第20章 航天飛行器科技大觀(1)(1 / 3)

載人航天器的分類

載人航天是指人類駕駛和乘坐載人航天器在太空從事各種探測、試驗、研究、軍事和生產的往返飛行活動,其目的在於讓人類更好地認知整個宇宙。

載人航天器能突破地球大氣的屏障,克服地球引力,把人類的活動範圍從陸地、海洋和大氣層擴展到太空,使人類能更廣泛和深入地認識地球及其周圍的環境,更好地認知整個宇宙,並充分利用太空和載人航天器的特殊環境從事各種試驗和研究活動,開發太空及其豐富的資源。

根據飛行和工作方式的不同,載人航天器可分為載人飛船、空間站和航天飛機三類。

載人飛船是能保障宇航員在外層空間生活和工作、執行航天任務並返回地麵的航天器。

它運行時間有限,是僅能一次使用的返回型載人航天器。載人飛船可以獨立進行航天活動,也可作為往返於地麵和空間站之間的“渡船”,還能與空間站或其他航天器對接後進行聯合飛行。飛船容積較小,受到所載消耗性物資數量的限製,不具備再補給的能力。

載人飛船用途很多,主要包括進行近地軌道飛行,試驗各種載人航天技術,如軌道交會與對接和宇航員在軌道上出艙、進入太空活動等;考察軌道上失重和空間輻射等因素對人體的影響,發展航天醫學;進行載人星際飛行;為空間站接送人員和運送物資;進行軍事偵察和地球資源勘測;進行臨時性的天文觀測等。

蘇聯於1961年4月12日發射了世界上第一艘“東方號”載人飛船,後來又相繼發射了“上升號”飛船和“聯盟號”飛船。“水星計劃”是美國1958年開始實施的第一個載人航天計劃。1969年7月21日,美國成功發射阿波羅域號登月飛船,人類載人航天和空間探索取得重大突破。

空間站與載人飛船相比,具有容積大、載人多、壽命長、可綜合利用的優點,是發展航天技術、開發利用宇宙空間的基礎設施。1971年,蘇聯發射了第一個空間站禮炮號,標誌著人類航天技術進入新的階段。迄今俄羅斯已經發射了三代共8艘航天站。

航天飛機是美國繼“阿波羅”之後的又一項龐大航天計劃。這個計劃的主要優勢在於:技術上有創新,有利於保持美國的技術領先地位;用途廣泛,可滿足軍民兩方麵發射、修理和回收衛星以及運送人員、物資等需要;可多次重複使用,能顯著降低運載成本。

美國從1972~1981年集中大量財力研製航天飛機,經過近10年的努力終於研製成功並投入使用。1981年,美國發射了世界上第一架航天飛機-哥倫比亞號,接著又相繼研製了“挑戰者號”“發現號”“亞特蘭蒂斯號”和“奮進號”航天飛機(1986年“挑戰者號”、2004年“哥倫比亞號”相繼失事)。

宇宙飛船的類型

宇宙飛船是一種運送航天員或貨物到太空、並安全返回的航天器。它一般可載2~3名航天員,在軌運行時間通常為幾天到半個月,能基本保證航天員在太空短期生活並進行一定量的工作。宇宙飛船經過五十多年的發展,技術日臻成熟,飛船也已發展成為一個龐大的家族。

宇宙飛船除了有載人飛船外,還有貨運宇宙飛船、載人貨運混合型宇宙飛船。若按照飛行任務的不同可分為衛星式載人飛船、登月式載人飛船和行星際載人飛船。

目前用途最廣的是衛星式載人飛船,如中國的“神舟”五號、六號、七號、八號、九號飛船均屬此類。它像衛星一樣在距地麵幾百千米的近地軌道上飛行,飛行速度為第一宇宙速度(7.9千米/秒),根據其結構組成可分為一艙式、二艙式和三艙式3種。一艙式隻有座艙,二艙式由座艙和服務艙組成,三艙式是在二艙式基礎上再增加一個軌道艙。有的還附有氣閘艙、對接機構,但在載人飛船上均配置應急救生裝置。

登月式載人飛船是在兩艙式飛船的基礎上增設一個登月艙而成。當登月飛船進入月球軌道時,航天員可乘坐登月艙在月麵著陸,完成在月麵的任務後再乘登月艙飛離月麵。該種飛船在美國“阿波羅計劃”中已多次使用,並獲得成功。

行星際載人飛船是未來的宇宙飛船。根據發展需要,行星際載人飛船要向這三個方麵發展:一是有多種功能;二是返回落點的控製精度要達到百米級範圍以內;三是返回地麵的座艙經適當修整後可重複使用。據報道,美國珀杜大學研究人員正在研製一種地球與火星之間來回飛行的旅遊星際飛船,它利用太陽、行星及衛星的引力將遊客送到目的地。美國航空航天局還在研製核能動力星際飛船,這種飛船能在2個月內從地球飛到火星,命名為“普羅米修斯計劃”。它自帶小型核能發電機,時速可達到8.7萬千米/小時,這一速度大約是普通航天器的3倍。有了核能航天器,就能用比目前短得多的時間將乘員送到比月球更遠的地方去。美國德克薩斯有一家名為“集體行動”的公司,正在研製一艘有一個足球場那麼大的太陽能飛船,稱之為“人類首架星際飛船”。據資料介紹,該星際飛船的目的地是穿越太陽係進入神秘的銀河係世界去探訪。俄羅斯也不示弱,決心與美國在行星際載人飛船方麵較較勁,2002年12月首次發射了以太陽能為動力的“宇宙1號”飛船,開創了以太陽能為動力的航天器新時代,並計劃研製光子航天器。光子是一種極微小的能量包,既可能是波,也可能是一種粒子,無數光子的反射使飛船受到力量相等的反作用力,從而使光子飛船雖加速比較緩慢,但能持久加速,足以使它在星際快速飛翔。