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近40年来，人类取得的众多科技成就中，最引人注目的莫过于载人航天技术所取得的突破性进展。人类飞出自己的摇篮到太空遨游，这无疑是科技发展史上辉煌篇章。自1961年4月12日苏联宇航员加加林乘“东方”号飞船，进入太空轨道飞行108分钟后返回地面以来，截止到1998年底，全世界共进行了216次载人航天飞行，有795人次上天，标志着人类向第四环境迈出了实质性的步伐。上天人次中虽然有20多个国家的宇航员，但是他们乘坐的却都是苏（俄罗斯）、美国研制的载人航天器。迄今，人类已成功发射的宇航飞船、空间站和航天飞机三种载人航天器，均为俄美两国研制，由此足见其难度之大。现在中国发射了试验宇宙飞船。成为世界上第三个实现载人航天国家，这肯定对提高我国的国际地位具有重大意义。
载人航天的目的
就目前情况讲，载人航天是指宇航员驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。就长远目标讲，载人航天是为派人登陆比月球更远的天体创造条件，开拓生存环境，以便向其进行移民活动。
载人航天的目的，归纳起来主要有三点：一是突破地球大气的屏障和摆脱地球引力，把人类活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空，更广泛和更深入地认识地球及其周围的环境，更仔细和更全面地观察与认识整个宇宙；二是充分利用太空和载人航天器提供的特殊环境，从事各种科学试验和分析研究活动，掌握新工艺和生产新产品，开发太空丰富的资源，兴办地面无法实现的产业，用来为人类服务；三是远征和改造其他天体，将其变为适于人类居住的星球，逐步开展移民活动，为人类飞出地球乃至太阳系探路和创造条件，不断扩大人类的生存空间。
从社会进步角度讲，人类为了逐步扩大活动领域，需要发展载人航天技术。外层空间广阔无垠，具有丰富的用之不竭的资源。开发和利用这些空间资源，如无菌、高真空、太阳能、月球、小行星、行星以及航天器相对地球表面的高位置、高速度、微重力环境等，都给人类带来巨大的利益。而要把这种良好的迫切愿望变成现实，就必须派人在空间现场直接参与工作，为人类创造可以在空间长期生活和工作的条件。为此，需要开展载人航天活动。
直观地看，载人航天是宇航员驾驶载人航天器往返于太空与地面的活动，而实际上它是由庞大的载人航天系统工程各部分协同工作才能完成的。载人航天系统由载人航天器、运载火箭、发射场、回收设施和测控网等组成，有时还包括其他地面保障系统，如地面模拟设备和宇航员训练设施。载人航天集高精尖技术之大成，是国家综合国力发展水平的重要标志。它能推动国民经济、基础科学和其他科技的发展。用发展的观点看，我国应该和需要发展载人航天技术。从现实情况看，我国已经具备发展载人航天的基本条件。我国的空间技术及其产业已经取得了一系列的成就，达到了相当的规模，运载火箭、发射场、测控、返回式卫星等技术已有一定基础，为开展载人航天活动做了技术准备。
载人宇航飞船
就38年来的载人航天活动来说，大致经历了三个阶段。第一阶段主要解决把人送入地球轨道并安全返回的问题，确保载人航天成功。这一阶段主要是发展载人航天的基本技术，试验宇宙飞船的轨道机动飞行，两艘飞船在空间交会和对接以及编队飞行，考察宇航员出舱活动的设备和能力，同时进行科学研究工作。第三阶段主要是发展空间站和航天飞机，进一步考察人在太空环境条件下生活和工作的能力，利用空间独特环境从事多种科学研究和应用试验。同时多次进行这两种航天器的在轨对接，为建造和使用空间站积累经验。
