20世紀70年代，美國研製出第一架航天飛機，它是全新的火箭動力航天運載工具。它主要分3個部分：機身後部裝有3台主發動機的軌道飛行器；裝有液氫和液氧推進劑的外掛燃料箱（5分鍾後脫落），保證主發動機工作；裝有2台可分離的固體燃料火箭發動機（2分鍾後脫落），它們與軌道飛行器主發動機同時啟動，提供初始升空階段的推力。1981年4月12日，人類第一架航天飛機“哥倫比亞”號發射升空。
中國古代的火箭技術傳播到歐洲後，經過改進，逐漸被運用到軍事裝備中。早期的火箭射程近、落點散布大，以後被火炮代替。第一次世界大戰後，隨著科學技術的不斷進步，火箭武器得到迅速發展，並在第二次世界大戰中發揮了威力。
19世紀80年代，瑞典工程師拉瓦爾發明了拉瓦爾噴管，使火箭發動機的設計逐漸完善。19世紀末20世紀初，液體火箭技術開始興起。1903年，俄國的К·E·齊奧爾科夫斯基提出了製造大型液體火箭的設想和設計原理。1926年，3月16日美國的火箭專家、物理學家R·H·戈達德試飛了第一枚無控液體火箭。1944年，德國首次將有控的、用液體火箭發動機推進的V-2導彈用於戰爭。1931年5月，德國科學家赫爾曼·奧伯特領導的宇宙航行協會試驗成功了歐洲的第一枚液體火箭。到了1932年，德國軍方在參觀該協會研製的液體火箭發射試驗之後，意識到火箭武器在未來戰爭中具有的巨大潛力，便開始組織一批科學家和工程技術人員，集中力量秘密研製火箭武器。到40年代初，德國在第二次世界大戰中期，先後研製成功了能用於實戰的V-1、V-2兩種導彈。其中V-1是一種飛航式有翼導彈，采用空氣噴氣發動機作動力裝置；V-2是一種彈道式導彈，采用火箭發動機作動力裝置第二次世界大戰以後，蘇聯和美國等相繼研製出包括洲際彈道導彈在內的各種火箭武器。
中國於20世紀50年代開始研製新型火箭。1970年4月24日，用“長征”1號三級運載火箭成功地發射了第一顆人造地球衛星。1975年11月26日，用更大推力的“長征”2號運載火箭發射了可回收的重型衛星。1980年5月18日，向南太平洋海域成功地發射了新型火箭。1982年10月，潛艇水下發射火箭又獲成功。1984年4月8日，用第三級裝液氫液氧火箭發動機的 “長征”3號運載火箭成功地發射了地球同步試驗通信衛星。1988年9月7日，用“長征”4號運載火箭將氣象衛星成功地送入太陽同步軌道。1992年8月14日，新研製的“長征”2號E捆綁式大推力運載火箭又將澳大利亞的奧賽特B1衛星送入預定軌道。這些都表明火箭發源地的中國，在現代火箭技術領域已跨入世界先進行列，並已穩步地進入國際發射服務市場。
在發展現代火箭技術方麵，中國的錢學森、德國的馮·布勞恩和蘇聯的S.P.科羅廖夫、齊奧爾科夫斯基等都做出了傑出的貢獻。
8．火箭的分類組成與發展現狀
分類與組成
火箭的分類有幾種不同的方法。按照火箭能源的不同，可以分為化學火箭、核火箭、電火箭以及光子火箭等。化學火箭又分為液體推進劑火箭、固體推進劑火箭和固液混合推進劑火箭。按火箭的用途不同分為衛星運載火箭、布雷火箭、氣象火箭、防雹火箭以及各類軍用火箭等。按有無控製分為有控火箭和無控火箭。按級數分為單級火箭和多級火箭。按射程分為近程火箭、中程火箭和遠程火箭等。雖然火箭的分類方法複雜多樣，但其大致結構和工作原理都是很相近的。
如今科研上常用的火箭類型有固態火箭與液態火箭兩種。此外，還有混合火箭——就是用固體的燃料而用液體的氧化劑。隨著科學的發展，現在的運載火箭大多包含了液態部分和固態部分，即在同一個火箭上，可能第一節是固態的，而第二節則是液態的。
