境控制系统的工作。为此，宇航员又出舱长时间地工作，以便排除故障，恢复电力。1983年9月26日地面飞行指挥中心派遣宇航员弗·格·季托夫和格·斯特列卡洛夫去空间站轮换已经疲惫不堪的两名宇航员。但发射时火箭发动机爆炸起火，飞船靠逃逸救生系统与火箭分离，降落在离发射场4千米处。幸好宇航员安然无恙。

“联盟T-10”所载的宇航员弗·阿·索洛维耶夫、勒·德·基齐姆和奥·尤·阿季科夫是“礼炮7”空间站的第三批“基本乘务组”成员。1984年2月8日～10月2日他们创造了长期飞行236天的最高记录。在主乘务组飞行期间有两个飞行组前来拜访。他们是尤·勒·马雷舍夫、格·姆·斯特列卡洛夫、印度宇航员拉凯什·沙尔玛（1984年4月2～10日，乘“联盟T-11”来站）和弗·阿·扎尼别科夫、女宇航员斯·萨维茨卡娅、伊·沃尔克（1984年7月17日～29日乘“联盟T-12”来站）。在近8个月的飞行过程中“基本乘务组”宇航员曾多次出舱活动。第一次是4月23日；宇航员基齐姆和索洛维耶夫从舱外走到发动机舱的操作区，用专门工具打开组合发动机装置备用导管的断开部分并装上了一个阀门。4月27日两名宇航员再次走出轨道站，将站内的一个专用折叠梯以及装有工具和必要材料的几个容器带到舱外的工作场地并安装好。4月四日宇航员第三次在舱外作业，为了消除自1983年9月出现的空间站推进剂泄漏问题，换上了另一个主管道并检查了气密性；为保证空间蛤的温控条件，重涂了热防护涂层。5月3日和5月18日宇航员又两次出舱，以安装砷化镓太阳电池板。8月8日宇航员第六次出舱，活动5个小时。6次出舱活动总计为22小时50分。这在航天史上也是创记录的。宇航员们在舱外所进行的大量的维修、金属切割、焊接、喷镀和安装作业，为将来在天上建造更大型的空间站积累了宝贵的经验。在飞行中宇航员们还完成了一系列的工艺研究：生长单晶体、制取超纯度生物活性物质、制备新的特效药等。这些是未来航天工业化的重要内容。在宇航员们所完成的工作中有46项观测实验是用法国的X射线光谱仪进行的。另外，因为在这个“基本乘务组”中有一名医生（奥·尤·阿季科夫），所以特意安排了大量的医学一生物学试验。医学专家亲自参加长期飞行，对于直接研究长期航天因素对人的影响和进一步修订防护措施，保障未来永久性空间站上宇航员的健康和旺盛的工作精力，无疑具有特殊的科学意义和实用价值。拜访性乘务组的印度宇航员在飞行中进行了“瑜伽功”实验，目的是防治航天运动病，提高宇航员的工作能力和保持良好的健康状态。此外，他还用本国的多光谱相机拍摄印度国土图像，调查流经喜马拉雅山脉的河流走向，以便兴修水电站，勘察沙漠地带以寻找地下水源，拍摄具有石油和矿藏潜力的目标区图像，以获得详细的地质数据。拜访性乘务组的女宇航员萨维茨卡娅这次是第二次进入太空。7月25日她和宇航员扎尼别科夫在舱外工作3小时35分，用一种多功能工具切割金属样品钛和不锈钢，用铅和锡进行锡焊，进行在铝表面的涂银试验，成为第一个在舱外作业的女航天工程人员。“基本乘务组”任务完成后乘“联盟T-11”返回。第一批“拜访性乘务组”乘“联盟T-10”返回。第二批拜访性乘务组乘“联盟T-12”返回。

1985年6月6日前苏联发射“联盟T-13”。飞船指令长是弗·阿·扎尼别科夫。这次是他的第五次宇宙之行。船上工程师是弗·普·萨维内赫。这次飞行的任务除了进行天、地观测，航天工艺试验和医学一生物学研究外，就是千方百计对“礼炮7”站进行维修，恢复其工作能力，以延长其使用寿命。为了保证空间复合体上科学实验的连续性，提高空间站的利用效率，1985年9月17月发射载有宇航员弗；弗·瓦休金、格·姆·格列奇科和阿·阿·沃尔科夫的“联盟T-14”，以便部分轮换宇航员。结果瓦休金和沃尔科夫顶替扎尼别科夫留站继续工作。后者同格列奇科一起于9月26日乘“联盟T-13”飞船返回，站上的三名航天员一直工作到11月21日。因为瓦休金患病，整个乘务组乘“联盟T-14”提前返回地面。

“礼炮7”号空间站曾于1982年与“宇宙-1443”在轨道上对接。“宇宙-1443”是一种多功能的大型无人飞行器。前苏联当时把它称为模块式空间站的补充。该航天器作为一艘空间货船，既可向空间站运送货物（其运载量是“进步”号货运飞船的2.5倍），又可携带500千克的货物返回地球（“进步”号飞船送完货后进入大气层烧毁，不返回地面）。“宇宙-1443”作为空间站的扩充，它能使空间站的居住空间增加50立方米。该飞行器划、与“礼炮”号空间站相同，重20吨，有自己的两个太阳能电池板。

“和平”号空间站

1986年2月20日，前苏联用“质子”火箭发射了第三代“礼炮”的改进型“和平”空间站（21吨），长13米，有6个对接口。前后对接口接纳“载人联盟TM”（2～3名宇航员6.1吨）和“进步”运输船M（7.1吨）。主站侧面的4个对接口，接收专用舱。经过一年的试飞验证其性能后，前苏联于1987年4月9日发射了“量子-1”天体物理舱（11吨）。两次试接失败，第三次对接成功。舱内有前苏联、英国、原联邦德国、荷兰以及欧空局提供的观测天体器。1989年11月26日，前苏联发射称为“量子-2”的服务舱，长14米，最大直径4.35米，重19.5吨，有效载荷7吨，容积印立方米。第一次配备的载人机动装置重220千克，类似美航宇局航天飞机带的载人机动装置，又稀“人乘卫星”。前苏联宇航员出站时系绳，离站60米，行走6小时就得进站。服务舱内增加辅助居住面积以改进起居条件，有淋浴和洗涤设备、水电解分解供氧系统、电泳装置、姿控陀螺仪、多光谱照相机以及蛋孵化器。“量子-2”到12月6日才与“和平”站对接成功。1990年5月30日，前苏联用“质子”火匍发射了“量子-3”（即晶体舱），重19.5吨，长12.5米，最大直径4.35米，带有10.6吨有效载荷，6月10日与“和平”站刺接。晶体舱有两个对接口，一个对接“暴风雪”，另一个准备与美国航天飞机对接。“和平”站已接纳了三个专用舱（“量子1、-2、-3”），还有两名宇航员乘坐的“联盟TM-9”，复合体总重83吨。“量子-3”与“量子-2”位置是对称的，由站上宇航员协助、莫斯科加里宁格勒载人控制中心操作人员监视而进行对接的。宇航员检查了对接密封情况后，钻进晶体舱内。2名宇航员在站上停留4个月后，原定由“量子-3”运去一个长17米的梯子，出站修复“联盟TM-9”起飞时被震落的防护层，7月29日宇航员乘该飞船返回地面，再发射“联盟TM-10”轮换。但由于出站修复不顺利，又出现其他故障，前苏联声称于8月9日回地面。

“量子-3”用来研究天体物理学、地球物理学、生物学和生物工程，以及微重力下生产半导体材料。“量子-3”宛似一个小空间工厂，它的生产车间由两个加压舱组成，有一台重10吨的生产装置，占60立方米容积。两块太阳翼供电总功率8.5千瓦，通常每天功耗不超过1千瓦。晶体舱内有4台电炉生产合金，4台生产半导体晶体以及制造血清和疫苗。此外，还有紫外望远镜、天体物理光度计以及一架“自然-5”照相机。保加利亚提供微重力下植物培育实验，培养红萝卜和蔬菜。宇航员等待“进步运输船-43”运输物资和必需品。

“和平”站上两名宇航员用“量子-2”的生产设备生产出了10多种半导体晶体。第一次生产了砷化镓单晶（1990年4月23日～5月朋日的220小时），总计297克。这些产品可向卫星提供新的电源光电池。据前苏联称，空间生产的砷化镓晶体产品市场价每千克约350万美元。

晶体舱只有3年寿命。预订1991年发射第四个专用光学实验舱，重20吨，是一个资源勘测舱，舱内装备拍摄地球资源照片的照相机。到1993年对接后完成一个完整的“和平”站复合体，总重103吨。最初前苏联透露，最后一个专用舱是生物医学舱，舱内有化验室、卫生室、宇航员体检室以及外科室，似一个空间医院，还有动物实验室，有两位宇宙医生（一位生物学家，一位内科医生），每3个月轮换一次。

前苏联声称，欢迎各国派宇航员参加它的国际载人空间合作飞行，已有13个国家的宇航员登上“礼炮”站和“和平”站。从1991年开始，原联邦德国、日本电视记者、英国、澳大利亚宇航员相继登上“和平”站（飞行8天收费1000～1200万美元），法国还继续第三次宇航员飞行。

“和平”号空间站是当今世界上最大的、最完善的空间复合体，也是航天技术高度综合利用最高的集中表现，继承了前苏联航天技术的俄罗斯在空间轨道站领域显然居于世界领先地位；目前在轨运行的这座“太空列车”的主要情况，简介如下：

“和平”号空间站这是组合式空间站的核心舱，它总重21吨，长13.13米，最大直径4.2米，站内最多可容纳12名宇航员。由工作舱、过渡舱和非密封舱三部分组成。有6个对接口，空间站前端有5个（1个轴向的，4个侧向的），后端仅有1个轴向的。它是未来组合式永久性空间站的核心舱，或称基础舱。工作舱两侧装有两个大型太阳能电池阵，总面积鼬平方米，总功率比“礼炮7”号大一倍多，达9千瓦，操纵和对接控制系统更为科学、先进，其“航向”对接控制装置可在“和平”号不进行机动的情况下，能自动控制飞船与之对接。站上由7台电子计算机组成的“综合计算系统”，不但可保证自动对接外，还能检验站上所有系统的大部分功能，测出其工作状态数据，一面自动显示在荧光屏上，一面还能自动更换备用机件，提前测出空间站在太空的运行情况。

站上的联合发动机装置、调节温度和供氧系统，遥测电视系统、通信系统等，都更加自动化。操纵可靠、方便自如。还增开了与地面医生、家属的通话专线。整个空间站比“礼炮”号处理的信息量要大二三倍。空间站一般可同时供5～6人工作和居住，站内的大气环境与地球上一样，成分、温度相同，温度一般保持26℃，相对湿度为30％～70％，大气压力为106.66～129.32千帕。上述这些，都有力地保障了“和平”号的长寿命工作。

由于实验设备都装在与其对接的专业舱内，因此，站内宇航员的工作和生活条件大为改观，甚至还为宇航员增设了睡觉和单独活动的单间。“和平”号空间站是由“质子”号运载火箭发射升空的。

“联盟TM”号载人飞船它们是往返运送宇航员的工具，是系列飞船，被称为“太空客车”。飞船全长7.5米，最大直径为2.2米，重约7吨，由返回舱、轨道舱和服务舱组成，可搭载2～3人。返回舱供宇航员人轨、对接、返回时使用，装有控制系统、减震座椅、降落伞系统和软着陆反推发动机。轨道舱是供宇航员进行科技实验、体育锻炼、进餐和休息的密封舱，也可作为气闸舱用，通过它可与“和平”号对接。服务舱是非密封舱，安装飞船的推进系统和姿控装置，供定向交会用。其上装有宇航员逃逸系统，可供飞船发射后2分30秒内使用。还装有两条新的空一地通信线路，可与空间站和地面指挥中心取得联系。该飞船发射后飞行两天就可与“和平”号对接，每艘飞船只能往返使用一次。

“进步”号货运飞船这是专为空间站运送物资的一次性使用的无人货船，人称其为“太空卡车”，是用“联盟”号飞船改装成的。重约7吨，由对接装置、货舱、燃料和加注舱和仪器机组舱组成，其有效载荷为2.3吨，其中1.3吨货物装在货舱内，1吨燃料装在加注舱内。可自主飞行4天，与空间站对接飞行可达两个月。仪器机组舱内装有可供交会和姿控用的推力器，用它可提高自身的轨道，从而延长空间站的寿命。一般在执行两个月任务后，在返回大气层时烧毁。可见，为维持“和平”号正常运行，每年至少要发射6艘“进步”号飞船。

“量子”号天文物理实验专业舱这是当时前苏联和西欧几个国家联合研制的天文观测设施，主要用于对大气层外的天文领域进行广泛考察和其他一系列科学实验工作。它由服务推进舱和天文观测舱两部分组成，总重20.6吨、长13.1米。推进舱用于“量子”号的机动，向“和平”号靠拢、对接后再脱离，这时的天文观测舱只有11吨重、5.8米长，最大直径4.15米。天文观测舱又由实验舱和科学仪器舱组成。实验舱是密封舱，有全套生命保障、控制、操纵和电信、电视、电报等设备，以及两个观察孔和光学观测仪器。科学仪器舱是非密封舱，装有1.5吨观测装置和2.5吨扩展功能用的仪器，这些仪器中有欧空局和原联邦德国提供的分析仪器。

“量子-2”号实验专业舱它使“和平”号有了更先进的观测和实验基地。它由仪器-载荷舱、仪器-科学舱和闸门舱组成，总长12米多，舱内容积6立方米。配备有保证联合体定向的陀螺仪，舱内装有大量实验设备和试验仪器。舱中心还留有自由通行区。该专业舱有两台主发动机，可供校准轨道用，每台推力为3.9千牛；还有两组各为392牛的小型发动机，用以控制对接定向和控制转移对接位置用。该舱的定向发动机与航天站的动力装置结合为一体，统一调度使用。舱内电源系统、空调系统等都与空间站联为一体，以便能为航天本体站补充各种能量。所以又把“量子-2”号叫做“补充装备专业舱”。随着“量子-2”号的上天对接，在“和平”号上为宇航员提供了更好的工作和生活条件。现在，淋浴、盥洗用水都经过专门消毒和净化。为方便宇航员出进舱外活动，专设了闸门舱，设备齐全、先进，大大改善了出进条件。换乘“太空白行车”，就是从这里出去的。舱内还装有许多先进仪器设备，用来进行科学实验。目前，宇航员在站内工作非常繁重，深感人力不足，急需进一步改善条件，建立更新的大型空间站。

“晶体”号实验专业舱它主要用来在太空失重条件下进行生产电子工业所需要的优质半导体材料，进行生物和生物工艺实验等。

“和平”号的卓越贡献

“和平”号上天后，在1990年8月3日前，已接待了长期“住户”7批，短期“零客”4批，除前苏联人外，还有叙利亚人、保加利亚人、阿富汗人、法国人等，进行了大量科学实验工作。例如，几次在舱外排除故障，进行太阳能电池帆板的安装工作，多次到舱外试验新研制的“太空白行车”，到舱外修复“联盟-TM-9”号8块防热层中3块被撕裂开的防热瓦，这是一项极复杂、极艰巨又十分危险的太空操作，又一次创造了在太空抢修飞船和救援宇航员的奇迹。在这期间进行的大量试验工作、侦察工作更是难以计数。同时还创造了长期驻站366天的最新飞行记录。

1991年又有一些外国人，如日本人和英国一名宇航员都到空间站上去考察。1991年底前苏联解体后，“和平”号虽仍在运转，但一些计划已推迟，早该返回的航天机组推迟几个月才去新机组替换。1992年3月17日，新的独联体联合军队航天部队的宇航员与德国一名空军试飞员组成三人混合航天机组又乘“联盟TM-14”号飞船发射升空进入“和平”号空间站，进行了为期一周的德国14项科学实验工作。

“和平”号空间站作为世界上在轨运行时间最长的载人航天器，科学家们利用它进行了大量的空间医学、空间生物学、空间材料科学与加工、天文学等研究与试验，以及地球环境与资源观测，为人类认识自然和改造自然做出了重要贡献。10年来，“和平”号空间站上共接待了各国宇航员刃人次，除前苏联和俄罗斯宇航员外，还有叙利亚、保加利亚、阿富汗、日本、奥地利和英国宇航员各1人，美国和德国宇航员各2人，法国宇航员3人，其中俄罗斯宇航员还创造了人在空间生活和工作437天的世界纪录，为人家在空间长时间生活和工作积累了宝贵的经验。在此期间，“和平”号空间站还多次进行了大型设备的空间交会对接、更换和维修活动，为今后在轨道上组装其他大型空间设施积累了丰富的经验。

按照1994年6月23日美国／俄罗斯双方在华盛顿签署的价值4亿美元的联合飞行协议，从1995年起，“和平”号空间站除继续在上述几方面做出成绩外，还将执行美国／俄罗斯航天飞机与“和平”号空间站的7次联合飞行计划，为建造“阿尔法”国际空间站做准备，以便降低国际空间站在装配和运营期间的技术风险。

至于“礼炮”号、“和平”号空间站在军事应用上所取得的成果，更是使世界军界人士瞠目结舌，惊恐不已。

“礼炮1”号、4号和6号为民用；而2号、3号和5号明确为军用；7号名义上是民用，实际上也从事大量军事活动。“和平”号也是一样，也同样进行着大量军事活动，主要在以下几个方面：

一是执行军事侦察和危机监视任务。空间站的宇航员使用新式的多光谱照相机、立体照相机大量地反复地对特定地区进行照相侦察。1984年两伊战争期间，1991年海湾战争期间，“礼炮7”号和“和平”号都直接参与了“危机监视”照相侦察活动。

二是直接参与了地面、海面和空中的部队军训活动。它们在轨道上一面观测进展情况，一面直接提供指挥控制信息，居高临下，运筹帷幄。

三是参与了天基武器试验。参加了反导试验和天基激光武器的太空条件下试验，为前苏联“秘密星球大战”计划服务。

四是进行了发射小型反卫星导弹和反潜探测活动，并曾发射了通信卫星。

五是进行了用激光束瞄准、照射前苏联自己发射的洲际导弹实验，实验上是一次天战的实战演练。

在“和平”号空间站运行史上，还有一项特别值得纪念的活动，就是有两名宇航员在“和平”号与“礼炮7”号两座空间站之间进行了有史以来第一次太空轨道转移飞行，创造了新的航天奇迹。

1986年3月15日，两名宇航员乘“联盟T-15”号与“和平”号对接并在站上对1000台仪器完成一系列系统工作情况检查，拆卸“进步”号送来的货物后，为了到现场去亲自检查一下“礼炮7”号为什么不工作了，以便确定能否继续使用，遂于5月5日乘“联盟T-15”飞船离开了“和平”号，向“礼炮”7号飞去。当轨道转移到“礼炮”7号附近时，“联盟T-15”缓缓接近它，最后与其对接成功，两名宇航员进入空无一人已停止工作很长时间的“礼炮7”号，进行了大量检查和修理工作。但最后看来，“礼炮7”号已很难再进行载人飞行了，于6月25日两名宇航员携带着400多千克的设备和资料返回“和平”号，继续从事未完成的实验工作。

这次空间站之间的穿梭飞行非常复杂。首先要使两座空间站都处于同一平面内。因此，两者的倾角同为51.6度。它们的发射时间和地点也要求一样，否则将差之千里。其次在转移飞行中，由“联盟T-15”与“礼炮7”号相距2000千米开始，逐步缩短到12千米，然后，靠自动系统进一步靠近到2.2千米时，由宇航员亲自操纵飞船停靠、对接。在“礼炮7”号上工作50天后，又离开它，飞回“和平”号，在返回途中，他们两次矫正飞船运行轨道，逐步向“和平”号靠拢。在距“和平”号50米处，宇航员用手操纵对接，最后终于顺利、准确完成对接。