显而易见，中国开展载人航天活动，最好的办法是发射载人宇宙飞船。三种载人航天器中，宇宙飞船是最省钱的。这样做也是最符合我国国情的。苏联和美国发展载人航天技术都是从研制载人宇宙飞船开始的。载人飞船按乘坐人员多少，可分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。从我国实际情况出发，选用多人卫星式飞船比较合理。
载人飞船是一种能保障宇航员在太空生活和工作以执行航天任务并安全返回地面的航天器。它运行时间有限，仅能一次使用。其容积较小，受到所载消耗性物资数量的限制，不具备补给的能力，故而不能重复使用。我国发射载人宇宙飞船的主要用途是进行近地轨道飞行，实验载人航天技术；考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响，发展航天医学；对地球资源进行勘测，为经济建设提供资料。
我国研制的载人飞船，由乘员返回舱、轨道舱、服务舱和应急救生装置等部分组成。返回舱是飞船的核心部位，它是飞船上升和返回过程中宇航员乘坐的舱段，也是整个飞船的控制中心，不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件，而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所，里面装有各种试验仪器和设备。服务舱安装推进系统电源和气源等设备，对飞船起服务保障作用。应急救生装置保障在应急情况下使宇航员安全返回地面。
此外，载人飞船上还采取如下措施以解决一些特殊问题。一是环境控制措施，主要作用是调节舱内和航天服内的温度、湿度和压力，提供宇航员所需的氧气量、通风量、用水量，并吸收和处理废物。二是人工控制措施，主要是在自动系统失灵的情况下，由人参与操作和控制飞船，处理预料不到的应急状态，免生意外。三是安全返回措施，主要是确保宇航员安全返回。这除了靠防热保护层和座舱温度控制，保证返回舱不致被烧毁外，还要靠返回过程中的制动过载非常有效，以保证宇航员的身体能够承受。同时还要保证较高的落点精度，以便及时发现宇航员。四是高可靠性措施，主要是力争万无一失。为此，飞船各系统和设备均要进行可靠性设计，关键部件采用双备份或三备份，飞船须在严格的环境条件下进行地面测试和模拟飞行试验，以排除隐患。
大推力运载火箭
我国“长征”系列运载火箭，已有11种投入使用，其中的大推力火箭早已具备发射载人宇宙飞船的能力。前苏联和美国的第一代载人飞船“东方”号和“水星”号分别重约4.73吨和1.8吨，后来的载人飞船“联盟”号和“双子座”号分别重约6.9吨和3.8吨，它们均被运载火箭送入近地轨道运行。我国研制的著名的“长征”二号捆绑式和“长征”三号乙两种运载火箭，分别能把9.2吨和13.6吨重的有效载荷送入近地轨道运行，说明已经拥有发射载人宇宙飞船的运载工具。
新型火箭研制出来以后，要在地面进行严格的热试车和一系列的测试检查，直到没有任何隐患才能放行上天。据统计，苏／俄近百次发射载人宇宙飞船，由于运载火箭出现问题而导致宇航员使用救生塔设备的仅有一次。美国航天飞机的近百次发射，也只有1986年1月28日“挑战者”号升空73秒后发生爆炸这一次灾难性事故。无怪乎有专家称，由于对性能稳定和可靠性的高度重视，实际上与海洋、航空和陆上各种交通运输工具比较，载人航天器飞行活动在安全性上有着最好的记录。
为了用新型运载火箭发射自己的载人宇宙飞船，我国在酒泉卫星发射中心新建了专用发射台。酒泉卫星发射中心是近地轨道航天器发射场，成功发射过多颗科学试验卫星和返回式遥感卫星。载人飞船是运行在近地轨道上的航天器，故而也从酒泉卫星发射中心进行发射。该中心主要包括测试区、发射区以及各种测控设施与保障设施，其中有运载火箭和航天器的装配测试厂房、发射台、勤务塔、发射指挥控制中心、推进剂贮存和加注设施、计算中心、测控站以及其他辅助设施。