火箭的基本組成部分有推進係統、箭體和有效載荷。有控火箭還裝有製導係統。
火箭賴以飛行的動力裝置是火箭的推動係統。其中火箭發動機按其工作性質，可分為化學火箭發動機、核火箭發動機、電火箭發動機和光子火箭發動機等。其中使用比較廣泛的是化學火箭發動機，它是依靠推進劑在燃燒室內進行化學反應釋放出來的能量轉化為推力的。推力與推進劑每秒消耗量之比稱為比衝，它是發動機性能的主要指標，其高低與發動機設計、製造水平有關，但主要取決於所選用的推進劑的性能。火箭發動機的推力，是根據其特點和用途選定的，其大小相差很大，火箭發動機的推力隻有幾微牛；而美國的航天飛機的固體火箭助推器的推力則能大到十幾兆牛。
箭體用來安裝和連接火箭各個係統，並容納推進劑。箭體除要求具有良好的空氣動力外形外，還要求在既定功能不變的前提下，質量越輕越好，體積越小越好。當火箭的起飛質量一定時，若結構質量越輕，則火箭的飛行速度或射程會比較大。
火箭的有效載荷是指火箭能把多少重量的物體成功送到空中。一般運載火箭的有效載荷有人造衛星、飛船或空間探測器等航天器。而火箭武器的有效載荷就是戰鬥部——彈頭。
地麵發射裝置是成功發射火箭最基礎的設施。而地麵發射設備有大有小，小的可手提肩扛，如便攜式防空火箭和反坦克火箭的發射筒；大的如衛星運載火箭，則需有固定的發射場和龐大的發射設施，以及飛行跟蹤測控台站等。
現狀與發展
20世紀50年代以來，隨著火箭技術的迅速發展，它的應用也越來越廣泛。其中尤以各類可控火箭武器(導彈)和空間運載火箭發展最為迅速。從火箭彈到反坦克導彈、反飛機導彈和反艦導彈以及攻擊地麵固定目標的各類戰術導彈和戰略導彈，均已發展到相當完善的程度，已成為現代軍隊不可缺少的武器裝備。
各類火箭武器的發展方向基本上集中在，提高命中精確度、抗幹擾能力、突防能力和生存能力等方麵。此外，反導彈、反衛星等火箭武器也正在研製和發展之中，在地地彈道導彈基礎上發展起來的運載火箭，已廣泛用於發射衛星、載人飛船和其他航天器等。20世紀80年代初，蘇、美兩國已經分別研製出六、七個係列的運載火箭。其中，美國載人登月的“土星”5號火箭，直徑10米，長111米，起飛質量約2930噸，近地軌道運載能力為127噸。蘇聯的“能源”號火箭，起飛質量約2000噸，近地軌道運載能力約為100噸。中國的“長征”2號E火箭，采用了並聯助推技術，不僅提高了運載能力，還為進一步發展更大運載能力的火箭奠定基礎。運載火箭正向著高可靠性、低成本、多用途和多次使用的方向發展，其具體體現就包括可多次往返於太空和地球之間的航天飛機的問世。火箭技術的飛速發展，不僅可提供更加完善的各類導彈和推動相關科學的發展，還將使開發空間資源、建立空間產業、空間基地及星際航行等成為可能。
9．人造衛星
人造地球衛星
宇宙中又很多的衛星，那麼什麼是衛星呢？衛星，是指在宇宙中所有圍繞行星軌道上運行的天體。環繞哪一顆行星運轉，就把它叫做哪一顆行星的衛星。打個比方，月亮圍繞地球轉動，那麼它就是地球的一顆衛星。“人造衛星”則是人類“人工製造的衛星”。科學家用火箭把它發射到預定的軌道，使它環繞著地球或其他行星運轉，以便進行探測或科學研究。圍繞哪一顆行星運轉的人造衛星，我們就叫它哪一顆行星的人造衛星，比如最常用於觀測、通訊等方麵的人造地球衛星。