这次太空穿梭飞行的成功，证明“和平”号有高度可靠的飞行控制系统，也表明两名宇航员是多么能干、精明、胆大、心细，技术高超，富于创造性，成为人类航天史上第一次进行太空转移飞行的记录创造者。

按原计划，前苏联还要建造新一代“和平”2号空间站，将是有100米长、100多吨重的有多个对接舱口的更大型空间站。但随着1991年前苏联的解体，这一计划再也没有进一步发展的信息。

组装完毕的“和平号”

1996年4月23日，俄罗斯用“质子”号火箭发射了“自然”号环境研究舱，3天后与“和平”号空间站顺利对接，标志着“和平”号空间站的组装全部完成。

1996年2月20日，“和平”号空间站迎来了十周年生日。至此，“和平”号空间站已绕地球飞行57157周，近25亿千米。可是作为空间站重要组成部分的“自然”号舱却仍在地面。按前苏联的原定计划，“和平”号空间站应于1990年全面建成，但由于经费、技术及前苏解体等原因，组建工作大大推迟。

1986年2月20日，前苏联用“质子”号火箭把“和平”号空间站的核心舱送上地球轨道。该核心舱重21吨，长13.13米，最大直径4.2米，容积110立方米。它由过渡舱、工作舱和服务推进舱组成，共有6个对接口。其中首尾对接口用于连接载人飞船和货运飞船，而侧面的4个对接口用于连接其他科学仪器舱。两块太阳能电池帆板总面积76平方米，最大输出功率为9千瓦。

1987年3月31日发射了“量子”号天文物理舱。4月23日该舱段与“和平”号空间站核心舱对接，首次建成了由“和平”号核心舱、“量子”号天文物理舱、“联盟TM”载人飞船和“进步”号货运飞船4个航天器对接而成的空间复合体。“量子”号天文物理舱由前苏联、欧洲航天局、荷兰、前东德、原联邦德国联合研制，由实验舱、仪器舱和推进舱组成，总重量20.6吨（在轨重量11吨），容积50立方米。

“量子2”号舱原计划1987年10月发射，但由于生产中的技术问题和前苏联整个载人航天计划放慢了步伐而推迟了两年，直到1989年11月26日才发射，12月6日与“和平”号空间站核心舱对接。“量子2”号舱为公用支援舱，由气闸舱和仪器舱组成，重约19.5吨，长12.5米，直径4.35米，带有两个太阳能电池帆板。

1990年5月31日，前苏联发射了第三个专用舱——进行微重力条件下材料研究的“晶体”号舱，并于6月10日与“和平”号空间站核心舱对接。“晶体”号舱重约19.5吨，长13.73米，容积76立方米，外装两块太阳能电池帆板，可供电20千瓦。舱内装6个用于材料加工的熔炼炉，4个用于制造新药的电泳装置和两台相机。

最后两个舱——“光谱”号舱和“自然”号舱的发射时间多次推迟。1995年5月m日，俄罗斯发射了“光谱”号遥感舱，6月1日与“和平”号空间站核心舱对接。“光谱”号舱原准备用于试验探测弹道导弹发射和监测外空技术，后由于美国“战略防御倡议”计划的夭折和前苏联军费的减少，“光谱”号舱被用于民用科学实验。它装有大型地球成像遥感装置，还装有755千克美国宇航局的设备、45千克欧洲航天局的设备，包括生物医学和大气探测仪器、计算机、离心机、测力仪和科学实验支架等。“光谱”号舱重约19.5吨，容积瞪立方米，带有4个太阳能电池帆板。

1996年4月23日发射的“自然”号舱重约19.3吨，长12米，直径4.35米，容积66立方米，与前几个舱不同的是，“自然”号舱没带太阳能电池帆板，而是用锂蓄电池为舱内设备提供电动力。“自然”号舱是前苏联／俄罗斯最先进、最复杂的地球观测航天器，舱内装有3台工作在11个波段的辐射计，3台工作在近80个频段的先进摄谱议，2台工作在近8个频段的扫描仪，1部大型合成孔径雷达，1部法俄联合研制的、用于研究地球大气层垂直构造的“阿利沙”激光雷达，还装有用于美国/俄罗斯联合飞行任务的美国硬件600多千克，其中用于心血管疾病研究设备284千克、用于其他各种微重力实验的硬件374千克。“自然”号舱对于了解地球生态状况、保护环境以及保证美国/俄罗斯联合飞行任务的顺利实施都具有极重要的意义。

1995年11月15日，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机与“和平”号空间站第二次对接时，为空间站运去一个重4.5吨，长4.6米的对接舱。

截至1996年5月底，前苏联/俄罗斯共向“和平”号空间站进行了72次发射，其中有34艘“联盟”号载人飞船（“联盟”T15和“联盟”TMI～23）和48艘“进步”号货运飞船（“进步”25～41和“进步”MI～31），终于了却了前苏联/俄罗斯航天专刺1多年的心愿，建成了总重116吨（包括一艘“联盟”TM飞船），舱内总容积470立方米的空间站复合体。

“和平”号空间站将超期服役

前苏联/俄罗斯原计划耗资10亿美元研制“和平2”号空间站，于1997年取代“和平”号。但在“和平”号空间站运行资金不充足和站上设备日趋老化的情况下，俄罗斯无力再研制和运行新一代空间站。1993年9月2日，美国/俄罗斯正式签署航天合作协议，双方同意将原“自由”号空间站与“和平”号空间站合并，联合建造包括欧洲航天局、日本和加拿大的航天部件在内的“阿尔法”国际空间站。

按照美国/俄罗斯1993年达成的协议，俄罗斯将于1997年11月国际空间站开始建造时关闭“和平”号空间站，让其在空间自主飞行1年后离开轨道，再人大气层烧毁。但俄罗斯经过研究得出结论：“和平”号空间站的可使用期将远远超过预期的1998年左右。特别是新近发射的“光谱”号舱和“自然”号舱，设计寿命均在3年以上，如果它们同其他几个舱体一起被废弃，那将是极大浪费。俄罗斯不愿意在还未到寿命之前就放弃“和平”号，却又没有同时建造新站和维护旧站的资金和发射能力，便于1995年12月向美国提出以“和平”号空间站为基础建造“阿尔法”国际空间站的建议，如果行不通，则要求把“光谱”号舱和“自然”号舱挪到未来的国际空间站上，代替俄罗斯原定要提供的3个研究舱。

这两个方案均遭到美国航宇局的拒绝，理由是这将对国际空间站的设计和初期组装安排、甚至整个国际空间站的性能造成严重影响。为使俄罗斯继续参加国际空间站的合作，美国方面也做出了适当让步，提出在不影响美国、欧洲、日本和加拿大组件的设计与组装工作的前提下，俄罗斯在初期组装阶段的发射次数可大大减少，并承诺于1998年用“发现”号航天飞机两次向“和平”号空间站运送货物，以帮助“和平”号延长寿命。在别无选择的情况下，俄罗斯航天局表示，尽管经费紧张，俄罗斯仍决定在参加国际空间站的同时，继续维持“和平”号空间站到2000年前后。

“天空实验室”空间站

20世纪60年代开始，美国集中力量从发展载人飞船到积极进行载人登月活动，并于20世纪60年代末，发射“阿波罗11”号终于登月成功。虽震动全球，红极一时，但耗资巨大，实效不丰，在20世纪70年代初发射7艘登月飞船后草草鸣金收兵，“阿波罗”计划就算结束了。至今美国还有人有怨言：为什么不再继续下去？以致没有在月球上留下一座基地，白白花了大把的美元！

下一步干什么？除了抓紧研制航天飞机外，看到前苏联人的“礼炮”号空间站腾空而起，直上云霄。这样一个“人类第一”又被前苏联人抢走了。因此，决定把登月计划中剩余的物资，拼凑一个名叫“天空实验室”（SkyLaboratory）的空间站，于1973年5月14日用“土星5”号火箭发射上了天，进入近地轨道运行。

“天空实验室”总长36.12米、直径5.58米、重约90吨、工作空间为361.4立方米，由“土星”工场和“阿波罗”指令服务舱两大部分组成。“土星”工场包括轨道工场、气闸舱、仪器舱、多用途对接舱和太阳望远镜。

“天空实验室”是一种试验型的空间站，到1974年2月，共进行过4次发射。其中只有一座发射成功，在太空先后接待了乘“阿波罗”飞船的3批共9名宇航员驻站工作和生活，分别以28天、59天和84天共计171天进行较长期的太空飞行，共完成了270多项科学实验工作，取得了明显的科研成果，还进行了与军事有关的任务，主要是考察军人在太空长期生活和工作盲幼，证明宇航员完全适应在太空执行某些军事任务，同时还进行了一些军事秘密任务。这座空间站在太空的10个月中接待3批宇航员之后便废弃不用了。6年后的1979年7月11日进入大气层烧毁陨落。

现在看来，美国实际上走的是一条载人飞船-载人登月-航天飞机，最后再发展大型航天站的道路。目前正在研究发展永久性100吨级以上的大型空间站计划。

“天空实验室”像一架巨大的直升飞机。它由轨道工作舱、空气锁、多用途对接舱和太阳望远镜等四大部分组成，连同“阿波罗”飞船，总重82吨，最大直径6.6米，总长36米。

轨道工作舱是“天空实验室”的主体。它是宇航员在轨道上的生活区和办公室。轨道工作舱由“土星5”号火箭的第三级改制而成，原来的液氢容器当作宇航员的试验室和住房。住房又分隔成餐室、卧室和厕所三部分。

轨道工作舱里充有氧气和氮气的混合气体，舱里气压保持1／3大气压标准上，温度保持在21℃左右。宇航员呼出的二氧化碳和其他臭气等有害气体，都用特殊的化学物品吸收掉。在这样舒适的环境中，宇航员一般不用穿宇宙服，只穿普通的衣服就可以了。

轨道工作舱外面有两块翼状太阳能电池帆板，平均可以送出3700瓦电力，供轨道工作舱里的各种仪器设备用电。

空气锁是“天空实验室”里的一种特殊装置。它是轨道工作舱通向宇宙空间的咽喉。空气锁上装有内外几道门。宇航员要出舱的时候，先打开和轨道工作舱相连的门。宇航员进入空气锁后，关闭这道门，然后打开通往宇宙空间的门，走出舱外。这样，轨道工作舱里的气体不会大量漏走。空气锁正好像是一把用来锁住轨道工作舱里气体不得外跑的锁。空气锁装在轨道工作舱和多用途对接舱之间。轨道工作舱的生命保障系统的主要设备都放在空气锁里。

多用途对接舱有两个对接舱口，用来跟“阿波罗”飞船对接，一个在它的纵轴方向，另一个装在侧边，因此，“天空实验室”可以同时停靠两艘“阿波罗”飞船。宇航员通过对接舱口进入“天空实验室”。多用途对接舱里装有控制太阳望远镜的设备，舱壁上开有两个窗口，其中一个面对太阳望远镜，宇航员通过这个窗口可以一边操作，一边观看太阳望远镜的转动情况。

10吨重的太阳望远镜用来观测太阳。它的结构类似于“阿波罗”飞船的登月舱，用支架固定在多用途对接舱上面。太阳望远镜所需要的电源，由它上面的4块风车状太阳能电池帆板供给。4块太阳能电池帆板平均可以发出2500瓦电力。

1973年5月14日，“土星5”号火箭载着“天空实验室”从地面起飞了。可是，不幸得很，刚飞了63秒，轨道工作舱的防护罩就提前打开了，高速气流立即把防护罩撕掉。两个翼状太阳能电池帆板中的一块也被气流带走，幸存的一块却被防护罩的碎片缠住无法打开。因此，“天空实验室”到达轨道以后，全部电力靠太阳望远镜上的电池帆板提供，使“天空实验室”的电力减少了大半。“天空实验室”处于严重缺电状态，许多仪器设备无法工作，许多科学试验看来就要告吹。另外，轨道工作舱防护罩撕掉后，轨道工作舱外壁直接暴露在太阳光之下，舱里温度急剧上升，平均温度高达50℃左右。这样高的温度，宇航员无法生活和工作。“天空实验室”发生了这样的故障，使得第一批宇航员的起飞被迫推迟了10天。在这10天中，为了抢修“天空实验室”，地面进行了紧张的准备。到5月25日，3名宇航员担负着艰巨的使命乘坐“阿波罗”飞船飞往“天空实验室”。“阿波罗”飞船跟“天空实验室”对接以后，宇航员进入“天空实验室”，宇航员从多用途对接舱的窗口，把一顶10米直径的遮阳伞伸到宇宙空间，遮住了太阳光，使轨道工作舱里的温度很快下降到了27℃左右。此后，两名宇航员穿着宇宙服，爬出“天空实验室”，花了3个小时，用切割工具切去了缠住太阳能电池板的防护罩碎片，终于使幸存的一块翼状太阳能电池帆板打开了，解决了“天空实验室”的用电问题。第一批宇航员完成“天空实验室”的修复任务后，在“天空实验室”里工作和生活了28天，顺利地返回地面。

从“天空实验室”的修复可以看出人在空间的作用是多么重大。如果没有宇航员去修理，那么价值25亿美元的“天空实验室”就将付之东流，成为空间的一堆垃圾。

“天空实验室”先后接待了3批宇航员，共9人。9名宇航员在“天空实验室”里用58种仪器进行了天文、地理和医学等270多项科学研究。用太阳望远镜观测太阳，并拍摄了18万张太阳活动的照片；用6种遥感仪器对地球进行观测，勘探地球资源，侦察军事目标，共拍摄了40000多张地面照片，用7种仪器研究太阳系和银河系的情况；用自行车功量计和下身负压等装置研究长期失重对人体生理的影响；此外，还进行了一些失重条件下的金属加工试验。

“天空实验室”由于轨道不断降低，仪器失灵，无法控制，于1979年7月11日进入大气层烧毁，碎片散落在澳大利亚西南的印度洋近岸地区。

这次“天空实验室”完全由国防部控制进行飞行，圆满结束了美国最长的载人空间飞行。

由于“天空实验室”飞行由国防部负责，获取的许多方面成果未公布于世，只把一般不甚重要的内容公布。而国防部执行军用飞行任务、技术实验，并为未来空间站进行的专门试验，载人机动飞行器手控改进型的试飞，均属于保密范围。“天空实验室”一个主要目的是为载人空间站设计提供飞行依据，也就是说，是美国未来空间站的小规模预演飞行。

初期的“水星”、“双子星”以及“阿波罗”飞船内的宇航员，住在狭窄而有限的舱内，过着幽禁孤独的生活，吃的是膏状食物及塑料袋里的流质，使宇航员失去了在地面上所吃的美味佳肴。“天空实验室”住室比前几类型宇宙飞船要舒适得多，有368立方米的空间供宇航员活动和工作，还有沐浴和个人卫生设备，有约907千克的食品储藏在11个食品储存器和5个食品冷冻器内，调换花样的冷热餐装在金属餐盒内。在空间站没有什么可洗的衣物，因为宇航员换下的衣服都投到垃圾筒里处理掉。在住室的柜内存放着30件夹克、短衬衣和工装，30件外衣，15双鞋袜和手套，以及210条衬裤，还有其他衣服放在应急舱内。高级盥洗室里有55块香皂、90千克毛巾、1.8万个大小便袋。实际上，盥洗室内也备有医药品，似一个小小医务室，对宇航员进行矿物质和体液平衡的研究。科学家感兴趣的是，在无重力环境下，人体化学变化的准确机制，并研究宇航员返回地面后对正常重力环境的适应能力。

“空间实验室”空间站

欧洲人一直没有掌握返回卫星的技术，也没有载人飞船。但是，欧洲人很早就看到了空间站的广泛用途和发展前景，在20世纪80年代初就研制出了一种小型的空间站，命名为“空间实验室”。但是这种实验室的确也仅仅是个实验室，是个圆柱形舱段，它自己本身没有动力系统，也不能独立自主地在太空活动，只能在航天飞机的货舱里静卧着，其电源、气源和通信系统都要依靠“母体”来抚育，真是不折不扣的一个“腹中胎儿”。

这座实验室由密封舱、平台两部分组成。密封舱有生命保障系统和工作间、调试仪器设备；平台是非密封舱，其中安装着各种试验仪器设备。它的实验项目、设备包括：太阳光谱、合成孔径雷达、X射线天文学、太阳常数、带电粒子射线、生物静力、莱曼。射线和生物、微波等。

1983年11月28日至12月8日，由美国“哥伦比亚”号航天飞机第一次装载进入太空，共进行了73个基本项目的数百次实验。以后又由“挑战者”号航天飞机三次带人太空，进行了特种材料加工、晶体生长、流体力学、生命科学、大气物理和天文方面的许多实验。

“空间实验室”的结构

“空间实验室”是一种载人的、可重复使用的、费用低廉、多用途的实验室。室内充一个大气压的氮氧混合体，带有多种实验仪器设备和一个U形实验工作台。它是航天飞机最重要的有效载荷。“空间实验室”可重复使用50次左右，工作寿命为10年。它被航天飞机运载到近地轨道后，只能附着在航天飞机上一起飞行并一起返回。“空间实验室”的实验人员也需要在航天飞机的座舱内生活、休息、睡眠和进行其他活动，工作时经过气闸舱和专门通道到实验室去工作。实验室中的能源、数据传输、冷却等系统都利用航天飞机上的相应分系统，不再单独配备。这样，可以充分地利用和发挥“空间实验室”的效用，使“空间实验室”可以进行纯实验性工作，许多服务性的工作均由航天飞机的各个分系统提供。因此，“空间实验室”虽然比天空实验室小得多，但它与航天飞机相结合，却可以成为一个高效率的空间科学实验装置。

“空间实验室”的设计必须与航天飞机相适应，例如实验室的最大外部尺寸绝不能超过货舱4.5米×1.8米的尺寸。实验室的基本设计思想之一，是采用积木式结构，以使实验设备易于更换，适于进行多种科研任务。为了使“空间实验室”适应多次重复使用的要求，必须把它设计得具有最大的适应性和灵活性。例如实验室不仅能容纳许多小型实验仪器，而且能装载大型实验设备，既能把各种研究和实验设备装到实验室中的一间空调舱内，也能把全部实验设备暴露于宇宙空间。

“空间实验室”主要由2个基本部件所组成。一是加压舱，一是暴露在空间的U形工作台。这2个部件既可单独使用，也可联合使用。这样，方案中的“空间实验室”可以组成13种结构形式，一般情况下，我们所说的“空间实验室”是由加压舱、U形台、与航天飞机相连接的供应管道、通道和圆顶舱组成。

加压舱是由1个或几个直径为4.1米，长2.7米的加压圆柱体构成。加压舱是铝制结构。它可以分成1个核心段和几个实验段。核心段的前部装有实验室的全部操作仪器，诸如监视压力、温度等环境的控制仪器，接受科学技术数据的指示和自动记录仪器等。核心段的后部装有探测设备。实验段用来提供更大的工作空间并装置研究和实验设备，还有观测窗口和一个1米直径的试验气闸隔舱。加压舱外壁有隔热层，以防强烈的热辐射和微流星的损伤。整个加压舱是密封的，舱内装有生命保证和环境控制系统，所以舱内具有和地面一样舒适的环境，实验人员如同在地面上厂样，可以不穿宇宙服工作。

U形台是一个U字形轻型结构平台，是由铝合金蜂窝夹层结构制成。它的任务是把需要在真空环境中进行试验的研究和实验设备直接暴露在空间。U形台长2.9米，最大直径为3.77米。U形台可用单台、双台、最多可连接5个平台，在航天飞机的货舱内形成一个长形实验台。U形台的内、外壁夹层中装置电缆、变换器和配电盘等技术装备。这样，U形台内部完全用于安放直接暴露在空间环境的各种科学仪器。如望远镜、照相机、雷达、天线、辐射计等。仪器可以固定在夹层的内壁上或固定在预定的载荷处。

