航天员为什么能上天- 第1部分

载人航天基本问题（1）
小的时候，我们的父母还有老师常常指着天空，对我们说：〃蓝蓝的天空！〃我们便会抬起头来，欣赏头顶上的湛蓝色天空。夏天的夜晚，天空上布满了闪亮的星星，偶尔还会有一颗流星滑过，拖着明亮的长尾巴，直到消失在夜空的尽头。遥远却又熟悉的天空，总是充满了神秘色彩，明亮的月亮上桂花树下的小白兔和美丽的嫦娥，是萦绕在我们脑海中不朽的传说。对于可望而不可即的天空，不能了解和理解的东西太多太多，我们内心却迫切地希望把所有困扰在心头的迷惑一一解开。
　　现代航天技术奠基人之一、苏联科学家康斯坦丁？齐奥尔科夫斯基，在1911年写下了这样一段话：〃地球是人类的摇篮，但是人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天体和空间。人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。〃这段话激励了一代又一代航天人去努力奋斗。
　　1　　　什么是天空、太空和宇宙
　　《现代汉语词典》对天空的解释是：〃日月星辰罗列的广大的空间。〃由此可以理解，天空是地球以外的空间，包含的空间范围是太阳、月亮、星星。地球是一个椭圆球体，犹如鸡蛋形状，外部包围着一层圆环形状的大气层。如果把地球外围的大气层看做分界线的话，〃天〃则是指大气层以外的空间，〃空〃则是指大气层以下到地球表面的空间。
　　太空是指极高的天空，它仍然属于天空的范畴。而宇宙包含的空间就要比天空大得多了，汉代古籍《淮南子？齐俗训》中说，〃四方上下谓之宇，古往今来谓之宙〃。汉代著名天文学家张衡认为〃宇之表无极，宙之端无穷〃。通俗地说，宇宙是包括地球及其他一切天体的无限空间。但在自然科学中，宇宙并不仅仅是空间的概念，它还包括时间的概念。因此，宇宙是空间和时间的总和。
　　从上述〃天空〃、〃太空〃以及〃宇宙〃的科学含义中我们知道，所谓〃航空〃，就是人类在地球大气层中的活动。它所使用的工具是飞机、直升机、飞艇和气球等，这些飞行器统称为〃航空器〃。所谓〃航天〃，则是人类冲出包裹地球的大气层，到宇宙太空中去活动，即宇宙航行。它所使用的工具是航天器以及把航天器送入太空的运载火箭。
　　我国著名科学家钱学森认为，宇宙航行应划分为两个阶段，第一阶段是在太阳系内活动，叫航天；第二阶段是到银河系乃至银河外星系活动，叫航宇。他还指出，要实现航宇的目标，科学技术还需要多次大的飞跃。
　　2　人类为什么要进行航天活动
　　知道了航天的一般概念，可能就会有人提出这样的问题：我们为什么要进行航天活动？航天活动对人类有什么好处呢？
　　首先，对于未知世界的好奇心驱使人类进行相关活动。几千年以来，人类的活动都局限在一个村庄、一个城市、一个国家。随着人类知识水平的不断提高，认识水平也逐渐向更广泛的范围发展，一些冒险者也逐渐走出国门，探索未知的土地了。随着科学技术的不断发展，人类冒险运用的技术手段逐渐提高，对未知世界的了解更加渴望。宇宙空间作为地球陆海空之外的另一个无限空间，所蕴涵的无穷奥妙越来越吸引冒险者的注意力，使人类的活动范围逐步从陆地、海洋、大气层扩展到太空。同时，冒险与科学的结合将使探险成为人类认识未知世界的一把强有力的钥匙。随着对太空的不断探索与研究，人类逐渐解开了其中的一些奥秘。例如，经过人类多次向太空发射卫星、载人飞船以及在太空进行空间试验后发现，太空高真空、超低温和强辐射的环境让生活在地球上的人难以生存，必须人为地创造出一个特殊的环境，人类才能在太空中进行工作和生活。