地球上的物體由於受地球引力的作用，當被拋到空中時一般會重新落回地麵。而拋出時的速度決定著物體飛出去的距離，速度越大距離越遠。牛頓在思考萬有引力定律時就曾設想過，從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次離山腳遠。當發射人造衛星的速度達到一定速度時，它本身就永遠不會落回地麵，而是圍繞地球運轉，這個速度的界限被稱為第一宇宙速度；當然還有第二宇宙速度和第三宇宙速度，以這兩個速度拋出的物體會分別擺脫地球和太陽的引力。不過人類的技術發展到現在雖然能使火箭的速度突破第三宇宙速度，但還沒有能力使人造衛星或其他航天器達到第三宇宙速度，因此人類在宇宙中隻能對太陽係之內的天體進行比較深的研究。
在眾多的航天器中，人造衛星是發展最快，用途和數量都最多的。1957年10月4日蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星。之後，美國、法國、日本也相繼發射了人造衛星。1970年4月24日中國第一次成功發射了東方紅1號人造衛星，截止到2005年底，已經成功發射了近百顆國產人造衛星、6艘飛船和27顆國外人造衛星。
人造衛星的結構組成一般有專用係統和保障係統。專用係統是指與衛星所執行的任務直接有關的係統，也稱為有效載荷。應用衛星的專用係統按衛星的各種用途包括：通信轉發器，遙感器，導航設備等。科學衛星的專用係統則是各種空間物理探測、天文探測等儀器。技術試驗衛星的專用係統則是各種新原理、新技術、新方案、新儀器設備和新材料的試驗設備。保障係統是指保障衛星和專用係統在空間正常工作的係統，也稱為服務係統。主要有結構係統、電源係統、熱控製係統、姿態控製和軌道控製係統、無線電測控係統等。對於返回衛星，則還有返回著陸係統。
人造衛星的任務要求決定著其運行軌道，區分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道，大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞地球飛行的速度快，低軌道和中軌道，高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈，不受領土、領空和地理條件限製，視野廣闊。
當衛星飛行的軌道高度大於35786千米，並沿地球赤道上空與地球自轉同一方向飛行時，衛星繞地球旋轉周期與地球自轉周期完全相同，相對位置保持不變，即地球同步衛星。此衛星在地球上看來是靜止地掛在高空，稱為地球靜止軌道衛星，簡稱靜止衛星，這種衛星可實現衛星與地麵站之間的不間斷的信息交換，並大大簡化地麵站的設備。靜止通訊衛星的用處非常廣泛，大部分的衛星電視信號就是通過這種衛星在地球上傳播和轉發的。
人造衛星的分類
人造衛星按用途區分為科學衛星、應用衛星和技術試驗衛星。人造衛星可用於天文觀測、空間物理探測、全球通信、電視廣播、軍事偵察、氣象觀測、資源普查、環境監測、大地測量、搜索營救等方麵。
①科學衛星的主要用途是進行科學探測和研究。主要包括空間物理探測衛星和天文衛星，用來研究高層大氣，地球輻射帶，地球磁層，宇宙線，太陽輻射等，並可以觀測其他星體。
②技術試驗衛星是進行新技術試驗或為應用衛星進行試驗的衛星。技術試驗衛星主要包括把很多新原理，新材料，新儀器送上天，檢測它們能否使用；將新衛星發射到天上，觀測其性能如何；在把人送上天之前先把動物發射到太空進行試驗等等。
③應用衛星是直接為人類服務的衛星，它的種類最多，數量最大，其中包括：通信衛星，氣象衛星，偵察衛星，導航衛星，測地衛星，地球資源衛星，截擊衛星等等。
10．世界各國首顆衛星發射
蘇聯在1957年10月4號發射人類第一顆人造地球衛星斯普特尼克1號，揭開了人類向太空進軍的序幕，掀起了世界各國研製和發射衛星的熱潮。