当“空间实验室”不携带加压舱时，就在U形台装置一个圆顶舱。圆顶舱内的环境是可以控制的，压力为一个大气压，温度可在18～27℃之间调节。圆顶舱直径为1米，长2.5米。科研人员可在圆顶舱内操作仪器设备。如果还需要安装在常压下工作的仪器，可在U形台上再增设一个加压的圆顶舱，以供使用。

通道是供宇航员和科研人员来往于航天飞机座舱和“空间实验室”之间的过道。它由若干圆柱段和两个活动的连接环组成，通道的内径为1米，可允许穿着宇宙服、身高1.95米、肩宽75厘米的人通过，可以运送1.27米×0.56米×0.56米的设备通过通道。两个密封门，一个在航天飞机上，一个在“空间实验室”上，把通道完全密封起来。通道内设有照明设备。

“空间实验室”的生命保证系统，主要是装在加压舱底座下面的大气和温度控制两个分系统。空间实验室中的氧气也是由航天飞机供给，然后与实验室生命保证系统本身的氮，按比例混合。

“空间实验室”的电源主要由航天飞机供给，所供给的电源直流的为28伏，交流的分别为115和200伏，频率400周。共计3.6～5.1千瓦。如果实验室需要更多的电能，可以在实验室内增带一些电池组。

“空间实验室”的数据处理系统主要设有3台计算机，其中两台分别处理实验室各分系统的数据和处理研究与实验的数据，另一个备用。计算机的速度为每秒50万次。

“空间实验室”可容纳2至4名科研人员，它的性能有类似于前苏联“礼炮”号空间站之处。

“空间实验室”的观测计划

航天飞机首次载人作地球轨道飞行，延至1981年4月。因此，“空间实验室”的首次飞行也推至1983年间。根据计划，“空间实验室”的第一次飞行由美国宇航局和欧洲空间局联合进行。首次飞行装在航天飞机上，作为期7天的飞行。“空间实验室”的飞行高度已定为250千米，倾角为57度。飞行目的除检验“空间实验室”及其分系统的飞行性能外，还将进行科学研究观测计划。参加第一次“空间实验室”的飞行试验项目，除美宇航局和欧洲空间局外，还有日本和印度的实验项目。但实验的有效载荷总重不得超过2.9吨，因为实验室的容积和所能提供的电源是有限制的。根据美宇航局和欧洲空间局的协议，两单位平均分配重量各为1.4吨，双方均不得超过1.45吨。两单位商定的首次飞行实验项目计有37项，欧洲空间局为24项，美国宇航局为13项，其中包括日本和印度的各一项实验。为参加“空间实验室”的研究，全世界已有2千多名科技人员报名，美宇航局和欧洲空间局从中挑选了222名研究人员，以参加首次飞行的77项实验的地面观测和分析研究工作。当进行轨道飞行时，“空间实验室”中的4名有效载荷专家将与在地面上的这些研究人员保持联系。这222人来自16个国家，计有欧洲12个国家的131人，他们分属于法国、英国、意大利、比利时、荷兰、西班牙、丹麦、挪威、瑞士、瑞典和奥地利。美国80人，加拿大、日本和印度有11人。

“空间实验室”首次联合飞行分配给欧洲的1.4吨重有效载荷，主要仪器设备约占卿千克，其中包括摄影测量设备150千克，地球观测仪器150千克，空间雪撬140千克和空间材料加工设备460千克。仅空间材料加工设备的重量就占总重的1／3，材料加工实验项目约为总实验项目的50％。

“空间实验室”在60年代初期将进行的实验项目，涉及范围极为广泛，从基础科学、应用技术直到工业生产的各个领域，概括起来可分为以下4个方面。

（1）天体观测。“空间实验室”可以作为空间研究的试验和测量平台。它比高空探测火箭、地球卫星和空间探测器有更广阔的应用范围。因为它装载的设备多而大，设备又可以回收和、重复使用，成本低。另外科研人员可以跟随飞行，直接进行观测和实验。“空间实验室”上的科研人员可以持续地进行大气物理学、等离子体物理学、太阳物理学、天体物理学和天文学的研究，这将为开展宇宙和地球间相互关系的研究提供新的资料。“空间实验室”还可观测地面上难以观测的瞬变事件。如彗星和新星以及各种高能辐射。这对于自然界、天体起源和演化等课题的研究，关系十分密切。例如美国宇航员就曾在天空实验室上观察到太阳爆发最初瞬间的情形，从而使这个过程的许多悬而未决的问题得到了解释。又如天空实验室对恒星光谱、彗星的研究也取得了不少成果。天空实验室的太阳望远镜曾拍摄了18万张照片，这些照片大部分在地面的不可见光范围，展示了太阳表面和日冕的景象。对于这些，“空间实验室”可以继续深入地加以研究。在等离子体物理学的研究中，法国和挪威负责测量低能电子和带电粒子。在太阳物理学实验项目中，比利时负责测量太阳常数。法国和比利时共同制造了一台光栅质谱仪将研究高层大气成分。前西德准备利用激光来探测大气层，观察从红外到紫外范围的射线以及探测其他行星大气。法国提出研究中层（也称中圈，平流层顶以上到80～90千米的大气层）和热层（也称热圈，中层顶以上到枷千米的大气层）中的温度和风、电离层H和D区中的莱曼。辐射，以及研究与4微米波长之间的太阳光谱等。其他的研究项目还包括磁场、电场、微流星、星际尘埃，以及太阳风的形成及其对地磁场、地球大气层和电离层的影响。上述所有研究的最大特点是均不受大气的干扰。

（2）对地观测。“空间实验室”可以作为对地观测的工作平台。它犹如建立在宇宙空间的一台载人的自动化观测站，它在对地观测方面远比陆地卫星、海洋卫星和气象卫星等灵活和优越。这一方面是由于实验室中的观测仪器，由科研人员亲自操作，对地观测得更加详细；另一方面实验室可以装载像微波装置、激光及雷达装置，这类重型大功率的遥感仪器。仪器及所获得的数据同科研人员一起返回地面，无需中继传输，有助于仔细分析研究。如有仪器发生故障，科研人员可随时修复或更换相关组件。这都是无人的自动化卫星所不及的。“空间实验室”的对地观测任务主要着重于地球遥感、气象、通信和导航技术领域。它可以收集各种运输、城市规划、污染控制、农业、渔业、导航、天气预报和资源勘探方面的有用资料，从宇宙空间对地球进行观测和遥感，已成为勘查地球资源和研究气象的有效手段。因此，“空间实验室”可以为气象预报、天气分析、研究气候成因和气象演变等提供重要的依据。它可以用来试验新的气象观测方法和新型传感器。过去人类通过各种飞船和卫星曾发现了新的矿藏和油田，利用假彩色照像技术估计谷物等各类粮食产量，对地表的植被进行了研究，使地图的绘制变得更加精确，许多人迹罕至的山脉绘上了地图……“空间实验室”的使用将继续扩大这些技术领域的应用。

（3）医学、生物、生化实验。“空间实验室”作为科学研究和发展的实验室，还将进行空间医学、生物学和生化学的实验研究。处在失重条件下的生物，其新陈代谢有很大的变化，所以要继续在宇宙空间对人和其他生物进行生命科学的研究，这将增加人类对生命过程的认识。德国、法国、英国和瑞典合作将用空间雪撬研究失重条件下线性加速度对人耳前庭反作用的影响，研究宇航员眼睛对晃动的反应。另外将通过宇航员周身的静脉、胸内静脉压的测量、失重条件下淋巴结的增大、辐射对人体的影响等来研究人在失重条件下的重量鉴定。德国、法国和美国将共同研究辐射对生物的影响。英国还将用微型磁纪录器，测录失重条件下的心电图、脑电图、眼动力图，并检查心血管的适应性和研究神经病理学等。

（4）研究空间工业生产技术。“空间实验室”可作为发展和研究空间加工生产技术的实验室。因为在宇宙空间进行工业生产可以利用这里独有的物理和操作条件，主要是失重和高真空环境。在这种特有的环境中，为发展新的加工工艺和制造新材料开辟了新天地。这是工业界最感兴趣的技术研究项目。因为它可能会取得巨大的应用和经济价值。在这样一个理想的真空环境中，对工业焊接、钎焊、熔焊、材料加工、高纯度大型晶体的生长、某些物质的分离、制造激光用的无容器污染的各种玻璃，重量轻并耐高温的新合金以及其他合成材料、化学和药物制剂的新发明等都具有特殊的作用。这些将对电子学、机械制造、光学、生物医学、材料制造和加工等科技领域具有不可估量的意义。

美国在“空间实验室”上曾做过金属熔化和凝固的实验，制造出了理想的金属球和新型合金，还做了晶体生长等半导体物理方面的实验。这些实验的成果有着广泛的实用价值。为此，欧洲的许多工业公司，对实际应用“空间实验室”进行这些实验的热情很高。例如德国的一个机械制造厂，期望利用“空间实验室”的失重环境创造浇铸高质量机械部件的方法，制造耐磨的高精度模件。各个相关的工业公司提出了多种领域的具体实验项目。如改进制造半导体材料方法，提高材料纯度及扩大应用范围，不仅要在空间生产尽可能大的晶体，而且要获得完善的品格和匀质结合的晶体，制造具有更好的电学、光学和机械性能的超纯材料……总之，空间实验室在工业生产上的应用范围广泛，不胜枚举。它将为人类的工业生产展现出一个崭新的前景。

“空间实验室”的乘员

“空间实验室”的乘员被称为有效载荷专家。他们都是科学家和工程师，而不是经过极严格训练的宇航员，对他们的要求只是身体健康，能够适应航天飞机的飞行。男女不限，最大年龄不超过50岁。他们一旦被选中来操作有效载荷，就由航宇局对他们进行训练。训练项目包括在失重条件下的活动，了解飞行任务的各项细节，紧急情况处理方法，飞机中的操作以及在轨道上例行的工作。

有效载荷专家的任务是进行实验操作，并用实验室中的计算机分析实验结果。科学家在空间工作有不可估量的好处，这是因为他们可以在实验进行的过程中进行操作管理，甚至能对实验结果及时作出评价。当轨道器舱外仪器平台上的设备需要照料，或者实验室本身出现故障时，身穿宇宙服的乘员就可以通过密闭室钻出舱外，检查所出现的问题并予排除。

“空间实验室”的未来

美国宇航局曾制订了一个使用“空间实验室”的十年规划。原规划中曾拟定了1980至1991年间的飞行计划。按照这个计划，“空间实验室”将进行226次飞行。不过，由于航天飞机轨道飞行时间的一再推迟，整个计划的安排做了相应的改变。

宇航局制定的“空间实验室”应用计划中，除了美国的许多实验项目外，还包括由其他用户提出的实验任务。这些任务均由宇航局统一规划和协调。“空间实验室”的美国应用计划中，第一批飞行实验项目里占有最重要地位的是携带大气物理实验设备，进行云物理的实验。

今天的气象学家虽然取得了很大的进展，但是还远不能准确无误地预报天气。准确的气象预报，必须深入地了解水滴和冰晶的生成过程以及电荷在其过程中的作用。也就是说，我们仍不能得到准确的天气预报，是因为我们看不到云在形成过程中的内部状况。

科学家们于很早以前，就一直力图研究分子、原子和初始烟雾状微粒的运动，以及这些微粒如何结合起来开始形成凝结状的。当这些微粒的集合体发展成为云滴时，至少要有100万个这样的云滴结合起来才能形成一个雨点，而是否会成为一个雨点取决于云滴表面的电、化学和空气动力的特性，以及其数量和密度。要准确地进行天气预报或者要改变天气，必须首先了解这些微物理过程。这些过程有许多已在地面宰验室中做过研究并取得了不少的成果。但遇到的最大问题是如何克服重力效应的技术困难。在地面实验云室中，由于重力的影响，雨点和雪花大小的粒子很快就掉进云室底部，而且由于云室四壁的干扰，产生了不必要的气流，以致用地面实验室的观，察结果与真正云的变化做比较时，影响了结论的正确性。为此，宇航局建议建立一座重力影响最小的新型研究系统，由马歇尔空间中心负责研制一个失重条件下的大气云物理实验室。这是一个长1.06米、高2.73米、宽0.76米、重量约470千克的设备。它能装载在“空间实验室”上进行多次使用，并能在各种情况下与其他设备连接。

科学家们对于将来能在新的实验室里，首次在无重力干扰的情况下研究云物理过程非常感兴趣。新的实验室里有一台无支撑的悬浮显微设备，云物理科学家们将能用显微镜确定云滴的特性及其他一些要素。如温度、冰晶的生成及电荷的形成等。有关冻结、溶化、碰撞、充电以及温度变化等过程，都可根据需要，反复多次地长时间地进行观察和照相。由于没有重力的影响，科研人员能比地面人员更真实地研究云形成的过程。这将有助于解释现在仍是未知数的有关云形成的机制。当人类掌握了这些知识，就能知道外部物质进入云层后，是如何改变云形成的自然过程。如果这些实验能够成功的话，预计在21世纪内狂风暴雨将得到控制。因为人们通过遥感技术，能确定出什么样的云适合播种，而不让那种可能产生暴风雨的云形成，甚至人们可以根据需要降雨，或把雨降到能控制水量的区域。云物理实验室的实验放在“空间实验室”的第三次飞行以及以后的多次飞行中。马歇尔空间中心将负责准备、发射以及发射后的全部有关活动。

美国为了广泛地应用“空间实验室”，已决定单独购买第二个“空间实验室”，并已由宇航局向欧洲空间局正式定货。1980年1月30日欧洲空间局与原联邦德国艾诺宇航技术公司签定合同，把这项价值3亿多原联邦德国马克的定货交由主承包商艾诺公司。

经过五年半的研制，在1980年底，第一个“空间实验室”的工程模型，运抵卡纳维拉尔角的肯尼迪空间中心，以进行各种模拟试验。

原联邦德国的艾诺公司有400多名工程技术人员参加了第一代“空间实验室”的研制工作，并取得了一些研究经验。在制定第二代“空间实验室”研制计划中，增加了“空间实验室”飞行任务的能力，以便适应20世纪90年代空间站发展的需要并保持欧洲空间工业的竞争能力。第二代“空间实验室”主要增加了动力装置和防热设备，使7～14天的飞行能力延长到30天以上，甚至到印天。在实验室里增添各种有效载荷的辅助装置，以进一步提高执行飞行任务的灵活性。

欧洲空间局关于“空间实验室”的80年代中期计划，包括实验选择、任务计划、有效载荷专家的选拔和训练以及把实验设备总装到“空间实验室”上等内容。可是，由于欧洲各国的经济状况的不景气以及“空间实验室”研制费用增长40％等因素的影响，致使欧洲空间局不得不修改“空间实验室”原来的使用计划。原计划是在首次与美宇航局联合飞行之后，欧洲再进行两次单独飞行，然后原联邦德国自己进行两次飞行。修改后的计划是在第一次联合飞行之后，原联邦德国只进行一次单独飞行，以便在250～400千米高的圆形轨道上完成微重力加速度条件下的试验。而欧洲空间局的两次单独飞行拟改用在美国“空间实验室”上进行。不过，“空间实验室”仍将是一个很有发展前途的空间实验系统。对“空间实验室”的远景规划，做了这样的设想：在80年代末期发展出载人的或自动化的自由飞行“空间实验室”。自由飞行“空间实验室”仍由航天飞机运送到地球轨道上，脱离开航天飞机能在轨道上停留30天以上。它可以最大限度地使用现有的设备和技术，在设计上满足用户的要求，既能延长飞行时间和增加实验的机会，又能增加航天飞机的飞行次数，不影响航天飞机的返回时间，这是一种很经济的途径。它的操作方式可以分为载人的和自动的两种。它具有能在轨道上活动，研制周期短，保养维护时间少等特点。但其体积要受到航天飞机货舱的限制，长不超过长18米长，直径不超过4.5米，重量不超过29吨。自由飞行的“空间实验室”可用于对地观测、材料研究、空间生产、通信和导航。在对地观测方面，这种自由飞行的“空间实验室”要比无人自动化卫星经济和优越得多。它可以观察野生生物、研究移栖习性，观察农作物的生长，及时发现农作物的病虫害，估计山上的积雪和雪水流量。测量水的贮藏量。在冬季监视北大西洋的航线；在飓风季节，对飓风可以进行连续印天的观察。对于一些天灾，如洪水、森林火灾、地震和暴风雨，可以做短期连续的严密监视。

“哥伦布”空间站

欧洲人并不满足于已试制出来的“空间实验室”，决心要拥有自己的真正空间站。1985年1月欧洲空间局在意大利首都罗马举行成员国部长级会议，讨论并决定了2000年前欧洲要研制出三种航天系统，即“竞技神”号小型航天飞机、“阿丽亚娜-5”型运载火箭和“哥伦布”（Columbus）空间站。

这个“哥伦布”空间站的方案是前西德和意大利首先提出来的，它的命名含义是为了纪念哥伦布发现新大陆500周年（1992年）。这个空间站的总体设计方案是：

增压舱这是空间站的主体部分，有4个房间，至少能供8个宇航员居住，总长12米、高13米、直径4米多、自重18.2吨。这是宇航员的实验室、工作间和休息室，它是由“空间实验室”发展而来的，尽量使用原有的硬件和技术经验。增压舱有两种选择，一种是美国空间站永久性对接，有4个舱段，从事各种科学实验。计划1994年由美国航天飞机发射，与美国空间站对接。另一种就是在空间自由飞行的增压舱，由“阿丽亚娜-5”型火箭发射，平时不载人，必要时可派人上去短期照料一下，自动进行材料加工和科学实验。

微型同轨站长11米，将在主舱旁边飞行，内装自动生产产品的设备。

极轨平台这是运行在极地轨道上的不载人实验平台，主要用于执行对地观测任务。

尤里卡平台（即“自由飞行器”，MTFF）作为太空科研实验平台，可在飞行状态下连续工作6～9个月，然后由航天飞机回收运回地面，也可挂载在“自由”号空间站上。

服务舱这是为空间站提供动力、温控、通信和其他服务系统，可为增压住室舱服务，也可为极地平台服务。

“哥伦布”航天器计划全部建成将于1998年发射。

国际“自由”号空间站

1984年，当时的美国总统里根满怀信心地宣布，美国要在10年内，在太空建造一座永久性的大型空间站。这个计划号称20世纪最后的，也是最宏伟的航天工程。计划提出伊始，即引起了全世界航天界以至整个科学技术界的瞩目，带动了欧洲和日本等国的载人航天热。

美国打算通过永久性空间站的建造，继60年代载人登月竞赛的胜利和70年代航天飞机研制的成功，再一次向全世界显示自己强大的科技、经济实力，继续保持其航天技术的领先地位。

这个后来取名为“自由”号的空间站，就研制发射时间来说，并不是世界上最早的，但从规模上来说却是最大的。它比美国1973年“天空实验室”、前苏联70～80年代的“礼炮”号和现俄罗斯的“和平”号空间站，都大得多，因此功能也比较强。特SU是它将“长留太空，永远不落”，并可与轨道上的空间平台、轨道机动飞行器以及轨道转移飞行器协同工作，互相配合，发展成多功能的综合性空间基地。