地面发射方式通常为垂直发射，我国宇宙飞船就是采用这种方式升空的。航天器地面发射过程包括测试区准备、发射区准备、测控系统准备和发射四个步骤。发射指挥控制中心指挥和控制整个发射过程，根据发射计划网络图的规定协调各项工作，掌握任务的进度和监测运载火箭、航天器和各种地面设备的技术状态，确定发射窗口。头顶着宇宙飞船的新型火箭垂直起飞之后，到一定时间即掉头朝着东南方向呼啸而去。完成发射任务就是新型运载火箭运送火箭飞船起飞、加速、进入预定轨道的过程。
飞船返回技术
发射载人宇宙飞船的一个重要前提是要掌握航天器的回收技术，我国已经攻克了这一难题。到今年10月，我国发射的69颗国内外人造地球卫星中，有17颗返回式遥感卫星。这些运行在近地轨道上的国产返回式遥感卫星有16颗在四川地区被成功地予以回收，只有1颗坠落在大西洋南部海域。目前世界上掌握航天器返回技术的国家和组织只有美国、俄罗斯、中国和欧洲航天局。这说明我国能够将遨游太空的载人飞船予以回收。
所谓航天器返回技术，是指使航天器脱离原来的运行轨道进入地球大气层，并在地面安全着陆的技术。载人宇宙飞船在太空完成预定的飞行任务后，需将宇航员、胶片、科学试样等送回地面。安全返回地面是载人飞船整个飞行任务的最后阶段，也是完成全部飞行任务的最终标志。载人飞船的返回是一个减速、下降和着陆的过程，即飞船耗散动能和势能的过程。载人飞船返回技术的实质就是对飞船所具有的巨大的动能和势能的科学处置。
飞船在太空近地轨道上的运动是在有质心的力场作用下基本上按天体力学规律所做的运动。改变运动速度可使飞船脱离原来的运行轨道转入另一条轨道。若速度的变化能使飞船转入一条飞向地球并能进入大气层的轨道，便有可能实现返回。飞船是应用变轨原理迈出返航第一步的。在它重新进入地球大气层后，气动阻力所产生的减速足以将其运行速度大大减小。保持飞船一定的结构外形和防止宇航员座舱过热是实现返回的一个重要的技术关键。
具体说来，飞船是按照返回轨道回归地面的。返回轨道即是飞船返回地球并降落到地面过程中其质心的运动轨迹。返回轨道分为四个阶段。一是离轨段：在制动火箭的推力作用下，飞船离开原来的轨道，转入一条能进入地球大气层的轨道。二是过渡段：从离开原来的运行轨道到进入大气层为止，飞船在大气层外按力学规律运动的一段轨道，亦称进入大气层以前的被动段。在这一阶段，一般要经过多次轨道修正，以便准确、准时进入再入走廊。三是再入段：从进入大气层到距离地面10-20公里处飞船运动的轨道。这一阶段是返回轨道的重点，飞船要经受高温和较大过载的考验。四是着陆段：利用降落伞和其他减速装置，使返回座舱进一步减速，直至以一定速度垂直下降，安全降落在地球表面。飞船返回轨道的设计是总体设计的一部分。它与防热设计、结构设计、控制系统设计和外形设计等都有密切的关系，事前都要未雨绸缪。
至于为发射载人宇宙飞船需要相应配套的回收基地、测控网、地面模拟设备和宇航员训练设施等工程，我国早已启动，且具实用规模。在载人航天生理医学研究和技术试验上已经能够保证训练出合格的宇航员。尽管很多项目都是新建工程，但是我们依靠自己的力量都使其达到了国际水平。我国研制的载人宇宙飞船、运载火箭、发射设施、回收基地和测控网这五大工程，组成了规模适中的具有自己特色的载人航天系统。
从实际出发，我国将首先进行试验性载人飞船的无人飞行，再发射飞船进行载人飞行，把中国的宇航员送上太空。这个目标一旦实现，中国就是继苏（俄罗斯）、美国之后世界上第三个载人航天的国家，我国航天技术不仅会为中华民族赢得更大荣耀，而且会为和平利用空间资源、造福人类做出更大贡献。
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