美國於1958年1月31日成功地發射了第一顆“探險者”1號人造衛星。該星重8.22公斤，錐頂圓柱形，高203.2厘米，直徑15.2厘米，沿近地點360.4公裏、遠地點2531公裏的橢圓軌道繞地球運行，軌道傾角33°34″，運行周期114.8分鍾。發射“探險者”1號的運載火箭是“丘辟特”四級運載火箭。
法國於1965年11月26日成功地發射了第一顆“試驗衛星”1（A-l）號人造衛星。該星重約42公斤，運行周期108.61分鍾，沿近地點526.24公裏、遠地點1808.85公裏的橢圓軌道運行，軌道傾角34°24″。發射A1衛星的運載火箭為“鑽石，tA號三級火箭，其全長18.7米，直徑1.4米，起飛重量約18噸。
日本於1970年2月11日成功地發射了第一顆人造衛星“大隅”號。該星重約9.4公斤，軌道傾角31°07″，近地點339公裏，遠地點5138公裏，運行周期144.2分鍾。發射“大隅”號衛星的運載火箭為“蘭達”-45四級固體火箭，火箭全長16.5米，直徑0.74米，起飛重量9.4噸。第一級由主發動機和兩個助推器組成，推力分別為37噸和26噸；第二級推力為11.8噸；第三、四級推力分別為6.5噸和1噸。
中國於1970年4月24日成功地發射了第一顆人造衛星“東方紅”1號。該星直徑約1米，重173千克，沿近地點439公裏、遠地點2384公裏的橢圓軌道繞地球運行，軌道傾角68°5″，運行周期114分鍾。發射“東方紅”1號衛星的遠載火箭為“長征”1號三級運載火箭，火箭全長29.45米，直徑2.25米，起飛重量81.6噸，發射推力112噸。
英國於1971年10月28日成功地發射了第一顆人造衛星“普羅斯帕羅”號，發射地點位於澳大利亞的武默拉火箭發射場，運載火箭為英國的黑箭運載火箭.近地點537公裏，遠地點1593公裏。該星重66公斤，主要任務是對各種新技術和新發明進行試驗，例如試驗一種新的遙測係統和太陽能電池組。它還攜帶微流星探測器，用來測量地球上層大氣中各種宇宙塵高速粒子的密度。
除上述國家外加拿大、意大利、澳大利亞、德國、荷蘭、西班牙、印度和印度尼西亞等也在準備自行發射或已經委托別國發射了人造衛星。
第一顆人造地球衛星
1957年10月4日，蘇聯發射了第一顆人造地球衛星。這一事件具有劃時代的意義，它宣告人類已經進入空間時代。衛星呈球形，直徑58厘米，重83.6千克。它沿著橢圓軌道飛行，環繞地球一圈的時間是96分鍾。人造地球衛星內帶著一台無線電發報機，不停地向地球發出“滴滴滴”的信號。一些人圍著收音機。側耳傾聽著初次來自太空的聲音。另一些人則仰望天空，試圖用肉眼在夜晚搜索人造地球衛星明亮的軌跡。但是，當時很少有人了解人造地球衛星是載人宇宙飛船的前導，科學家正在加緊準備載人空間飛行。一個月後，即1957年11月3日，蘇聯又發射了第二顆人造地球衛星，它的重量比第一顆增加了5倍多，達到508千克。這顆衛星呈錐形，為了在衛星上節省出位置增設一個密封生物艙，不得不把許多測量儀器移到最末一節火箭上去。在圓柱形的艙內安然靜臥著一隻名叫“萊卡依”的小狗。小狗身上連接著測量脈搏、呼吸、血壓的醫學儀器，通過無線電隨時把這些數據報告給地麵。為了使艙內空氣保持新鮮清潔，還安裝了空氣再生裝置和處理糞便的排泄裝置。艙內保持一定的溫度和濕度，使小狗感到舒適。另外還有一套自供食裝置，一天三次定時點亮信號燈，通知萊依卡用餐。但惟一的遺憾是，受當時科學技術的限製，這顆衛星無法返回地球，試驗狗在衛星的生物倉內生存了一周的時間後，完成了試驗使命，最後隻好讓它服毒自殺，它也因此成為宇宙飛行中的第一個犧牲者。