里根总统于1984年1月在“国情咨文”中要求航宇局以80亿美元研制一个永久空间站，力争在哥伦布发现新大陆500周年的1992年问世，并邀请欧空局、加拿大以及日本参加共同研制和利用国际自由空间站。里根总统把建立第一个永久载人空间站看作是促进美国科学研究、通信、金属制造以及生产地球上不能生产的拯救人类生命药物等的动力。里根总统提出的这一新的空间计划是美国仅次于“阿波罗”登月计划的90年代最大载人空间飞行计划。美宇航局局长亲自出马，频繁地与国际伙伴——欧空局、日本和加拿大进行4年马拉松式的谈判和争论，时而达成双边谅解备忘录，时丽提出新的要求和意见。美国同欧空局的争执此起彼伏，并因美国国防部在1986年底提出的军用空间站计划，引起伙伴之间极大不满。最后，美国国务脘出面协商，使国防部做出让步，在空间站投入实用两年内不作军用，但坚持进行有限的军用试验，并保留使用空间站的权利。1987年10月，欧空局11个成员国政府代表、加拿大政府部长以及日本科技厅长官代表各自政府，同美国政府代表在华盛顿正式签署一项多国合作研制和利用美国自由空间站协议。此项计划研制费从80亿美元增加到145亿美元，美国承担85亿，制造主站、起居舱、工作舱、实验舱以及一个极平台；欧空局以35亿美元研制哥伦布轨道站、有人照顾的自由飞行器和欧洲极轨道平台（既能与自由空间站对接，也可自主飞行，美国也能利用），欧空局将分担运输费。据美航宇局估计，从1995年中期分批运到轨道上组装，从1996年开始不定期住人飞行，到2000年才永久住人，研制费用共需300亿美元，每年载人费用约20亿美元，到2027年实用费450亿美元，加上研制费和组装费总数达840亿美元。国际自由空间站费用确实惊人。

由于费用不断增加，美国国会要求航宇局重新进行设计，从1988年开始研制，采用“双龙骨”构架，从原版154米缩小到91米，从原重230吨改为135吨。这样一来，和前苏联1986年2月人轨的“和平”号站差不多。主站体中心有9个加压舱，呈四方形，加压舱中间有通道相连，每个加压舱3.65米，直径2米，全部舱由铝制成。美国实验舱与居住舱原长13.6米，现剃、到8.9米，直径4.6米不变，另外两个舱是欧空局“哥伦布”号轨道站和日本实验舱。美国还有两个小后勤舱，长7.3米，一个舱与空间站对接，加一个备用。

“自由”号空间站原计划有8名宇航员工作，现改为4名，其中2名留给欧空局和日本（欧洲和日本开始建立宇航员培训中心），加拿大可能有1名宇航员轮换，每90天换新宇航员。空间站结构上有5个平台，装备直接暴露于空间的仪器，加拿大提供的移动服务中心，即新的操作臂，由宇航员遥控使用。

居住舱内是氧（20％）和氮（80％）的混合气体；气压接近海平面压力（1千克／米2）。航天飞机定期运输氧气、饮用水和食物。洗漱水、粪便和尿经一个闭合回路再循环处理。“自由”号空间站原设计有8个太阳电池翼，现改为6个，用户可自由使用30千瓦，空间站总功率低于75千瓦，还有50千瓦氢镍蓄电池，处于地球阴影时备用。

新的设计取消至少10项站外科学实验，限制宇航员站外活动次数；数据传输速率从300兆比特／秒减少到50兆比特／秒。根据原计划，航天飞机需运输28次，现改为19次运完。把组成“自由”号空间站的9个加压舱、太阳电池翼板运到410千米轨道上，由先进而灵括的空间机器人组装，宇航员指挥操作。空间站于1996年借助自己的推力器推到460千米、28.5度倾角圆轨道运行。国际“自由”号空间站的设计寿命是30年。它的空间环境是微重力环境，有利于空间科学研究和生命科学研究、加工材料、生产地球难以获得的高纯度材料以及药物制品。“自由”号空间站不仅是一个对准地球的大型空间平台，而且也将成为飞向月球和火星的载人空间基地。

美航宇局哥达德空间飞行中心提供空间站使用的飞行遥控自动化服务车，负责安装、维修工作和服务于各对接的舱内工作，同时利用加拿大造的移动服务中心，还与往返天地间的航天飞机运输任务结合。日本实验舱将采用人工智能系统判断和排除故障，日本认为人工智能对有效地利用“自由”号空间站是不可缺少的。欧空局“哥伦布”站与空间站对接后，也准备使用机器人，还有欧洲极平台和有人照顾的自由飞行器与之对接，也可自主飞行。1990年7月，欧空局委员会决定研制欧洲第一个极平台，选定法国马特拉公司设计1.7吨重平台，于1997年用“阿里亚娜-4”或“阿里亚娜-5”发射，与欧洲“哥伦布”站对接。实际上，平台就是遥感平台，置放各种遥感器，观测海洋、监视冰情、大气污染、气候变迁，以及勘测地球资源，功率为2500瓦。平台有一个服务舱，可作为军用侦察平台。

美航宇局从1988年起为国际“自由”号空间站研究应急逃逸宇宙飞船，又称为“乘员应急返回飞行器”，估计耗资20亿美元。在空间站时代，要力求安全第一，以免发生不测的空难。

合资经营的“国际产物”

这座空间站的用途主要是作为永久性的轨道研究设施和工作设施，从事各项太空研究和太空生产，当然，还有更重要的军事用途。它将成为一个轨道实验、组装和修理中心，同时又是空间加工厂、观测台和太空驿站。它是由以美国为首、西欧、日本、加拿大等国参加合资营造的，将首先为这些国家服务。

按计划，这个空间站建成后，可绕地运行30年以上，它的各种设施将随着新任务、新技术、新系统的需要和可能而不断地更新换代。

这座空间站预计运行轨道为370～470千米高，倾角为28.5度的圆形绕地轨道。其构造组件将由航天飞机一次一次地运送上去。但目前的航天飞机没有与空间站的对接口，无法挂吊。因此，为空间站担负运输任务的航天飞机外形尺寸将有所改变，其中其货舱长度将从目前的18.3米减至16.2米，缩减下来的2.1米将改为对接舱，以便与空间站对接。

“自由”号空间站的构型

“自由”号空间站的构型经过多种方案的分析比较，选定了在当时看来最简单的“动力塔”方案。

它有一根长达150米的桁架梁，构成整个空间站的：“脊梁骨”。桁架用直径5厘米、长5米的管状杆构成。桁架的中央部分安装1个居住舱、3个实验舱和其他大小不等的后勤舱与节点舱，如上图所示。

居住舱和实验舱都是直径4.5米、长13.2米的圆筒形“房间”，有十分宽敞的活动空间。居住舱可供6～8名字航员生活起居。

桁架梁的两端，各安装有4块太阳电池翼板，总面积达数万平方米，能产生75千瓦的电力。一台遥控机械臂可以沿着大梁来回移动，用来搬运空间站构件和协助完成空间站的装配。

整个空间站重量约为220吨，将在地面“化整为零”，其构件和舱段用航天飞机分期分批运送到轨道上，再由宇航员在太空进行装配，完成建站任务。按计划，建成空间站总共需要航天飞机飞行28次。

“自由”号将运行在高度为400～450千米、倾角为28.5度的轨道上。站上的6～8宇航员，每隔半年轮换一次。宇航员于天地间的往返及空间站所需的给养、物资，也都由航天飞机接送和运输。

“自由”号空间站的用途

“自由”号空间站的用途很广，主要集中在三个方面：

一是利用空间站上的微重力、高真空、超低温等特殊环境条件，加工生产地球上难以制造的高质量的材料和产品，例如高纯度金属、高均匀的合金、泡沫金属、复合材料和陶瓷材料等；作为电子工业细胞的高纯度、大体积的半导体材料（砷化镓、碲镉汞等）以及利用电泳仪制取高纯度的生物药品。

二是进行生命科学研究，了解空间环境特别是失重环境对动物、植物和微生物的生命过程的影响；开展航天医学研究，提高人对长期航天生活的适应能力，为未来的载人行星际航行积累医学、生理学数据。

三是充分发挥人的主观能动作用和推理判断能力，对地球上的自然环境和某些社会环境进行持续的、高效率的观察与监视。

到21世纪初，“自由”号空间站将发展成为能在轨道上回收、维修和组装卫星的太空工厂，贮存推进剂和航天器零部件的宇宙仓库，发射高轨道卫星和行星际探测器的太空基地。

“自由”号空间站还是有史以来最大的国际合作项目。欧洲航天局和日本各承担研制1个实验舱，加拿大负责研制遥控机械臂。

“自由”号空间站计划自1985年开始执行，定于1992年发射第一个空间站构件；1994年初步建成，1996年全部建成；总投资为80亿美元。

“自由”号的新设计

1993年3月，国家宇航局成立了空间站重新设计组，并提出了重新设计的原则：

一、空间站的用途要缩小范围，由过去的包括微重力材料加工和生命科学等综合性任务转向以研究长期航天飞行对人体健康影响的任务为主；二、缩短桁架或干脆取消桁架，将桁架式构型改为舱段式构型，太阳电池翼板安装在舱段的外壁；三、尽可能在地面完成装配工作，进一步减少航天飞机的飞行次数，为节省发射费，可考虑用一次性运载火箭发射空间站的构件或舱段；四、最大限度地利用现有的技术和装备，包括经过空间飞行考验的、已经研制出来的以及正在研制中的硬件；五、将空间站的工作寿命由30年减为10年，以大大降低设计难度。

经过3个多月的紧张工作，航宇局提出了3种方案供总统选择。

第一种方案是原方案的缩小，只保留3个实舱和部分桁架梁，仍然利用正在研制中的空间站硬件；发电能力减为60千瓦。站上的电源系统和数据管理系统功能简化，环境控制和生命保障系统采用俄罗斯的现成设备。

该方案的最大特点是采用美国侦察卫星的公用舱——负责推进与姿态控制的功能舱，这是成熟的技术，也可降低研制费用。同时，取消了加拿大研制的遥控机械臂。

在三个新方案中，这个方案所需投资最少，总建造费为170亿美元。首次发射时间预定为1997年10月，2000年10月完成建站。

第二个方案基本上保留了原方案的构型，仅仅取消了研制成本高的居住舱，而用航天飞机代替之。因此，该方案要求扩大航天飞机的功能，不仅要能多装物资，而且与空间站对接后要成为空间站的一部分，作为空间站上宇航员生活起居的场所，从而使空间站本身的组成简化。

该方案只需进行8次航天飞机发射，即可建成第一期有人照料的空间站。

这个方案还建议，将空间站运行轨道倾角改为51.6度，以便考虑俄罗斯的运载火箭和载人飞船参与“自由”号空间站的建造。

由于该方案较多地继承原方案，所以它在三个方案中所需投资最大，总建造费用估算为193亿美元，开始发射时间为-1997年10月，建成时间为2001年10月。

第三个方案是一个全新的设计方案，准备研制一个直径为7米、长为28米的巨型单舱空间站。舱外装有4块太阳电池翼板，舱内分为7层、68个机柜，用以安装各种实验仪器和环控与生保、制导、导航与控制等站上的保障系统。

该方案的优点是：舱内容积大，有科于宇航员在舱内活动；建造时在空间装配的工作量很少。其缺点是：发电能力小，只有30千瓦；徽重力条件差，总建造费用为151亿美元。1999年9月才开始发射第一个构件，于2001年1月建成。

美国总统克林顿最后拍板，选择了第一方案。因为这个方案可以较多地利用“自由”号计划执行以来所取得的成果，减少浪费，少走弯路，风险最小。目前，正在就此方案进一步展开方案设计和技术设计。

尽管“自由”号空间姑重新设计的方案已被总统批准，总建造费用可由400亿美元压缩到200亿美元以下，但是实际费用能否控制在这个数目范围内，还很难说；能否自始自终碍到国会的支持，也是个难题。

此外，美国在事先未同欧洲航天局、日本和加拿大磋商的情况下，就单方面重新设计空间站，甚至取消加拿大遥控机械臂的研制任务，引起了合作伙伴的不满，也为国际合作投下阴影。

自1988年以来，美国国会众议院在讨论航宇局的经费预算时，每年都要为是否支持空间站计划，展开激烈的舌战。1993年6月，在众议院表决时，赞成票比反对票仅仅多1票，空间站计划险遭否决。

重新设计后的“自由”号空间站计划，前进的道路仍是障碍重重，主要在经费。为了获得每年10～20亿的经费，国家宇航局尚需付出长期的艰苦努力。

空间站的军事应用

美国和前苏联深知，利用空间从事军用活动具有重要作用。1987年，前美国国防部部长温伯格对国会说：“前苏联已用‘礼炮’站进行了16年的空间军事活动，而美国落后了，必须改变落后的空间形势，研制一个永久空间站。”美国国防部对空间站军事应用提出了长期战略方针。随着“星球大战”计划的实施，美国更需要一个军用空间站。美国国防部称：“前苏联的‘和平’空间站主要目的是军事应用。许多军事活动和实验将用视力观察、照相以及光学感测器实施。”前苏联把空间军事活动置于高度优先地位；一切围绕着空间有关战略进攻和防御系统，业已证明前苏联利用‘礼炮’站进行了寻找、鉴别和跟踪空间目标活动，作为走向空间武器平台的第一步。”前苏联曾在“礼炮6”上试验过空间激光武器，因定向问题以失败告终。前苏联曾想研制一个载12名军人的空间站，甚至讨论过大型站复合体内居住100名宇航员的设想。它拥有强大的“能源”运载火箭，很有可能在需要时发射这样的军用空间站。前苏联利用过“礼炮6”作为空间指挥站，配合陆基洲际弹道导弹、空中发射导弹以及远程轰炸机，进行过一次海、陆、空、空间四方面协同作战演习。另外，前苏联用“礼炮7”试验过陆基激光器空阎反射激光效应试验。美国是用航天飞机验证陆基激光照射空间反射镜向空间目标反射效果的。随着美与前苏军事对立的缓解，双方空间军事活动有所减少，但谁也不会放弃空间军事活动。

鉴于永久空间站寿命长达20～30年，美国国防部研究了它的军用潜力，提出使用国际“自由”号空间站作为军用，但遭到欧空局和加拿大的坚决反对。为避免欧空局和加拿大退出联合研制国际“自由”号空间站，美国国防部做出了让步，在头两年内不用于军用，但国防部部长卡卢奇在写给签署合作研制空间站的伙伴们一封信中指出：“在近于完成国际‘自由’空间站协议中，美国为了国家安全，明确表示保留使用空间站的权科……”国防部还向国会武器工作委员会送交了一份关于军用空间站的报告，并在报告中列举了利用永久空间站如下13个内容的军事活动：

（1）从空间站上直接观察陆地、海洋和航空飞行活动，研制目力用的各种感测器（光学、电学、红外等），以提高人从空间实时观测能力和图像鉴别力。

军用载人空间站可应用于战场管理、监视、指挥和控制；气象观测及预报，并支援整个海、陆、空三位一体作战，可以作为空间指挥站。

（2）空间站安放一架空间六分仪，用以测定海洋、陆地、经度和纬度，能精确地确定地形特征、冰、水和气象系统的位置，这些资料对作战具有决定性的作用。也可绘制军用地图，拟定阼战计划，并提供其他不载人系统确证的数字资料。

（3）评定人从空间站直接自力观测海军活动的能力，开展专门训练，以保证海军、民用船只和港口功能评价。利用军人宇航员进行观测，作为补充海军和海上活动情报收集的能力，也可监视军备控制协定，并直接支摇海军作战。

（4）研究和评价以空间为基地支援战术作战和宇航员支援海、陆、空作战的作用，确定直笨从空间协助战场指挥员的可能性。以各种感测器、自动化工具和数据支援空间受过训练的军事观察员，并同地面和航空观察员联系，这将会有助于对作战演习做出决定。人可以利用永久空间站，从空间获得大量军事情报，向拟定作战方案司令部提供决策和战术，并向司令部报告整个战场实况。一位空间站的军事观察员可能获得战场唯一有价值的及时战况。

（5）空间碎片和垃圾愈来愈多，这些空间物体不仅构成对载人空间站和卫星碰撞的危险，而且如预防碰撞，使空间站重量有此增加，必然导致发射费增加。一旦危险发生，应考虑空间站宇航员迅速脱脸的措施。除在空间站备有乘员应急返回飞行器外，还应利用空间站控制空间碎片，收集或清除它，由人去鉴别空间碎片有否危险。因不能完全依靠地面探测器探测空间碎片，地面有时颇难鉴定空间废物。美国空军有人提出利用空间碎片破坏前苏联设想的“空间雷”。

（6）评价空间站上人观察陆基、海基和空基发射导弹的能力和效果。军人宇航员具有特别的视野，如陆基探测器能探测和判断发射的导弹性质。

（7）从空间站监测全球大气和定位，以支援军事计划。研制人携带感测器，直接收集实时天气和空间环境资料，这些资料对空军、海军以及陆战队是极有价值的。感测器支援载人分析，对发展未来航空系统和改进目前系统的特性，也是很有价值的。

（8）一位军人宇航员为军事计划、作战和系统的研制提供空间环境资料的可能性。研制保证空间环境因素的分析和监测的感测器。辐射、重力和高空大气因素在当前军用航宇系统的发展和运用上起着重要作用。例如，电荷和辐射对先进空间系统有重要影响。对未来国家航宇飞机和新的一代卫星，要由空间站上的人进行实际深入研究。

（9）站上军人宇航员能定位、鉴别和跟踪陆海空以及空间目标。也能为陆基、海基以及枫载导弹导航和指向进攻的目标。人的鉴别和跟踪能力比感测器能力效果高。

（10）空间站是一个军用通信中心，能保证各种军事需要，把军事宇航员从空间收集到的情报和观察的作战实况直接送达指挥部，尤其是把侦察到的敌方军事情报迅速告诉指挥员。

（11）空间站能作为一个战斗站，利用站上置放的空间武器进攻地面陆、海、空部队以及空间目标。目前，研制的动能和定向能空间武器可以装备空间站，如激光炮、电磁炮，甚至在空间布雷和扫雷。空间战争就是卫星之战、导弹之战，而空间站犹如一架特大型洲际轰炸机、战斗机以及拦截机，主要靠站上军人宇航兵种执行这些任务。

（12）空间站能安放组装的大型空间结构，如大型天线、雷达，甚至储存燃料，给卫星加燃。

（13）人在空间站进行空间系统电力生产的研究，部署军用空间系统动力空间基地，做试验，直接由人监视可能更加有效。费用低、长寿命的先进军事系统将需要新的动力系统。新动力系统均可在空间站进行研究。

空间站时代的来临

空间站也是一种飞行器，与一般的航天器相比，它是更大的、更先进的、飞行时间更长的飞船。科学家把它比喻为一个环绕地球运动的、半永久性的“活动房子”，人们可以轮流在那里进行科学研究、试制新产品。

空间站是太空科学研究的基地。在空间站上，主要实验与失重有关的种种学科，项目非常广泛，包括生物、物理、化学、冶金、工艺、材料等各个领域。另外，还有对地球及整个宇宙空间进行观测的项目。

空间站一般由几段圆柱形的舱段构成，是最早可住人的“太空楼阁”，这里设有工作舱、服务舱、对接舱，所有设备都装在舱内和舱的外表面上。

空间站进入轨道后，舱外的太阳能电池板和天线等自动展开。工作舱内，设置着各项研究试验用的有关仪器设备。服务舱内，装有机动发动机、姿态控制发动机、推进剂、氧气瓶、供电系统、无线电系统等。对接舱则用以对接载人飞船或运送给养的载货飞船等。

最早建立空间站获得成功的有前苏联的“礼炮号”空间站和美国的“天空实验室”空间站。

1971年4月19日，前苏联将“礼炮1号”空间站送上地球的近地轨道，这一壮举把载人的航天活动推向了高潮。这个空间站的主体最大直径4米，总长12.5米，总重约18.5吨，它只在轨道上运行了半年，进行了综合性的科学考察和对地观测。此后，前苏联人相继发射了6个“礼炮号”空间站，都是以“礼炮1号”为基础，改进设计、更新设备而发展起来的。

1973年5月14日，美国用“土星5号”运载火箭将“天空实验室”空间站发射到435千米高空的近圆形轨道上，每93分钟绕地球一周。这个空间站是美国的第一个航天站，主体直径7米，长36米，总重82吨，有轨道舱、过渡舱、多用途对接舱、观测用的望远镜和供给能源的太阳能电池板等。随后，美国又用“土星1B”运载火箭将“阿波罗”载人飞船送上太空，与它对接。

这个“天空实验室”在历时近半年的时间里，先后接纳了3批共9名宇航员参加实验和生活，开展了许多科学研究工作。他们用58种仪器对生物学、航天医学、太阳物理、天文、地球物理和材料工艺等学科做了270多项试验，取得了丰硕的成果。

飞行器

飞行器，顾名思义是能飞行的器械，它不仅包括所有能在大气层内飞行的器械，也包括能在大气层外空间飞行的器械。

我们可以把飞行器分为3大类：航空器、航天器、火箭和导弹。

在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇和飞机。它们所以能飞行，是靠空气的静浮力或空气相对运动而产生的空气动力升空飞行。

而在大气层外空间飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器和航天飞机。它们所以能在太空飞行，是因为在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空。装在航天器上的发动机，可提供轨道修正或改变姿态所需要的动力。

火箭是以火箭发动机为动力的飞行器，它既可在大气层内飞行，又可在大气层外空间飞行。而导弹有在大气层外飞行的弹道导弹，有在大气层内飞行的常规导弹。后者装有翼，与飞机很相似。

由于飞行器性能各不相同，它们的用途也就不一样了。

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。

航天器的太空姿态

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。

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。

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”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。

航天器在火星上着陆

现在已经知道火星大气层的密度是地球大气层密度的1%。虽然航天器可以利用火星大气减速，但减速相当慢。要在火星上着陆，还需要配备巨大的降落伞。苏联向火星发射的“火星”3号探测器，它的轨道舱和着陆舱在分离时，轨道舱绕火星轨道运行，而着陆舱则点燃离轨发动机下降，进入稀薄的火星大气层，然后利用制动火箭展开减速伞，拉出大面积主伞，稳定下降至一定高度，点燃缓冲火箭使主伞脱开，着陆舱进一步减速，触及火星表面，实现软着陆。

美国发射的“海盗”号探测器在火星上着陆大致也是这样。着陆舱在244千米高空进入火星大气，此时下降速度为250米/秒，在5.7千米高空时打开直径为16.2米的大降落伞。当着陆舱降到离火星表面1.4千米高度时，点燃缓冲火箭，使下降速度由64.7米/秒减至2.67米/秒，最后关掉缓冲火箭发动机，实现软着陆。

苏联的“火星”3号探测器在1971年12月2日实现在火星表面软着陆。美国的“海盗”1号和2号分别于1976年7月20日和9月3日实现在火星表面软着陆。

21

世纪的航天器

早在四五十年前，当人类航天技术刚处于萌芽时期，许多人就曾大胆预言，人类从此将走向宇宙发展的光辉路程，并憧憬着太空时代的来临。然而，时至今日，航天领域早已风光不再，它几乎成了人类期望过高和承诺无法兑现的象征。

人们发现，自己正处于一个信息时代，真正改变人类生活的是软件和微处理器芯片，而不是火箭和宇航学。空间活动在人类技术发展中仅仅扮演了一个次要的角色——支持作为地面光纤系统替代物的通信卫星。太空时代迟迟未能到来的原因，科学家们认为在于实现这个伟大梦想的花费实在太庞大。他们认为，从现在开始，一旦航天技术向着实际应用的目标发展，它在21世纪的情况将大为改观。

航天技术的实际应用之一是科学探测。美国喷气推进实验室计划于21世纪实施的两项太空探测使命是“冥王星快速探测飞行”和“凯珀快车”。前者将用于完成“旅行者”号行星探测器对太阳系外层行星近距离探测的任务，后者则用于探索“凯珀带”。凯珀带是海王星外侧轨道上的一个较小行星带。这两项航天计划可反映出21世纪航天器的发展方向。

21世纪的航天器，一是体积不断缩小。上述两项计划的构想均建立在航天设备小型化的基础之上。已设计出的新航天器样机的重量只有5公斤，但其功能完全可与现在重200多公斤的“旅行者号”探测器相媲美。所有硬件设备，无论是电子的、机械的、光学的，还是结构性元件，其体积都大大缩小，而灵敏度却显著提高。“凯珀快车”采用液态氙作为推进剂，将为诞生于20世纪50年代的航天技术带来突破性进展。

二是日益多样化的推进系统。科学家们为未来航天器设计的推进系统有核电推进器、太阳能电力推进器、激光推进器、太阳帆和电磁冲压加速器等。但太阳能电力推进系统被认为是最有希望的，它利用了低推力的离子喷射器。阳光照射太阳能电池产生电力，电流将一种惰性气体（如氙）离子化并将其加速，把正离子排出发动机以产生推力。这种推进系统在速度、效率和经济上都有强大的生命力，很可能作为一种通用发动机用于未来的航天器中。当然这并不意味着其他推进系统就不需要了。事实上，为了将航天器从地球送入太空，我们将使用化学火箭或其他发射器。核电推进系统类似于太阳能电力推进，只不过它是靠核反应堆产生动力，而不需要依靠阳光发电；激光推进器的动力来自地球上的某一高功率激光源，适用于快速点火发射；太阳帆是利用阳光压力推动，虽然起动慢，但无须燃料；电磁冲压加速器的发系统的最大优点是成本低。但无论如何，对远距离高速度的航天飞行来说，无论是载人还是载物，太阳能电力推进系统则是最好的选择。

三是空间站的发展。空间站是无人飞行器。21世纪，空间技术的发展将取决于廉价的航天设备。一艘吨级大型载人飞船需要2公顷面积的太阳能电池板，其面积比一个足球场还大；而无人飞行器的重量则可减少到几公斤，仅需直径10～20米的电池板。这样的超小型航天器对科学研究是十分理想的，也适用于大多数商业和军事领域，其主要任务是在重量很轻的设备中处理大量信息。可以预期，到21世纪，由太阳能电子推动的无人飞行器将在整个太阳系内遨游，并根据人类的需要改变飞行轨道，从而使这些微型“探险者”走遍宇宙的每一角落，为人类探索其中的奥秘。

航天飞机的诞生

20世纪80年代初期投入使用的航天飞机，是现代卫星和载人飞船技术、运载火箭技术、航空技术综合发展的产物，这种飞行器的设想由来已久。早在20世纪初就有人提出过用火箭发动机做动力装置的飞机。第二次世界大战前夕，由于军事上的需要，法西斯德国曾将这一设想付诸实施，并于1941年研制成了ME-163型火箭飞机，时速可达1000千米。

第二次世界大战后，设计和研制可重复使用的火箭飞机的活动十分活跃，各国科学家和工程技术人员为了把火箭技术和航空技术结合起来，不仅进行了各种技术途径的探索和研究，而且还做了大量的设计和研制实验。

美国贝尔公司设计的X-15型火箭飞机曾进行过近200次的飞行试验，最大时速达到7300千米，最大高度为106千米，远远超出了大气层的范围。这些研究工作，对于探索可重复使用的空间运输系统的技术途径，都做出了有益的贡献，甚至可以说，X-15型火箭飞机就是航天飞机的雏形。

20世纪60年代美国研制的“阿波罗”宇宙飞船等航天器所进行的载人太空飞行，以及轨道对接、宇航员舱外活动等一系列载人轨道飞行基本技术的掌握，为发展大型的载人空间运输系统创造了条件，提供了雄厚的技术基础。

耗资巨大的“阿波罗”登月计划结束后，美国将大量的人力、物力、财力转移到新型空间运输系统的研制工作上来。1972年，美国总统尼克松批准了预计耗资55亿美元的航天飞机研制计划。

美国的航天飞机制造历时10年，实际耗资100亿美元。1981年4月12日上午7时，美国的第一架“哥伦比亚号”航天飞机在肯尼迪航天中心首次发射成功。航天飞机上载有两名宇航员。

航天飞机是一个庞大、沉重和复杂的系统，它有与以往航天飞行器不同的特征。首先，航天飞机能像火箭一样垂直发射；其次它能够像普通航天器那样在空中做机动和变更轨道的飞行；另外航天飞机能像普通飞机一样在机场滑跑着陆，经过维护修理后可再次使用，重复使用次数可达100次以上。

由于航天飞机的发射阶段和再次进入大气阶段速度低，过载较小，未经严格训练的人也能上天活动。所以航天飞机被认为是航天技术新阶段的标志。美国宇航局甚至宣称：运载火箭将逐步为航天飞机所取代。

航天飞机要比卫星大得多，复杂得多，要把这样一个航天系统发射到环绕地球的轨道，在轨道上完成预定的任务，然后再安全返回地面，这的确不是一件简单的事情，它需要解决一系列的关键性技术问题，如速度和推力，精确的控制导引系统，适当的空气动力外形和再入大气层的有效防热措施等。

航天飞机由助推级、轨道级、外接推进剂箱三部分组成。助推级是平行安装的两台固体火箭发动机。轨道级是航天飞机的心脏，它可以载运重达30吨的负荷。它很像一架大型的三角翼飞机，中部是一个很大的负荷舱。

轨道级的前端是宇航员的座舱，座舱是高度密封的，内有宇航员生活所需要的空气，舱内还有空气调节设备，使舱内的空气条件与地面上的大气基本一致，温度和湿度也保持适宜。座舱顶部是飞行甲板，这里是控制中心。

航天飞机的座舱与喷气式客机的座舱相似，有舒适的座位，并有两套控制系统，能够使两人中的任何一人，在必要时单独负责飞行的一切工作。座舱的底甲板是机务人员工作的地方。另外座舱内还有厨房、进餐间、储藏室、卫生设备，还有密封舱，用来供宇航员到附近的外部空间进行活动。

轨道级的外部是一层独特的隔热系统，可以防止在发射和重返时与大气摩擦积热使舱内温度升得过高。在它进入大气层时和大气摩擦产生的热量，可使表面温度达到几千度，而由于隔热层的存在，可保持舱内温度不发生剧烈变化。

航天飞机的推进级和轨道级都可以回收，只有盛推进剂的外接推进剂贮箱不可以回收。

航天飞机的主要用途是用来接送空间实验室工作人员和物资。除此之外还可以发放卫星，或把装配空间站的构件运上太空，还可以对其他航天器进行维修，也可以用来作为发射星际探测器的中继站。

1981年4月12日上午7时，美国宇航局在佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射了第一架航天飞机——“哥伦比亚号”，揭开了人类宇宙航行的新篇章。

“哥伦比亚号”是在1977年研制成的“企业号”航天飞机的基础上改进而来。“企业号”属于航天飞机的试验阶段，它没有推进级，实验时利用波音747客机将它“背”上天空，达到一定高度和速度以后再将它放出，“企业号”脱离母机以后，在驾驶员的操纵下，自由飞行，并完成了一系列飞行动作，然后像普通飞机一样安全降落在机场跑道上。

“企业号”的飞行实验证明了航天飞机重返大气层在机场着陆是完全可靠的。但是由于财政困难及其他原因，发射“企业号”航天飞机的计划被迫中止。虽然“企业号”没能升上太空，却成了通向太空的铺路石，航天飞机首航天外的日子已经为期不远了。

“企业号”没有完成的任务是由“哥伦比亚号”来完成的。发射当天有百万观众赶到发射基地，去观看“哥伦比亚号”的首航。4月12日7时整，“哥伦比亚号”像火箭一样竖直起飞，冲出大气层，进入了预定的环绕地球的圆行轨道，像飞船一样在轨道上进行无动力飞行。宇航员检查、试验，各项功能正常。

“哥伦比亚号”在飞行36圈，历时54小时30分后开始返航。宇航员开启动力装置，它开始脱离圆形轨道进入大气层，此时它的时速是8200千米，飞机头部因与大气高速摩擦，外表温度已经上升到1600℃。

美国爱德华空军基地派出了4架歼击机，在12000米的高空排成方阵，给这位“天外来客”导航。“哥伦比亚号”平稳地降落在爱德华空军基地的跑道上。当两位宇航员神采奕奕地走下飞机时，几十万狂热的观众不停地向他们欢呼，欢庆“哥伦比亚号”首航成功。

1981年11月至1982年6月，“哥伦比亚号”航天飞机又进行了三次试航，进行了多项科学研究活动，进一步完善其性能。1982年11月6日，“哥伦比亚号”进行了首次常规业务飞行，将两枚人造地球卫星送入轨道，从此开始了它的“商业生涯”。航天飞机开始登上了宇宙航行的历史舞台。

大显身手的航天飞机

航天飞机一登上宇宙航行的舞台便大显身手。在航天领域扮演着越来越重要的角色，它能执行各种各样的任务。

施放卫星

航天飞机可以将载人的和不载人的有效载荷送入地球环形轨道。航天飞机轨道级的货舱可以放置一颗巨型卫星，或者5～8颗小卫星，如资源卫星、导航卫星、气象卫星、通讯卫星等。从航天飞机上发放卫星极其简单。飞机飞入预定轨道后，驾驶员将飞机调整到合适高度、姿态，按动按钮，卫星便被弹出货舱，进入轨道。

1981年11月11日，美国“哥伦比亚号”航天飞机进行第一次商业飞行任务，施放两颗通讯卫星：美国的SBS-3和加拿大的安尼克-C，1983年4月20日，美国的“挑战者号”航天飞机一次施放了三颗卫星。这样简化了卫星的发射过程，大大降低了发射成本，提高了发射精度。

回收、检修航天器

如果太空中的卫星上某个部件或某一系统发生故障，将使整个卫星失效，被白白遗弃，造成很大浪费。航天飞机出现后，这一问题便得到解决。

航天飞机可以调整自己的飞行轨道、速度、姿态，与发生故障的卫星交会，用机械手将卫星回收到舱内进行检修，然后再将卫星重新送入轨道，也可以将卫星带回地面修理。

由于航天飞机这一特殊功能，使人造卫星的设计思想发生了变化。原来卫星都是按每次具体任务的要求，对每个卫星进行单独设计，研制费用极高。现在提出了“多重任务组件式”的设计思想，这是一种积木式、多层复用的办法。在标准的机架上，有标准化的姿态控制、数据处理、电源、通讯等每个卫星必备的共用系统，另外有许多标准接口，根据每次任务的需求接上不同的设备，完成任务后航天飞机将其收回，更换下一回任务所需要的设备，再送入轨道，成为一颗新的卫星。

1980年2月14日，美国发射的太阳能峰年测控器，便是这种新式卫星，这颗价值7700万美元的卫星上天9个月后姿态控制系统便失灵了，飞行高度在慢慢下降，美国便发射了航天飞机去营救这颗卫星，航天飞机先飞近这颗卫星，然后用机械手将它收回机舱，更换损坏部件后，重新将卫星放回轨道，这颗卫星又复活了。

修复“哈勃太空望远镜”更显示了航天飞机的本领。1997年2月美国的“发现号”航天飞机的宇航员进行了5次出舱修理工作。

航天飞机先飞行到“哈勃太空望远镜”的下部，然后伸出巨大的机械手抓住它并放在后部的平台上，宇航员走出机舱为它“医治”，给它换上了最先进的设备，为断裂、剥落的地方进行了修补。然后将其送回原来的轨道。这次维修工作用了3.5亿美元的费用，使价值20亿美元的“哈勃太空望远镜”返老还童，重新开始了太空观测。

空间实验室

以前做一项太空实验必须发射一颗卫星，实验完成后卫星或被遗弃在太空，或坠毁，造成巨大浪费。因此在航天飞机设计时，就有人提议在航天飞机上设计一个空间实验室。这个实验室可以根据不同的太空实验任务携带不同的仪器，适应性、灵活性很强。它和航天飞机一起起飞，一起返回，可以重复使用，只要更换其中的仪器设备，便可以做不同的实验。

空间实验室是和航天飞机连成一个整体的，它不可以在空间单独存在，可以说是航天飞机的一个大配件。实验室工作人员可以在航天飞机的机舱内生活、休息，工作时由专门的通道进入实验室。实验室的电源、通讯等都与航天飞机共用。

空间实验室由实验舱和辅助舱组成，它是封闭的，可以根据不同的任务安装不同的设备，内部的工作环境舒适。另外空间实验室还有一个直接暴露在太空的U型工作台，用来进行一些太空空间实验。空间实验室能够满足天体观测、对地观测、医学实验、生物学实验、物理化学实验、空间工业技术等各项科学研究工作的需要。

太空交通工具

航天飞机起飞时的超重仅为地面重力的3倍，返回时只有1.5倍，一般健康水平的人都可以乘坐，甚至妇女、儿童也没问题。因此，航天飞机不仅可以为空间运送货物，接送往返于太空的各种科技人员，而且可以向地球上的普通人开放，开展太空旅游业。生活在地球上的人都可以到太空去漫游，有机会到太空领略一下地球的全貌，去到太空城市度假。

航天飞机一登上历史舞台，便大显身手，美国制造了“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现者号”、“亚特兰蒂斯号”航天飞机。计划平均每年发射60次。至今，“哥伦比亚号”仍活跃在太空，1996年12月发射升空收回了一颗实验卫星。

现在世界许多国家都正在积极地研制航天飞机，在未来的航天事业中，航天飞机将发挥不可估量的作用。

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。

新型航天飞机

随着世界新技术革命的发展和不断应用，航天技术又将出现一个更大的飞跃。

人们一直在考虑能否将航空和航天的优点集合起来，研制成一种低成本的运输工具。它既能从机场跑道起飞，又能以高超音速穿越大气层进入宇宙空间，完成航天的任务后，再进入大气层，在机场水平着陆，经过简单维修后，又可重新飞上蓝天。这种既有高超音速运输机功能，又具有天地间往返运输系统功能的有翼飞行器，被称为空天飞机。

空天飞机的设想早在20世纪三四十年代就已产生。50年代我国著名科学家钱学森教授曾提出航天技术和航空技术相结合的思想。1986年2月5日，当时的美国总统里根在一次大会演说中宣布：美国将研制一种新型的航天飞机——国家航空航天飞机，简称空天飞机。此后，美国正式成立了“国家航空航天飞机计划局”，开展空天飞机的研制工作。

不久，英国、法国、日本等都相继提出了空天飞机计划，一时间，全球掀起了一股“空天飞机热”，引起了人们的普遍关注。

专家们认为，把航空技术领域和航天技术领域的精华有机地结合起来，成为一个航空航天一体化的最新高技术密集体，在航天飞机的基础上加以改进和提高，朝着一个更高级的航天器方向发展，前景极为诱人。

未来的空天飞机用途更广泛，灵活性更高，维修使用更简便，运载费用更低廉，因此，有人把空天飞机誉为“21世纪的太空穿梭机”。

发展空天飞机要涉及到许多先进高技术。难度很大，而且研制经费高，风险大。但人类总是要前进的，这些先进的科学设想最终将会实现。到21世纪的时候，人们将会乘坐上这种崭新的空天飞机，从地球的一端起飞，进入太空轨道，领略一番太空的神奇景色，然后返回大气层，可以在任一机场降落下来，有如今天的旅游航班一样方便自如。

空天飞机采用航空喷气发动机和火箭发动机两种推进系统，它可以方便地往返于天地之间，是“空”与“天”的完美结合。它有异乎寻常的性能，最高时速达3万千米，可绕地球无动力飞行；飞行高度由零高度可直达200千米以上；起降方便，不受发射地点和天气的限制；维修简便，不必再像航天飞机那样飞行一次需要三个多月的检修期，临发射还要出动7000人的保障大军为之准备。飞行后检查和准备也很容易；结构巧妙，彻底抛掉了大包袱似的外储箱和助推器等外挂物，便于轻装上阵，便捷迅速：一机多用，既可载人又可载物，又可无人驾驶入轨与空间站对接；它的发射费用要比航天飞机便宜9／10，而且不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场。