11．偉大的宇航員
宇航員是指以太空飛行為職業或進行太空行走或飛行的人。在美國，以旅行高度超過海拔80公裏的人被稱為宇航員。國際航空聯合會（FAI）定義的宇宙飛行則需超過100公裏。到2004年4月18日為止，按照美國的定義共計440人，在太空裏度過了一共27，082個全體乘員天（crew-day，美國的定義），在太空中散步共享了98個全體乘員天。根據國際航空聯合會製定的標準，隻有434人符合宇航員的資格，目前世界上至少已經有32個國家的宇航員進入利潤太空，香港及東南亞也把宇航員稱作太空人。
太空裏程碑
尤裏·加加林
世界上第一名宇航員是前蘇聯的尤裏·加加林，他在1961年4月乘坐東方1號進入太空。第一位女性宇航員是瓦倫蒂娜·特雷斯科娃，她在1963年6月乘坐東方6號（Vostok 6）進入太空。在1961年5月上太空的艾倫·謝潑德則成為美國首位宇航員。2003年10月15日，楊利偉乘坐神舟五號成為中國首名宇航員，之後還有費俊龍、聶海勝、崔誌剛、劉伯明、景海鵬，其他曾經進入過太空的華裔人士包括盧傑、王贛駿、焦立中、張福林，所有人都來自美國。
戈爾曼·季托夫是進入太空最年輕的宇航員，當他乘坐東方2號上太空時隻有26歲。最老的則是約翰·格倫，他乘坐STS-95上太空時已經77歲了。在太空中逗留最長紀錄是瓦裏李·保利耶可夫的438天。到2003年，個人上太空的最多次數是七次，紀錄由傑裏·L·羅斯和富蘭克林·張·迪亞斯兩人所保持。宇航員離地球最遠的距離是401，056公裏（在阿波羅13號緊急事件時產生）。
是邁克·梅爾維爾是世界上第一個自製太空飛船而飛到太空的宇航員，他乘坐的是太空船一號。這應該與各式各樣百萬富翁太空遊客形成對比，那些太空遊客隻是作為公開提供資金的飛行乘客或少數人員（通常由俄羅斯提供飛到電離層（ISS）的服務）。在美國，被定為宇航員候選人的容人能得到美國空軍的銀質宇航員之翅，進入太空的遠航員會獲得金質宇航員之翅。飛行高度超過80千米的人也能得到美國空軍授予的宇航員之翅。
宇航員所須具備的條件
宇航員的選拔條件是相當嚴格的，要成為宇航員，必須有強健的體魄，良好的教育水平，以及分析和解決問題的能力。早期的宇航員都是從空軍的飛行員或試驗飛行員中挑選出來的。隨著飛船的設計逐步改進對宇航員體格的要求亦相應地降低。現時，宇航員可分為駕駛員、任務專家和載荷專家；駕駛員的任務是駕駛飛船，而任務專家和載荷專家則負責相關的科學研究和試驗。
宇航員的基礎訓練
宇航員進行基礎訓練的首要目的是，讓宇航員的候選人掌握完成載人航天所必需的科學知識和技巧。其次是要進一步提高其體能和改善其心理品質。宇航員所必須接受的體能和心理訓練：例如置身重力達4.54千克地球重力的離心機和長期處於絕音室的訓練，其艱苦程度實在令人難以想象。
在我國對宇航員的要求要有本科學習經曆，需要接受科學、醫藥、工程學等領域知識的培養；其次，必須具備操作經驗，尤其是擔任試飛員的經驗；第三，真正優秀的宇航員還要善於幫助別人。