空天飞机是世界航天史上第一次把航空发动机引入航天领域，充分利用大气能源，从根本上改变了航天运载器只采用火箭的推进模式，从而将导致航空航天技术领域内的一场革命。

1983年，美国空军投资60万美元委托有关科研单位研制“跨大气层飞机”，1984年投资100万美元，进行方案论证，并成立了“跨大气层飞机计划局”。并确定从1990年开始研制空天飞机的试验机——X-30，预计投资30亿美元。这种飞机的外形尺寸和波音727客机差不多，最高飞行时速可达28962千米，采用可循环发动机和液氢燃料发动机的混合推进方式，这种试验机的试制成功将为真正的空天飞机提供科学的依据。

航天飞机探索宇宙

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。

单级入轨的航天飞机

“阿波罗”飞船连同“土星”5号三级火箭的总高度为110米，相当于36层楼高，重量近3000吨。当它从月球回到地面时，只剩下3.3米高、5.6吨重的指令舱了。航天飞机带着累赘的外燃料箱和助推火箭起飞，总重量超过2000吨，而航天飞机自身重大约为70吨。

原来，现在航天运载工具的“胃口”极大，像“土星”5号火箭发射时每秒钟要消耗15吨液氧和煤油，这些推进剂必须自行携带。因此，它们都不能用单级推进器送上太空，至少要有二级。

将来人去太空旅行就像今天乘飞机一样简单，当然不能再用多级航天运载工具。科学家为此设计了一种空天飞机，它的外形很像大型客机，可是安装着3种截然不同的发动机。

空天飞机是在跑道上水平起飞，由普通飞机用的涡轮喷器发动机驱动，但是以液氢为燃料。当加速到3倍音速以上时，改由冲压式发动机推进。这种发动机结构简单，可是必须在高超音速下工作。空天飞机高速前进时，进气道大量吞吸空气，并从中分离出氧气，源源不断地与液氢一起流进燃烧室。由于从大气层中取氧，空天飞机可以少带许多液氧上天，减轻了起飞重量。当空天飞机飞到大气层边缘时，无法再从外界获得氧气，冲压发动机又让位给火箭发动机，用自身携带的液氧和液氢作推进剂，完成最后一段旅程。

空天飞机的起飞重量仅为航天飞机的1/10，地勤人员也从1.5万人减少到100人左右。它还可以作为一种高速洲际交通工具。

未来的空天飞机

1903年人类第一架飞机上天，人们仿照航海的提法，把飞机在空气中飞行定义为“航空”，把机场设施称为“航空港”。

1959年，人类第一颗人造地球卫星升入太空以后，开始了向宇宙进军的新历程。这时，人们又创造了“航天”一词。一般的“天”字，是指“地面以上的高空”，而航天中的“天”字，则另有含义。科学家规定：飞行器在可感知的地球大气层外的太阳系内飞行称为“航天”。航天用的各种飞行器如卫星、飞船、航天站、行星探测器等统称为“航天器”。试验和发射航天器的地面设施称为“航天港”。

飞出太阳系在宇宙的恒星际间飞行称为“航宇”。“航天”、“航宇”合称为“宇宙飞行”。

眼下，我们乘坐的飞机，只能在大气层里航行，哪怕最先进的飞机，也飞不出地球去。因为现有的飞机的翅膀，都是靠在空气中才能产生升力；飞机上的发动机还要靠空气中的氧气来助燃才能工作。另外，由于地球具有吸引力，它像一条看不见的绳索，牢牢地拴着地球上的每一个物体。要想挣脱地球的引力，绕着地球转圈子，不再落回地球，飞机的速度必须达到每秒7.9公里。如果要飞出地球到其他行星去，所需要的速度还要高。目前，飞机的最高时速是3523公里，就是每秒0.98公里，大约只有每秒7.9公里的速度的1/8。如此缓慢的速度如何也是飞不出地球去的。

飞出地球的惟一工具是火箭。

“空天飞机”是“航空航天飞机”的简称。这是一种既能航空又能航天的飞行器。

空天飞机同目前美国的航天飞机相比，在技术上有许多特点。航天飞机只能在发射台上垂直起飞，采用火箭发动机作推进系统，双级入轨，只能部分重复使用，可担负航天运载任务。空天飞机则可以水平起飞，采用航空、火箭两种发动机作推进系统，可任意选用两级或单级入轨方式，可完全重复使用，既能作航天运载器，又能作航空飞机。

空天飞机最诱人的特点是它第一次把航空发动机引进航天领域，从根本上改变航天运载器只采用火箭推进的模式，从而将导致航空航天技术的一场革命。

空天飞机的技术复杂，研制难度极大，其中最关键的是它的推进系统。目前，化学推进系统分两大类：吸气式发动机和火箭发动机。吸气式发动机只带燃料，需要吸取大气中的氧作为氧化剂，只能在大气层内工作。但由于不带氧化剂，每单位推力所消耗的推进剂量要比火箭发动机小得多，因而其比冲可高达1000～3000多秒。火箭发动机既带燃料，又带氧化剂，在大气层内外都能工作，所以迄今的所有航天运载器全部使用火箭发动机，但它的比冲不高，最多只有400多秒。显然，如果航天运载器在大气层内的飞行段能改用吸气式发动机，就能大大节省推进剂，从而减轻总重量，降低发射费用，提高运载效率。

但在目前的吸气式发动机中，涡轮喷气发动机最大只能达到3～3.5倍音速，远远不能满足航天发射的要求，为此需要研制一种新式的吸气发动机——“组合式超音速烧冲压式发动机”，但至今尚未完全成功。

推进系统的另一个难点是吸气式和火箭发动机如何最佳地配合工作。简单的方法是各发动机分别工作，但这样做结构重量大，性能较差。最好是各发动机能有机地组合在一起，形成一种多循环工作模式的混合式发动机。但研制难度极大。

空天飞机的研制还需要攻克其他许多技术难关。例如，空天飞机的机身、机翼和发动机系统应进行一体化的气动设计；空天飞机需要使用先进的耐高温材料，如高级钛合金材料，碳——一碳复合材料和高级金属基复合材料。多数空天飞机的研制计划尚处在概念研究和技术验证阶段，其发展前景要几年以后才能进一步明朗，而真正投入使用也许要到1020年以后。

肩负重任的星际飞船

人类已经不仅满足于探测地球附近的星球，早已经将目光瞄向了整个星际，肩负这一遥远探测任务的，就是那些长途跋涉的星际飞船。

在完成登月任务后，美国和前苏联又分别向水星、金星和火星发射过各种探测器。其中美国的“水手10号”宇宙探测器3次飞过水星，发回了6000张水星照片。“先驱者1号”、“先驱者2号”和前苏联的“金星11号”、“金星12号”等探测器都曾飞近金星进行探测，并在金星上软着陆成功，取得了宝贵的成果。

为了探测火星上究竟有没有生命，美国和前苏联还发射了“海盗”号、“探测器”号和“水手”号等探测器，其中最成功的是“海盗1号”和“海盗2号”，它们先后于1976年7月和9月在火星上着陆，进行了生命考察试验和拍照等活动。

在人类所有发射的这些星际飞船中，最值得一提的是美国在1977年8月20日发射的“旅行者2号”。它重约825千克，由6万多个零件组成，安装有电视摄像机等十多种仪器。这个集现代科技成果之大成的宇宙探测器，自从发射上天后，孤身遨游，闯荡了多半个太阳系，取得了惊人的探测成果。

它的第一站是考察木星，在那里发现了木星的3颗新卫星；第二站是探测土星，从它发回的高分辨率彩色照片中，科学家发现了6颗新的土星卫星；第三站是访问天王星，发现这颗远离太阳的星球上竟然有闪电现象，并有强大而混乱的无线电信号；第四站是观察海王星，在那里发现包围着海王星的一个大磁场和星上一条4300千米宽的黑色风云带。告别海王星后，“旅行者2号”继续向太阳系边缘飞去，直至飞出太阳系，奔向宇宙深处。据科学家估计，它至少还能工作20年。

为了能在其他星球上发现高级智慧生物，“旅行者2号”还携带着人类献给外星人的礼物——“地球之音”唱片，在这张可以储存10亿年、直径30.5厘米的铜质唱片上，录制了表现人类起源和文明发展的115张图片，其中有我国的万里长城和中国人用餐的两张画面，它还录下了35种地球自然界的风雨雷电、鸟鸣兽叫、人笑婴啼等声音，以及地球上不同时代、不同地区、不同民族的歌曲27首，还有人类用55种语言向外星人发出的问候语。

“旅行者2号”在宇宙探测中取得的巨大成果，将在人类探测宇宙的历史上留下极为光辉的一页。

据最新报道，2003年6月2日，运载欧洲第一个火星探测器的火箭已经在哈萨克斯坦拜科努尔太空基地发射升空。联盟—弗雷加特火箭把“火星快车”火星轨道飞船和“猎犬2号”登陆器送入了太空。这是欧洲有史以来第一次探索火星的尝试。按照计划，“火星快车”将在2003年12月26日进入火星轨道。值得一提的是，由香港科研人员研制开发的一组太空仪器也随“火星快车”飞上了太空。这组名为“岩芯取样器”的太空仪器，是首个由中国人研制成功的登陆外星球的太空工具，它将负责在火星上探取土质样本。“岩芯取样器”是一个多功能的太空轻巧用具，重370克，耗电量只需2瓦，可做磨、钻、挖和抓取土质样本之用，与欧洲或其他国家的产品相比，这组仪器更轻巧、更节省能量。取样器的优势还在于，其设计融合了中国筷子的特性，使仪器可以更灵活地探取经钻磨的石块样本，因此获得欧洲太空总署的采用。

第一艘空间渡船

天地之间，茫无边际，邀游太空，谈何容易，迄今为止，大大小小的运载火箭只能使用一次，射入轨道的飞行器也至多往返一趟。在地面与近地轨道之间，一般人岂能邀游太空？即使用最先进的现代飞机，到了35公里以上的高度也无用武之地了。

美国国家宇航局研制的航天飞机，给全人类带来了新的希望：一般身体健康的人也能乘坐它邀游太空了。

美国的航天飞机是一种兼有航天器和航空飞机两者特性的大型运载工具，人们常称它为空间渡船。

1977年8月12日上午，美国宇航局在加利福尼亚莫哈维沙漠上空成功地进行了航天飞机的第一次大气试验飞行。这架命名为“企业号”的航天飞机由一架波音747型飞机驮载飞行，到达6736米的高空，指令长海斯点燃一组起爆器，使航天飞机脱离母机。然后，由驾驶员驾驶它绕了一个大圈子。最后，在爱德华兹空军基地降落。

空间渡船是一个宠然大物。全长56米有余，高约24米，有7层楼房那么高。它主要由轨道器、外燃料箱和两台火箭助推器三部分组成。轨道器是空间渡船的主体，也是唯一可以载入的部件，很象一架大型的三角翼飞机。平时所说的航天飞机就是指这个轨道器。机长37米，起落架放下时高17米，最大翼展24米，自重75吨，可以重复使用100次以上。轨道器分前、中、后三段。前段是乘员舱，可乘3～7人，特殊情况下可以容纳10人；中段是有效载荷舱，可载重30吨左右；后段主要是3台主发动机。后段还装有两台机动发动机，它们的任务是：在主发动机熄火后，提供推力，使轨道器进入近地轨道，实现机动变轨以至脱离轨道返回地面的目的。轨道器还有反推控制系统，用来保持轨道器的稳定飞行和姿态变换。

外燃料箱只负责给轨道器主发动机提供700余吨的推进剂，是航天飞机唯一不能回收的部件。两台火箭助推器既是空间渡船起航时的动力来源，又负有特殊的职能。当渡船从发射台上起波后55秒钟，推力便降低了三分之一，这样可以确保航天飞机在动压最大时免受巨大的过载。火箭助推器在推进剂燃烧完毕后就与渡船分离，并自动打开降落伞降落，以便回收供下次再用。它可以重复使用20次。

空间渡船的整个摆渡过程可以分为上升、轨道飞行和返回三个阶段。轨道器完成任务后，机动发动机便制动减速，使轨道器进入再入轨道，对准跑道返回着陆。尔后只须经过160个小时的维修和加注燃料，便可再次进行摆渡。

空间渡船具有耗费少，重复使用；大载荷，方便灵活；低加速，乘座舒适；多用途，神通广大等优点。今后，凡发射军用预警卫星、侦察卫星和通信卫星，均可由它胜任；在未来的空间大战中，它可以拦截、破坏甚至俘获敌方的卫星或飞船。在建造大型空间站、轨道结构平台乃至永久性太空城市的时候，它还能肩负起繁重的运输任务。

“卡西尼”号飞船

“卡西尼”飞船以研究土星环缝并发现4颗土卫的意大利天文学家卡西尼命名，自然与土星的研究有关。它由美国宇航局与欧洲空间局联合研制。由于赴土星路程遥远，不能一蹴而就。“卡西尼”将于2000年2月越过木星时接受额外引力的支援，于2002年12月低达土星，开始它长达4年、绕土星36周的神圣旅行。作为“见面礼”，在“卡西尼”与土星相遇之初，就放出“惠更斯”探测器。“卡西尼”飞船的主要任务是勘测土星的大气磁场、环增多系统及冰质卫星等。为此，它在前3年将较多地在土星的赤道平面内飞行，在与诸卫星约30次的交往中，足以对冰质卫星进行近距考察。为了探测土星高纬度的磁层及环系统。“卡西尼”将逐步改变它的轨道倾角。在最后1年，它的轨道面与土星赤道面的倾角已是85°，足以鸟瞰土星形如密纹唱片的环带全貌。

高潮或许在对土卫六的探测。除“卡西尼”本身携带的仪器可考察土卫六的大气（尤其是寻找复杂的有机分子）、绘制土卫六的地形图外，“惠更斯”将穿过土卫六云层，最终降落于其表面。它可进一步研究土卫六的大气，更可着陆勘查，为人类提供有关土卫六宝贵的表面组成资料。这颗神秘的卫星终将被揭开神奇的面纱。

哈勃空间望远镜

哈勃空间望远镜是最先进的天文望远镜，重12吨，运行在高587千米的地球轨道上。在1990年被送入太空后，发现由于制造失误，导致望远镜的成像模糊，太阳能电池板也有故障，使得哈勃空间望远镜不能充分发挥作用。

1993年12月2日至13日，美国“奋进”号航天飞机上的7名宇航员进行了艰难的太空操作，成功地修复了哈勃空间望远镜。宇航员操纵航天飞机上的机械臂，将“哈勃”拉进货舱，并固定住。修复“哈勃”是在敞开的货舱中进行的，需要宇航员以太空行走来完成。宇航员分成两组轮流到平台上工作，为“哈勃”更换了11个部件，共在太空中行走了5次，在开放的空间共逗留35小时28分钟，创造了航天史上的新纪录。

这次行动开创了人类在太空修复大型航天器的先例，对于远征火星或其他航天活动来说，在太空中修复和组装航天器具有特殊的作用，在航天技术上具有重要意义。

探测宇宙的太空巨眼

航天技术发展才短短几十年，人类已经建立了地球空间站，已经飞上了月球。然而并没有就此止步，人类在不停地探索更深层的宇宙，飞向更遥远的太空，实现星际航行。为此，人们又派出探测器飞向火星、金星，飞向木星、土星、飞向天王星、海王星，到那里去探测，去进行科学考察。人类已慢慢拉开了航宇时代的帷幕。

为了探测更深层的宇宙，科学家们一直期待着一架太空望远镜，躲开大气层的阻隔，观察宇宙深处。

20世纪70年代中期，经美国国会批准，美国宇航局经过多年研制成功地制造了太空望远镜——“哈勃”。1990年4月，这台造价15亿美元、长13.1米、重11.6吨、镜筒直径4.27米的“哈勃”太空望远镜，由美国“发现者号”航天飞机携带上了太空。部署在距地面670千米的高空轨道上，它可在太空观察到大约150亿光年的宇宙深处。目前最大的地面天文望远镜只能观察到大约20亿光年远的空间。由于太空望远镜处在不受大气扰动影响的外层空间，所以它比地面望远镜好10倍。

“哈勃”望远镜有八台超高精密的科学仪器，有大型光学接收系统，有视野宽广的行星摄像机、暗弱天体摄像机、天体摄谱仪、高分辨率分光摄像仪、高速光度计及精密导向系统及设备等等。

“哈勃”太空望远镜能捕捉到亮度十分微弱的发光天体，其灵敏度比地面上最好的望远镜还高100倍。科学家们用它来拍摄清晰的宇宙图像和照片。测定宇宙物体的质量、大小、寿命、形状及其他广泛的数据资料。观测太空中的类星体、银河星系、气态星云和变光星体，以及太阳系内行星大气、物理现象和征兆，打开研究宇宙天体能量变化过程和宇宙起源的大门。同时利用太空望远镜研究行星围绕其他星体运行情况，用获得的数据证实宇宙中所存在的基本物理变化过程，探测多种电磁波的波谱，寻找地球人类以外的智慧生命。

第一个行星探测器

人们发射了人造卫星以后不久，就开始了行星探测器的研制工作。太阳系内有9颗大行星，它们是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。探测的第一个目标，就是离地球最近的金星。开始，事情进行得并不顺利，屡次失败。直到1962年8月27日，第一个金星探测器“水手2号”发射成功。12月14日，“水手2号”在距金星34838公里处飞过，完成了对金星的逼近考察，成为一颗人造行星，永远环绕太阳飞行，每345.9天绕太阳一周。之后，人们发射了好几个金星探测器，其中有的进入了金星的大气层，有的在金星上软着陆。它们向地球送回了大量的资料，揭开了蒙在金星表面的那层面纱，取得了丰硕成果。

火星是太阳系中一颗迷人的天体。它上面是否有生命，一直是个谜，很自然地，在行星际旅行的最初阶段，人们立即想到要去拜访那些想象中的“火星人”。1965年，人们发射了火星探测器“水手4号”，第一次对火星进行逼近探测。之后，人们发射了好几个火星探测器，有的在绕火星的轨道上飞行，有的在火星表面上软着陆。它们发回了大量资料。但是，没有一个火星探测器找到过火星人的踪迹。

水星探测器“水手10号”于1973年11月3日发射成功。它飞行了506个日日夜夜。在飞行期间，它向地球传送了4000多幅很清晰的电视照片。根据照片，人们已给水星绘制了地貌图。水星给人们的印象是：它是多么地象月亮呵！

为了考察木星这颗外行星，美国在1972年3月3日发射了第一个木星探测器——“先锋10号”。“先锋10号”穿越火星轨道后，同年7月进入小行星带，1973年2月安全无恙地通过了这个危险区域，径直向木星飞去，开始了对木星这颗太阳系内最大的行星的观测。这位重270千克的“使者”飞行了21个月，行程10亿公里，于1973年12月5日风尘仆仆地来到木星上空。从它发回的资料来看，木星上奇异的大红斑是一个耸立在10公里高空的云团。这云团可能是一个强大的逆时针旋转的长寿命旋涡，也可能是一团激烈上升的气流。“先锋10号”被木星的巨大引力加速，终于克服了太阳引力场，成为第一艘逃离太阳系的宇宙飞船。8年之后，它将穿过最远的行星——冥王星的轨道，然后以每小时4万公里的速度向金牛座飞去。

“尤里希斯”号探测器

由于太阳与地球的自转轴只有十几度的夹角，因此它们俩几乎是“面对面”地站立着，这就使地球上的观测者无法看清太阳的“头顶和脚跟”——它的两极。为了弥补这一缺憾，欧美宇航机构联手于20世纪90年代初，通过“发现者号”航天飞机发射了一颗专门的探测器——“尤里希斯”号。

“尤里希斯”号的首要考察任务是详细研究太阳风。太阳风是由太阳发出的以质子、电子为主的高速粒子流，其最大速度高达700千米／秒。现已查明，太阳风的风源在冕洞，而大部分冕洞又分布在太阳极地。有趣的是，太阳黑子极盛时，太阳风减弱，冕洞甚至消失。太阳黑于极小时，又作相反的变化。当“尤里希斯”号飞越太阳极地时，正值太阳黑子的极小期，因而可能遇到最大的冕洞和最强劲的太阳风。

此外，“尤里希斯”号还可精确测定太阳两极的磁场强度和方向，这对了解太阳高能粒子的分布、太阳和银河系的起源都有帮助。宇宙射线可能是从太阳两极方向进入太阳系的，“尤里希斯”号的考察有助于查明它的来龙去脉。而捕捉引力波也是这艘太阳极地飞船的又一使命。

未来的航天母舰

太空是除大陆、海洋、大气层之外的人类第四生存环境。几十年来，为了开发太空的高远位置、微重力、高真空、高净洁、太阳能等宝贵资源，全世界已发射了几千个航天器，其中绝大多数是卫星。然而，卫星或航天器也暴露出许多靠其自身能力难以解决的问题，影响了它的进一步应用。

例如，卫星及其有效载荷的重量和体积，受到运载火箭的运载能力和它上面卫星整流罩尺寸的限制。20世纪90年代，火箭的运载能力也只能达到近地轨道15～25吨，地球同步轨道2～5吨，而整流罩最大只能装下直径4～5米，高10米以内的卫星。所以，卫星能装载单一、小型的有效载荷，专用于某一目的，如通信卫星、气象卫星等。使用卫星开发太空成本高、应用范围窄。

此外，卫星是一种无对接系统的航天器，一旦上天，无法对其加注燃料、修换部件，所以卫星寿命一般只有几年。

为解决这些问题，20世纪70年代中期美国科学家提出了空间平台的方案设想。

空间平台是一种能同时装载、运行多种有效载荷（即多种卫星上的仪器设备），并以“资源共享”的方式为它们集中提供所需的公共设施（如电源、数据、通信等）和能接受在轨服务的大型空间结构物。

空间平台一般采用太空组装的建造方式，即把平台的构件分批送上太空，然后装配、调试、运行。因而其重量和尺寸可以不受限制。美国麦道公司正在研制的“高级科学与应用平台”将能容纳15米×30米的大型向外展开式红外望远镜和直径为100米的大气引力波天线。

由于空间平台重量尺寸不受限制，其上可同时运行多种有效载荷。这意味着发射一个空间平台就等于发射数颗卫星。这样不仅降低了费用，缓解了空间轨道的拥挤，而且使多种有效载荷的同步工作及多学科相关职能工作的开展成为可能。

在空间平台上装有对接系统，可接受航天飞机、宇宙飞船及轨道间飞行器等在轨服务。此外，在空间平台上还可以建造空间工厂。

空间平台与空间站，均可同时运行多种载荷，都可在轨接受服务，此外，在空间平台上可以建造空间工厂。

空间平台与空间站，它们的本质区别在于空间站长期能载人，而空间平台是一种仅能受人短期照料的无人航天器。因此，空间平台没有由人带来的干扰、污染、费用高等问题，适合完成精度高、无污染、微重力非常小和有危险的飞行任务。而空间站上，人可随机应变，组装空间平台等大型航天器和大型有效载荷。

现在，还有一种方案是使空间平台和空间站用共轨方式或导轨方式组成一个系统，这样二者可取长补短相得益彰。美国将发射的空间站系统就是采用此种方式。例如，可先在空间站上组装空间平台，然后用轨道间飞行器把平台送到预定轨道。在空间站系统运行期间，空间站可作为空间平台的一个操作基地，通过轨道间飞行器为平台提供各类在轨服务。

欧洲在1983年，首次用美国航天飞机发射和回收了世界上第一个空间平台SPAS。前苏联于1987年7月25日，发射了一个重约17吨的大型空间平台，用于地球资源和海洋观察。

空间平台的研制成功及广泛应用，将使人类开发太空的工作向前大大推进一步，会给我们的生活带来难以估量的影响。

随着空间技术的迅速发展，各种用于军事目的空间飞行器也越来越多，除了军用侦察卫星，还有航天飞机、宇宙空间站等。宁静的太空，大有成为“空间战场”的趋向。

要进行空间战争，就要有空间战斗基地。“航天母舰”就是设想中的太空战斗基地。实际上，航天母舰是太空中的武器平台，像海洋中的武器平台——航空母舰一样，携带多种兵器和技术装备，成了太空中的战斗堡垒。

航空母舰是海上战斗堡垒，巡戈在海洋中，它的主要兵器是舰载作战飞机。航天母舰则是太空中一种永久性的大型载人轨道站，装备战斗武器。航天母舰上的武器，有激光武器，有粒子武器等。

用激光武器射击目标，可使目标表面温度升高而被坠毁。粒子武器由加速器发射带电粒子流，以接近光速的速度照射到目标，以集中能量和热效应来摧毁目标。激光武器、粒子武器都是定向束能武器。它们能在极短时间内，在极小面积上，聚集极大能量，以此来摧毁、破坏敌方卫星、飞船、导弹关键部位，使其坠毁。航天母舰装上了定向束能武器，具有巨大的威慑作用。

以航天母舰为核心，可以组成“空间舰队”。在这支空间舰队中，有航天母舰，有众多的航天飞机、空间渡船和各种军用轨道站以进行空间战争。

尽管“航天母舰”、“空间舰队”目前还只是一种设想，但已经引起了人们的关注。

“伽利略”号飞船

20世纪70年代发射的“先驱者”号和“旅行者”号飞船，使人类对木星的认识发生了一次飞跃：木星的强烈辐射和巨大磁场、频频的闪电和3万千米长的极光、形如太阳系般的众多卫星（尤其是有活火山的木卫一）、宽大而暗黑的光环等。

然而那毕竟是一些“路过”性的访问，距离较远而又行色匆匆；图像的清晰度较差，数据也欠全面，致使许多木星的奥秘尚未被揭开。因此，为了对木星进行新一轮的考察，美国宇航局已于1989年10月18日，通过“阿特兰蒂斯”号航天飞机发射了专门的探测器——“伽利略”号行星际飞船，它是迄今已发射的最复杂最先进的探测器。

“伽利略”号由探测器和轨道飞行器两部分组成。前者的主要任务是实地考察木星的大气和云层。在它“深入虎穴”的60分钟里，将先后测量木星大气层的温度、压力和大气构成，并穿越木星大气中的氨冰云、氢硫铵云和水冰云层，直至被深层大气的巨大压力压扁而殉职。

轨道飞行器中的自转部分主要研究木星的磁层，而非自转部分则同时考察木星和伽利略卫星。为此，在它预定的绕木星11圈的行程中，每转一圈都要与一颗伽利略卫星作近距交会，最近时只有几十千米，可辩明30～50米大小的表面细节。

航天母舰的种类

我们所熟悉的称霸海域的当然要算航空母舰了。有了航空母舰，各种飞机便可以从海上起飞，去完成战斗任务。航空母舰虽然具有多种战斗能力，但只能使飞机飞向天空，不具备使飞机进入太空的能力，于是，大胆的军事家们想到了研制“航天母舰”。

“航天母舰”并非神话。世界各军事大国都投入大量资金对“航天母舰”进行研究，并取得了进展。目前，“航天母舰”设想方案大致有以下几种：

宇宙飞船型航天母舰。这是航行在离地面36000公里的地球同步轨道上的一个巨大宇宙飞船。它的组成部分有包括四架航天飞机、两艘太空轮船、一个轨道燃料库和一个太空补给站的“航天舰队”。航天飞机可在航天母舰上自由起飞与降落；太空燃料库、太空补给站和航天母舰对接，在供应燃料后自行脱离。航天飞机还可以从航天母舰上往返地面，从而大大扩大了飞机的活动空间。

一个航天母舰也等于一个庞大的武器库，它不仅装配有导弹、火箭，还拥有定向束能武器。这种武器靠加速器射出高速电子、质子和重离子等带电离子流，一旦攻击目标中的要害部位，可使其软化、变形、穿透、烧毁等。

操纵航天母舰的是由几百名宇航员组成的“航天大军”。他们的指挥部设在航天母舰上，其他人员则分散于各个航天飞行器上，在太空训练与作战，形成一支神力无比的“天军”。

飞艇型航天母舰。美国科学家设计的飞艇型航天母舰是一个巨型飞艇，长2.4公里，飞艇艇壁由先进的蜂窝状复合材料制成，厚度3米。在飞艇顶部设有可供直升机和短距离起降飞机的跑道，底部是一个巨大的屏幕。飞艇由160部发动机推进，时速可达160公里，所用电源由汽轮发电机、太阳能板和一套热电转换系统联合提供。飞艇内充入的是氦气，十分安全。为了便于飞艇航天母舰与地面联系，在母舰上配有6艘小飞艇，它们均可与母舰连接与分离，小飞艇作为母艇与地面的联系工具，用于运输人员与物品。

飞翼型航天母舰。飞翼是一种无机身、无尾翼，仅有机翼的飞行器，其结构简单，飞行阻力小，载重量很大。于是，有的科学家建议利用空中若干个飞行的飞翼在空中对接而形成“航天母舰”。

从同一机场或不同机场起飞的若干个飞翼，在指定空域进行快速空中对接，连接成一个大“飞翼”。大飞翼的规模可根据军事需要，并按照人们预先选定的最佳航线，在空中长期飞行，航天飞机可以在其上起飞与降落。

地球航天母舰。在地球上起飞的飞行器要想飞往太空，就必须设法克服地心引力。而如果把机场建在靠近赤道的纬线上的话，飞行器的速度就会提高许多，这是因为在纬度为零的情况下，航天飞行器的速度等于火箭速度加上地球自转速度。

于是人们想到在赤道附近国际海域建造一条大吨位的、能发射航天飞行器的军舰，实际上这就是一种航天母舰。这个系统包括航天母舰、专家和其他人员居住、生活用的拖船以及负责供给和护卫的船只。在地球上建造航天母舰，无论从技术与经费上讲都比利用航天飞行器建造航天母舰可行得多，只不过它受地域条件限制罢了。

神舟一号顺利飞天

1999年11月20日6时30分，酒泉卫星发射控制中心指挥大厅里传来零号指挥员的声音：“1分钟准备！”

零号指挥员开始读秒：“10、9、8、7……3、2、1，点火！”

橘红色火焰从火箭尾部急速喷射出来，伴随着震耳欲聋地巨大轰鸣声，火箭携带着“神舟1号”飞船迅速升空，呼啸而去。发射场上，观看人群发出激动欢呼声。

程序转弯！

火箭起飞12秒！

一切正常！

逃逸塔分离！

助推器分离！

一级火箭分离！

调度员的声音回荡在空旷的发射场上。他每报告一个信息，发射场上就响起一次欢呼。

突然间，大屏幕下面的一组数据跳变不停。前方一个测控站传来的数据显示：

火箭飞行速度急速下降！

专家席上一排人齐刷刷地站起来，紧张地看着大屏幕。首长席上，一个个都瞪大眼睛，指挥大厅里似乎能听见心跳的声音。专家们快速地思考着各种可能的原因。

大家正在万分焦急的时候，北京航天指挥控制中心传来消息：

船箭正常分离，火箭反推点火！

青岛站完成双向捕获，飞船准确入轨！

指挥大厅里顿时沸腾起来，大家相互握手祝贺，许多参加研制试验的老专家热泪纵横。

飞船入轨，运载火箭系统的人员已经完成了任务，相关的人员都到外面的发射场上庆贺去了。

此时此刻，“神舟”飞船总设计师戚发轫心头的压力却越来越重。飞船首次飞行的任务还没有结束，如果飞船不能安全返回到指定的着陆区，飞船飞行就不能算成功。

此时，首次试飞的成败关键，全压在戚发轫肩上了。发射活动一结束，王礼恒、张庆伟、戚发轫、袁家军等人便乘专机从酒泉发射场来到北京航天指挥控制中心，观看飞船第十三圈变轨的情况。

然而飞船飞行到最后一圈，又出现了一个让人揪心的场面：在渭南测控站对飞船轨道进行修正的数据指令注入不成功；在青岛站注入，还是不成功；到日本海上空时，通过“远望二号”测量船注入数据，仍然没有成功。

整个指挥大厅的人紧张得全站了起来。

飞船副总指挥刘济生与工作人员很快算出结论，如果修正指令注入不了飞船，飞船返回舱落点会偏离预定落点40千米。

必须进行调整！否则“神舟”飞船首次试飞的成绩就要大打折扣。

留给“远望3号”的时间只有短短3分钟，如果这3分钟之内指令还是无法输入，就再也没有挽回的余地了。

飞控人员将原来第一条指令删除，抢发修正指令，可就是删除不了。

时间一秒一秒地过去，不知试了多少次后，终于在最后几秒钟注入成功。

飞船的精确返回有保障了，大厅里顿时再次沸腾。

“神舟一号”飞船返回舱成功着陆后，飞船系统的狂欢节来到了，不管前方、后方，鞭炮都拼命地响起。

中国的载人航天工程，终于迈出了实质性的一步。在第二天的报纸上，中国“神舟一号”发射成功的消息登载了出来。

时刻关注中国载人航天工程的一些国家得知中国第一艘宇宙飞船成功飞行的消息后，纷纷发表评论：

中国已经掌握了载人航天技术。

中国将成为世界航天领域新的力量。

……

1999年11月23日，在太空飞行十四圈，经过了飞行考验的“神舟一号”飞船返回舱被运送到北京。

中国“神舟一号”发射成功了，中国还会继续发射“神舟二号”、“神舟三号”、“神舟四号”……中国的“神舟一号”终于成功地飞上了蓝天，并实现了回收。

神舟七号实行太空行走

2008年9月25日，发射区进行了“负8小时”之前的最后一次加电检查，这也是继飞船、火箭系统分别进行加电检查后，飞船、火箭联合进行的一次全面体检。

发射区紧急关机检查是对火箭点火后进行的一次各系统状态的功能检查，主要是考验火箭点火后出现故障的应急处理能力，这也是加电检测的主要内容之一。

正在现场指挥的中国载人航天工程副总指挥张建启告诉记者说：“按照老百姓的话讲，这叫‘健康检查’。”

傍晚时分，航天员公寓问天阁里气氛庄重热烈。17时30分许，航天员出征仪式在问天阁举行。

问天阁外，送行的人群鼓掌欢呼。随后，3名航天员列队请示出征。

随着常万全一声命令：“出发”，航天员们向送行的人群挥手致意，登车前往发射场，进入飞船作最后的准备。

发射场上，108盏聚光灯将发射场区照得亮如白昼，58.3米高的船箭组合体，和105米高的发射架散发出水晶般的光泽。

20时10分，距“神舟七号”飞船预定发射时间，还有整整1个小时。

执行我国第三次载人航天飞行任务的航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏，已进入“神舟七号”飞船的返回舱。这是“神舟”飞船第一次迎来3名乘客。

从酒泉卫星发射中心到北京航天飞行控制中心，从内蒙古四子王旗主着陆场到远在大西洋的“远望三号”航天远洋测量船，以及神州大地上所有在电视机前期待的人们，都在等待又一个辉煌时刻的来临。

此刻，雷达、光电望远镜、高速摄像机，发射中心分布在大漠中各点号的30多台光测、遥测、雷测设备，一齐对准了发射架方向。

在地球另一侧的南大西洋，一轮红日正从海平面上跃起。“远望三号”远洋测量船上巨大的雷达天线，对准了东北方向。

与此同时，分布在太平洋、印度洋上的另外4艘远洋测量船上的“千里眼”全都拭目以待。

离发射还有40分钟，发射塔第八层固定平台操作阀箱前，操作手冯仰辉在测试发射站副站长王军的指挥下，将塔架控制开关向右旋转90度，接着按下启动泵。

环抱着火箭的第三组平台开始旋转，30度、90度、180度。乳白色的船箭组合体完全展露在眼前，灯光下，整流罩上的五星红旗图案格外醒目耀眼。

随后，指挥传来“15分钟准备！”的指令。

紧接着，44岁的飞船总装工人孙占海，向3位航天员挥了挥手，说：“祝你们好运！”稳稳地从外面关上飞船返回舱舱门，接着又关上轨道舱舱门。

与此同时，塔台上人员全部撤离。完成了飞天前一切准备的3位航天员，静静地躺在距离地面50多米高的返回舱内。

指挥中心的大屏幕显示，中间座椅上的翟志刚伸出双手，分别与左边的刘伯明、右边的景海鹏，紧紧地握了一下。

随后，发射进入“5分钟准备！”3位航天员再次检查调整束缚带，关闭面窗，镇定地等待飞天时刻的到来。

39岁的郭忠来第一次担任“神舟”发射的0号指挥员。在郭忠来的面前，并排摆放着5个话筒，即广播话筒、对上话筒、对下话筒、天地主话筒、天地备话筒。

0号指挥员的权利在于，即使是在发射准备的最后一秒钟，一旦出现意外情况，0号指挥员也有权中止发射。

“5、4、3、2、1——”随着0号指挥员郭忠来清晰有力的倒计时口令，所有人都屏住了呼吸。

“点火——”控制指挥徐文西迅速抬起右臂，果断地按下那颗大拇指大小的红色按钮。

1500米外的移动发射平台上，一股橘红色的火焰从“长征二号F”型火箭底部猛地喷射出来。

发射中心指控大厅内，灯火通明。墙面上两块实时直播发射场景的巨大电子显示屏，瞬间被红黄色的烟雾填满。在一排排闪烁着的计算机屏幕前，上百名科技人员目不转睛地注视着不停跳动的各种数据。