一旦宇航員竟如航天器飛到太空，就完全與地球上的人群脫離了，除了與地麵的聯係之外，幾乎與世隔絕，這種長期的寂寞生活對人的生理和心理都會有一定的影響。為了讓宇航員能夠適應這種特殊的生活，隔離室訓練便應運而生。隔離室幾乎不受任何聲響刺激，如同與外界隔絕一樣。性格是否合得來是不是選定機組人員時要考慮的因素？宇航心理學家給出的答案是否定的，也許你的心理會很疑惑，在那麼小的空間裏生活和工作的宇航員，如果夥伴是一個與自己性格不合的人很可能會影響心情，說不定還會影響到工作。但是，宇航員都是職業素養很高的人，他們不會讓個人的心情影響到任務的執行。再說，一次航天時間都相對比較短，一般是一個星期，最多也不過兩個星期。對大多數宇航員來說，在這樣短暫的期間裏，哪怕是與魔鬼同眠都不是問題。但是，如果是去空間站或去火星，一去就是幾個月甚至幾年，那可就完全是另一回事了。性格不合的人在生活和工作中長期相處難免會產生矛盾和摩擦，影響大家的合作，因此選拔宇航員時心理素質也是一個很重要的條件。
12．中國“太空人”訓練揭秘
宇航員的訓練也是很複雜的，有很繁多的花樣。
1．入選條件
在中國，入選宇航員的經驗要求需超過1000小時的飛行時間，而且身體素質和心理素質要很好。此外，還要通過一些航天城特有設施的“技術考驗”。其中包括：每分鍾轉速24圈的轉椅，以檢查其對震動及眩暈的耐受能力；前後甩動幅度15米的電動秋千，以測試飛船進入軌道時可能使人體產生的空間運動病等。
“轉椅＋秋千”＝極度眩暈
在專門訓練宇航員的航天城裏有一張轉椅，這張轉椅不但可以做180度順時針和逆時針的快速運轉，而且可以同時上下前後擺動。轉椅的主要作用是檢查宇航候選者的前庭神經功能，以了解他對震動及眩暈的耐受能力。
從才外還有一個電動秋千室，在高達數十米鋼架的護衛下，一台貌似汽車的廂式秋千被四條鋼臂淩空提起。蕩起電動秋千時，前後能甩出15米，它主要是用於適應空間運動和開展對空間運動病的研究。
2．體驗“蹦極”
航天城裏還有一個“衝擊塔室”，內有一座約4層樓高的綠色鐵塔。它的作用是模擬飛船返回地球的衝擊環境，從而加強人的抗衝擊耐力，研究各種方式的防護措施。
3．比玩“飛碟”難受多了
離心機室的高度相當於3層樓那麼高，裏麵裝備著亞洲規模最大的國產載人離心機。人體離心機是一種巨大的旋轉裝置，既可以上下伸縮，也可以左右轉動。頂上有一條長達16米的旋轉手臂，它用結實的鋼架緊緊托住了位於手臂前方的一隻橢圓形不鏽鋼封閉吊艙，這隻吊艙也可以呈一定的角度轉動，因此可以建立同方向作用於宇航員的超重條件。當整個離心機開起來時，有些像遊樂場中的“飛碟”，無論是“房子”、“手臂”還是吊艙，都在不停地加劇轉動搖擺，但其轉動的速度和搖擺角度則是“飛碟”無論如何都無法比擬的。
4．忍受狹小和孤寂
宇航員的安全和健康的研究是空間技術發展的一個重點，宇航員訓練中心裏有各種各樣為使宇航員適應太空生活而設置的模擬艙。
低壓艙是一座淡綠色的T形艙，內有工作艙、休息艙和衛生艙3部分。當宇航員穿上特製的航天服走進低壓艙之後，艙內的空氣就被抽掉，宇航員此時就開始進入“太空”。學會適應極度安靜寂寞的環境，是進入太空之前必須克服的心理課題，因航天器狹小的艙內沒有任何聲音，除了科學信息外，不準與外界有任何的聯係，幾乎是與社會完全隔絕的。
5．認識回家的路
天象儀室是宇航員進行模擬訓練的最後一道關，宇航員升空執行任務之前必須在這裏熟悉星空圖，找出自己將要走過的路線，一旦載人飛船的自動導航係統出現故障，宇航員就可以自己操控，找到安全著陸的路線。
13．宇航員的太空經曆
太空對於人來說充滿了神奇，太空生活更是讓人從滿好奇，總之有人們說不透說不完的話題。
太空環境與地球環境大不相同，那裏沒有空氣，沒有重力，充滿危險的太空輻射。當然在封閉的空間站或航天飛機艙內，有足夠的空氣供你呼吸，而且質量優質的航天材料也能屏蔽外太空的輻射，在艙內生活惟一克服不了的就是重力問題，往往給宇航員的工作和生活帶來很多麻煩。