1，2，3，4，足足4秒钟时间，火箭仍稳稳地坐在发射平台上，等待，让人透不过气来。480吨重的火箭，似乎压在每一个人的神经上。

紧接着下一秒，巨大推力开始托着火箭徐徐升起。火箭底部喷出的几千度高温的烈焰，在几秒钟内就将导流槽中数百吨水变为蒸汽。

烈焰与蒸汽被压迫着从左右两侧的槽口喷薄而出，随即如同巨大的蘑菇云腾空而起。

高达数十米的烈焰，一刹那，将整个戈壁辉映得如同白昼。

酒泉航天指挥控制中心大厅内，航天员系统副总设计师黄伟芬目不转睛地盯着面前的计算机。

屏幕上的数据显示，3位航天员一切生理参数均在正常范围内。

巨大的呼啸声骤然而至，似炸雷滚过，如天崩地裂。数千米外观摩席上的观众，同时感受到了滚烫的气浪和耳膜的强烈震动。

至此，“长征二号F”型火箭开始了它的第七次飞行，也开始了“长征”火箭家族的第一零九次飞行。

12秒，火箭的尾部像被什么力量拽了一下，高速飞行的箭体向着东南方向微微拐了一个弯。

随后，火箭越飞越快、越飞越远，渐渐成了夜幕中的一个亮点。

与此同时，相当于5倍自身体重的过载压力，把翟志刚、刘伯明、景海鹏重重地压在座椅上。3位航天员，蜷曲着双腿，如同安睡在母亲子宫中的胎儿。

火箭飞行正常！

跟踪正常！

遥测信号正常！

潮水般的数据源源不断地涌向指控中心。

发射场各测站的光学、红外、遥测设备，太原、渭南、青岛的测控站，分布在三大洋上的5艘“远望”号测量船，接力般把测控数据实时传来。

从载人航天工程总指挥常万全，到成千上万的普通航天人，全都紧盯着“神舟七号”那向着天边延伸的航迹。

与此同时，位于内蒙古中部草原四子王旗的主着陆场，和酒泉附近的副着陆场同时启动。

在东风、银川、榆林、邯郸各个陆上应急搜救点，救生大队大队长刘涛和几百名同事已经携带救生装备，坐在已经启动的直升机和特种车辆里。

发射基地的广播里，好消息一个接一个传来：

120秒，“逃逸塔分离”，这意味着火箭和飞船越过了最为危险的上升段前两分钟。

138秒，“助推器分离”，火箭进入52公里高空，捆绑在箭体上用以增加推力的4支小火箭完成了使命。

159秒，“一、二级分离”，在飞过平流层和中间层之后，火箭芯一级自动脱离，芯二级就要和飞船一起接近大气层的边缘。

198秒，“整流罩分离”，火箭已经飞出稠密的大气层，神舟七号在太空中露出自己的真面目，飞船不再需要整流罩的保护了。

随后，“神舟七号”报告：“舷窗打开！”当听到从110公里的高空中传来翟志刚清晰的报告声，酒泉卫星发射中心指控大厅内，顿时响起一片掌声。

等待入轨几分钟的时间，是如此漫长，又是如此短暂。578秒，火箭将飞船送到近地点200公里、远地点350公里的椭圆轨道入口。

在短短的不到10分钟时间内，翟志刚和他的两名战友体会到了从超重到失重的过程。

遥测信号显示，3位航天员的血压、心跳等一切生理指标正常。

“船箭分离！”当郭忠来大声报出这一喜讯时，指控中心大厅内凝固的空气一下子沸腾起来。

76岁的载人航天工程原总设计师王永志和51岁的时任总设计师周建平，紧紧拥抱在一起。

21时26分，停泊在太平洋的远望五号测量船捕获飞船信息。飞船的舱内图像清晰地显示在指控中心的大屏幕上。

3位航天员表情沉稳。翟志刚报告：

“神舟七号”感觉良好！

21时33分，载人航天工程总指挥常万全宣布：

“神舟七号”飞船已经进入预定轨道，发射取得成功！

顿时，欢笑声和喜庆的爆竹声，回荡在戈壁滩的夜空。东风航天城变成了不夜城。

2008年9月27日，按照“神舟七号”飞行计划，是航天员出舱活动的日子。

早在前一天，航天员们就开始了准备工作。“神舟七号”在轨飞行第九圈起，航天员翟志刚、刘伯明进入轨道舱，开始对舱外航天服进行组装和检测。

飞船发射时，舱外航天服是打包固定在轨道舱壁上的，“穿衣”首先要启封、组装并进行测试。

这是一个非常复杂的工作，仅“启封”项目就分为21个操作单元，像“解开舱外服的包装物”单元又包含了12个大步骤，每个步骤还有数十个动作。

我国的“飞天”舱外航天服与俄罗斯“海鹰”舱外航天服的组装及测试是交替进行的。

组装过程中，航天员头戴耳机和头灯，身着蓝色的舱内工作服，在“飘浮”中一人操作，另一人读操作手册进行确认。这个过程长达10个小时，在此期间，两位航天员“抽空”吃了些即食食品。

“钻”进服装后，航天员进行了服装尺寸调整、气密性检查和全性能测试。测试结果显示：一切正常。

26日晚，两件舱外航天服组装检测完毕。翟志刚穿着我国研制的“飞天”舱外航天服，第一次在茫茫太空中的“神舟七号”轨道舱内亮相。

随后，身穿纯白色“飞天”舱外航天服的翟志刚和身穿米白色“海鹰”舱外航天服的刘伯明，在活动空间不足5立方米的轨道舱内来回“飘荡”，进行了移动训练和设备模拟操作训练。

虽然穿上舱外航天服的航天员显得有些“臃肿”，但他们的动作仍然称得上灵活。

轨道舱的画面，是由安放在舱内的摄像机记录下来的。画面中，摄像机镜头旁一面五星红旗分外引人注目。

训练持续了1小时左右，两位航天员把整个在轨准备和舱外活动预演了一遍。之后，他们进行了几个小时的休息。

虽然航天员在地面上已接受了大量出舱活动的相关训练，但地面上的失重水槽等设备是不能完全模拟出太空失重、真空等综合状态的。

因此，在正式执行出舱任务前，航天员需要进行在轨训练，体验失重状态下移动和操作的特点，同时还要找好开舱门的位置和手脚的着力点。

训练虽然重要，但运动量不能太大，以防患上空间运动病。

27日中午，航天员开始出舱与过闸准备，把轨道舱里不能耐受低压的物品转移到返回舱。

“神舟七号”的轨道舱既是航天员的生活舱，又是航天员出舱活动的“过渡”地带即气闸舱。稍后进行的泄压行动，需要把轨道舱里的气压降到与舱外真空接近的状态，所以在泄压前，航天员要做的第一件事就是“搬家”。当然，在“搬家”完成后，返回舱与轨道舱之间的门必须关上，否则，返回舱也成了真空、低压的“太空舱”了。

这些物品包括：食品、供水器、饮水嘴、尿液储箱管路、手持摄像机、医学检查用的血乳酸仪等。

几位航天员把这些物品妥善打包后，传递到返回舱，并捆绑固定好，随后关上了轨道舱与返回舱之间的舱门。

此后，只见留守在返回舱内的刘伯明身边，“堆”满了各种颜色的包裹。

当遥测信号再次搜索到“神舟七号”时，翟志刚、刘伯明将“飞天”与“海鹰”舱外航天服穿戴完毕。与上次试穿相比，这次穿着用了更短的时间。

之后，他们对舱外航天服和舱载对接系统的气密性进行了检查。自此，舱外航天服进入“实战”，即将辅佐航天员执行出舱任务。

舱内摄像机自下而上，“扫描”着身穿“飞天”的翟志刚。在他头顶，是通向太空的轨道舱舱门。

穿好舱外航天服之后，地面需要对航天员的生命体征和体能情况等进行测定。如果没有运动病且体能状态好，航天员就可进入下一步程序。

两位航天员打开轨道舱泄压阀，启动舱外航天服加压系统，并开始吸氧排氮。

在舱外航天服加压的过程中，轨道舱慢慢泄压。其间，航天员需要吸氧排氮。航天员吸入纯氧约半个小时后，可置换完血液里的氮。

这期间，由“远望五号”测量船传回的画面显示，在这一期间，身穿“飞天”的翟志刚扶住舱内扶手，一直静静“站”在轨道舱内。

地面不时提醒两位航天员，在吸氧排氮期间要“注意深呼吸”。

16时11分，医学确认中，翟志刚、刘伯明分别报告：“感觉良好。”随后，航天员向地面报告：轨道舱完全泄压。

泄压完成之后，航天员穿着舱外航天服站在舱内接近零压力的环境下，已经相当于站在舱外的太空环境中。

轨道舱气压由70千帕泄至2千帕时，舱外航天服转入完全自主供氧和冷却。此时，舱外航天服里的压力是40千帕左右，轨道舱则逐步接近真空。

16时34分，地面下达出舱指令。翟志刚“浮”到轨道舱舱门附近，伸手转动舱门手柄。圆圆的舱门很像一只井盖，舱门手柄则像表盘上的指针。

开门，这个普通人曾做过千百次的动作，在太空里颇费了一番“周折”。

轨道舱舱门重约20公斤，有170多个零部件，门体为铝合金材料，机件为钛合金材料，通径为850毫米。

航天员开关门的时候，转动750毫米长的开关手柄，力通过机件传到中心主轴上，再放大到门框的压紧锁块上，从而实现门的开关。

门框上装有3个压紧开关。如果轨道舱泄压不充分，舱内外压力差过大就会导致舱门打不开。

为此，压紧锁块上专门设计了突出物，当航天员转动手柄60度的时候，突出物把舱门顶起一条肉眼看不到的缝隙，待空气泄尽，再继续旋转手柄，舱门就打开了。

如果还不能打开，有一根L形的舱门辅助工具，异常情况下可以用它当撬杠开舱门。

没有着力点，翟志刚一手握住身旁的扶手，一手去拉舱门，隐约传来他用力时的喘息声。

多次“使劲儿”，舱门终于打开一条缝，神舟飞船第一次向宇宙敞开大门。一道明亮的蓝光照进舱里，把半个轨道舱也染成了天蓝色。太空，在国人面前豁然敞开。

随后，翟志刚探出上身，挥手致意，手臂上黄底红字的“飞天”标志十分醒目。

先探进太空的，是翟志刚的左手。他握住一只安全系绳的挂钩，把它挂在了舱门附近的出舱扶手上。

这中间，还有一次小小的“插曲”：地面测控人员报告“仪表显示轨道舱火灾”，留在轨道舱的刘伯明迅速检查了船舱，回复：“没有检测到火点。”

出现火警，最后被证明是一场虚惊。一个感烟探测器，在真空环境下失效了，于是传感器发出了高电频信号，显示为出现了火警。

实际上，当时轨道舱处于真空状态下，没有氧气，是不可能发生火灾的。

虽是一场虚惊，却让所有人倒吸了一口凉气。然而，舱外的翟志刚动作始终镇静稳健。

随后，翟志刚用洪亮的嗓音，说出了我国航天员进入太空后的第一句话：

“神舟七号”报告，我已出舱，感觉良好。“神舟七号”向全国人民、全世界人民问好！

翟志刚全身已“飘”在太空里。他左手抓住出舱扶手，右手接过刘伯明送上来的一面小小的红旗，向着太空挥舞起来。

此刻，指控大厅又响起一阵热烈的掌声和欢呼声。鲜红的旗帜、雪白的“飞天”、银色的飞船、深黑色的太空，构成一幅绝美的图画。

把国旗送回舱里，翟志刚继续“行走”。他两手交替攀住扶手，缓缓移动，身体几乎“倒立”在飞船上。

其间，粗粗的电脐带缠挡在了翟志刚两腿之间。他用力固定住身体，两腿轻轻踢动，顺利绕过了电脐带。

太空中不一定力气大就能“干活”。对航天员来说，身体没有任何可以依靠的发力点，只能在安全系绳挂钩的帮助下，通过手在飞船舱壁把手上位置的改变来实现身体的移动。

全部过程中，翟志刚动作十分轻柔、镇定，没有和飞船发生任何撞击。

翟志刚在太空中挥动的国旗，是参加“神舟七号”任务的上百名科研人员一起绣成的。

20分钟后，测控中心命令翟志刚返回轨道舱。与出舱相比，回舱过程似乎要简单些。翟志刚两手攀住飞船扶手，两脚探进了船舱。

反复试了几次，他找到了合适的角度和着力点，把第一根安全系绳解开。此后的第二根安全系绳就顺利得多，几乎是一眨眼间，他就解了下来。

随后，他试着把身体连同那个硕大的背包“塞”入船舱。微微调整了几次，他很快通过舱门，随即缓缓“沉”入了“神舟七号”轨道舱。

透过打开的舱门向外望去，可以看到一片白色、蓝色、绿色交错的晶莹纹理——这就是太空中美丽的地球。

17时零分35秒，翟志刚关闭舱门。当航天员返回轨道时，必须确定舱门密封严实，安装在门框上的舱门快速检漏仪在十几分钟就能判断出舱门是否关闭完好。

舱门检漏进行了10分钟左右，航天员又关上泄压阀、打开复压阀。轨道舱与舱外服顺利升压。确认安全后，航天员脱下了舱外服。这时，飞船渐渐飞出阳照面，太阳变成了地球边缘一盏金色的明灯。

不久，太阳渐渐沉入地球背后，地球边缘被镶上了一道明亮的光边，随着飞船的运行，光边渐渐黯淡，最终与地球的身影一起，消失在黑暗的茫茫太空。至此，“神舟七号”出舱活动任务圆满结束。

9月26日，应用系统常务副总设计师赵光恒宣布：航天员出舱活动结束后，“神舟七号”飞船将于27日，实施伴星释放，小卫星释放后多天多次变轨，逐步逼近，最终形成围绕轨道舱的绕飞。

赵光恒说，航天员回到舱内后，地面遥控发出释放指令，包带解锁，伴星由弹簧机构推出进入既定轨道，开始第一阶段定向观测任务。

利用太阳方向和地磁信息，伴星实时解算目标方位，并控制相机对飞船定向，首先进行彩色视频观测。

然后，宽视场相机每3秒获得一幅飞船静态图像，经高效压缩后存储。随后，伴星逐渐远离飞船，切换到窄视场相机，继续从多角度获取飞船在轨运行图像。

20分钟观测任务完成后，伴星从对飞船定向转为对地定向，在测控站上空将存储图像下传地面。

返回舱返回后，轨道舱仍然在轨飞行。此时，伴星飞行在其后方100多公里的共面轨道上。

北京时间27日19时24分，“神舟七号”搭载的伴飞小卫星成功释放。这是我国首次在航天器上开展微小卫星伴随飞行试验。

伴飞小卫星释放后，以缓慢速度逐渐离开飞船，并对飞船进行摄像和照相。

之后，存储图片通过测控网传回地面。并最终实现围绕轨道舱飞行。从卫星释放到实现伴飞，预计在10天内完成。

伴飞小卫星安装在“神舟七号”飞船轨道舱前端。此前，飞船升空后，北京飞控中心对卫星的运行状况进行了严密监视。

当日早些时候，北京飞控中心通过发送遥控指令和注入数据，逐步实施对星上部分设备加电、星上飞行程序设置和卫星释放准备程序启动等动作。

有关专家表示，这次试验的成功将为大型航天器的在轨故障诊断和安全保障奠定基础。

其后，北京航天飞行控制中心对伴飞小卫星进行了持续跟踪测轨，确定了精密轨道参数，制定了“多天多次变轨，逐步逼近绕飞”的控制策略。

中国科学院光电研究院研究员顾逸东说，作为“神舟七号”载人航天应用方面的一项新技术试验，即伴随飞行的试验，到现在为止进行得还是非常成功的。

顾逸东还介绍，开展伴随卫星的试验，一方面是为以后的应用开拓一个新途径。

小卫星的伴随，比如说空间站或者空间实验室，可以延伸大的飞行器的功能。

此外，伴飞卫星的试验又可以对大的飞行器，比如为空间实验室和空间站进行服务，比如观测外表检查可能的损伤，来对大飞行器进行服务。

顾逸东还表示，中国下阶段将开展空间飞行器的交会对接，这也是载人航天工程当中一项关键性的技术。

这个小卫星将为交会对接提供一些经验、打下一些基础，包括地面系统对两个飞行器的轨道控制进行指挥、组织以及轨道预报等基础性的工作，对交会对接是有很重要的借鉴意义的。

针对“神舟七号”任务中释放伴飞小卫星是否有潜在的军事意图的提问。

顾逸东介绍，在20世纪90年代初期，俄罗斯的和平号空间站和德国合作，也释放了一个伴飞卫星，对和平号空间站进行检查和诊断，进行绕飞实验。

美国的航天飞机航天员曾经用手释放过微小卫星，同时用搭载筒来释放科学实验的小卫星。去年，日本的月球探测卫星释放了两个伴飞卫星。

顾逸东表示，不出他们这个有没有什么军事目的，相信他们完全是和平科学研究的目的，我们也是同样的。

9月27日，中国载人航天工程办公室副主任、载人航天工程新闻发言人王兆耀在发布会上表示，根据飞行安排，“神舟七号”将于28日傍晚返回地面。

与此同时“神舟七号”主着陆场回收准备工作全部就绪。据悉，主着陆场28日气象条件良好，没有影响飞船回收的恶劣天气。

28日这天，四子王旗主着陆场上空风和日丽，能见度相当好，视野开阔。

担任搜救回收“神舟七号”飞船任务的车队，已从四子王旗乌兰花镇出发，正在向主着陆场进发。主着陆场地面搜救分队也正向飞船理论落点开进。

随后，“神舟七号”返回舱舱门已经关闭，“神舟七号”正式做返回准备。3名航天员开始穿舱内压力服，并将返回控制数据将输入飞船。

不久，随地面搜救分队已抵达“神舟七号”飞船预定着陆地域，将对飞船着陆进行现场报道。各测控站点进入“神舟七号”飞船返回跟踪的10分钟准备。

随后，“远望三号”测量船捕获飞船。航天员身穿压力服，面窗已关闭，在座椅上将自己固定好。

16时47分，当飞船绕地球运行最后一圈时，飞临南大西洋海域上空时，在那里待命的“远望三号”航天测量船向飞船发出了返回指令。

飞船随即建立返回姿态，返回舱与推进舱分离，制动发动机点火，开始从太空向地球表面返回。

与此同时，主着陆场6架搜救直升机全部起飞。在草原的凉风中，300多名搜救人员和多台特种车辆，静静地等候在理论落点的四周，来自陆军航空兵部队的6架直升机也起飞在预定空域等候。

在北京飞控中心大屏幕上看到，飞船推进舱的摄像头传回的画面显示，飞船距离地球越来越近。

北京航天飞行控制中心向各测控点发出落点预告。飞船飞过印度洋上空，向祖国飞来。

飞船推进舱和返回舱成功分离。搜救直升机到达指定空域，在空中待命。天气良好。北京飞控中心第二次通报飞船返回落点。

随后，“神舟七号”飞船飞入我国上空进入黑障区。黑障区是飞船再返回大气层后无线电信号中断的飞行区段，离地80公里到40公里。几十秒后飞船飞出黑障区。

着陆场上，搜救人员在直升机内举牌提示：搜救开始。飞船主降落伞打开。

与此同时，在北京飞控中心指挥大厅大屏幕上显示，“神舟七号”飞船返回舱正向地面轻轻飘落。

北京飞控中心第三次预报飞船返回落点。几十秒后，主着陆场已经看到飞船返回舱。地面搜救人员目视返回舱徐徐下降。

北京时间28日17时37分，“神舟七号”飞船返回舱成功降落在内蒙古中部预定区域。顿时，北京航天飞控中心指挥大厅里一片欢腾。

随后，搜救直升机在飞船返回舱旁降落。搜救人员赶到“神舟七号”降落现场。返回舱舱盖打开。搜救人员报告：返回舱外观正常，按程序打开舱盖。

航天员身体状况良好。航天员开始出舱，以舱内适应地球重力环境。医监医保人员检查表明，航天员身体状况良好。

航天员翟志刚出舱。航天员刘伯明正在出舱。航天员景海鹏正在出舱。3名航天员全部出舱。

随后，3名航天员接受完体检，乘坐直升机离开着陆场，飞往呼和浩特。

18时28分，北京飞控大厅，中国载人航天工程总指挥常万全宣布，宣布：

“神舟七号”载人航天任务圆满成功。

2008年9月29日8时30分许，搭载航天员的飞机抵达西郊机场。航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏下飞机后，向中央军委领导报告任务执行情况。

工业和信息化部党组副书记、副部长苗圩代表工业和信息化部，出席在北京西郊机场中央军委组织的迎接“神州七号”航天员活动。

中央军委领导向航天员表示祝贺，并寄予殷切希望。最后，参加活动的领导与航天员及其家属合影。

中国载人航天工程有关负责人表示，“神舟七号”载人航天飞行圆满成功，是我国载人航天工程继“神舟五号”和“神舟六号”载人航天飞行之后，又一重大跨越。

这标志我国已成为世界上第三个独立掌握空间出舱技术的国家。这次飞行任务的成功实践表明，我国载人航天工程总体技术水平得到全面提升，运载火箭和飞船系统技术性能安全可靠。

同时，也表明飞船发射、测控、返回技术更趋成熟，空间应用技术成果显著，舱外航天服研制取得重大突破，航天员已具备空间出舱完成科学试验任务的综合能力。

这次飞行任务的圆满成功，为实现我国载人航天工程“三步走”发展战略，建立短期有人照料的空间实验室、开展一定规模的空间应用研究进而发展我国空间站，奠定了坚实的科研和技术基础。