　　其次，太空丰富的物质资源和特殊的空间环境，可以更好地被人类运用，改善和提高人类生活与生产水平。以前，资源主要是存在于地球上的矿产、森林、水。随着人类不断冲破大气层的束缚，进入太空后，发现了更加丰富的资源，如高真空、微重力等。月球上还存在丰富的氦…3等矿产资源。利用这些独特的资源环境，人类可以进行太空育种试验，可以加工生产在地球上无法加工生产的工业用品和生活用品等。例如在微重力条件下，一些在重力条件下无法加工制造的特种合金、泡沫金属、金属玻璃、珍贵的生化制品以及药物的纯化等都有可能实现。

载人航天基本问题（2）
虽然人类对太空的认识在不断增加，但仍有许多奥秘未被人类所了解。人类十分好奇的外星人是否真正存在，或者是否还有其他的外星生物，他们是否到达过我们生活的地球；是否存在全新的未知物质，等等。这一切都需要人类进一步去探索，去研究，去认识。
　　3　人类怎样才能离开地面
　　要想探索太空的奥秘，利用太空中的丰富物资资源和特殊的空间环境，就必须战胜地球的吸引力，冲出地球，投入太空的怀抱。
　　遨游寰宇是人类亘古以来的梦想，但祖先们却无法离开地面一步，只好用种种美丽的飞天神话和幻想来寄托这种愿望。
　　人为什么不能离开地面呢？或许是缺少一对像老鹰一样强有力的翅膀？但是，许多勇敢者模仿鸟类用人造翅膀飞行的尝试都失败了。理论研究证明，由于生理上的局限，人类永远不可能用肌肉的力量在空中支持自身的重量。
　　为什么呢？1686年，牛顿揭开了这团迷雾。他在当年发表的《自然哲学之数学原理》一书中指出，任何两个物体间都有相互吸引力，即万有引力定律。他指出引力的大小跟它们的质量成正比，跟它们之间距离的平方成反比。由于人与地球的质量相差太悬殊，所以人总是被地球强大的引力所束缚而不能离开地面。
　　要离开地面，就要克服地球引力。但如何才能克服地球引力呢？如果想让一个物体离开地球，必须沿着地球引力相反的方向（即向上）对它加力，使它做加速运动，当它达到一定速度时停止加力，它就能以惯性一直向前飞行而脱离地球。这个速度为千米/秒，叫做脱离速度或逃逸速度，通常称做第二宇宙速度。在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下，物体并不是沿直线飞离地球，而是按抛物线飞行。脱离地球引力以后，在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须达到千米/秒，通常称做第三宇宙速度。那时物体将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。
　　人类的航天活动，并不是一味地要逃离地球，而是要按照人类预定的计划进行太空飞行与返回。特别是应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器做圆周运动。我们知道，物体做曲线运动时会产生离心力。因此，要让航天器做圆周运动，必须始终有一个与离心力大小相等、方向相反的力作用在航天器上。在这里，正好可以利用地球的引力。因为地球对航天器的引力，正好与航天器做曲线运动的离心力方向相反。经过计算，航天器的运动速度达到千米/秒时，它所产生的离心力正好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度，亦称做第一宇宙速度。
　　4　航天员依靠什么飞上太空
　　航天员要飞上太空，不仅需要有载人飞船，而且还需要有将载人飞船送入太空的火箭。现代火箭诞生以前，任何动力都不可能使物体达到宇宙速度。20世纪初，康斯坦丁？齐奥尔科夫斯基提出〃多级火箭接力的方式可以达到宇宙速度，火箭产生的速度能够战胜地球引力〃的著名论断，使人类遨游太空的理想逐步得以实现。
　　第二次世界大战以后，美国和苏联相继研制成功中、远程弹道地地导弹。这些导弹稍加改进就成为用于发射人造地球卫星的运载器。1957年8月21日，苏联成功地进行了〃P…7〃洲际导弹全程飞行试验，10月4日就率先利用这种导弹改进成〃卫星1号〃运载火箭，并成功发射世界上第一颗人造地球卫星。1958年1月3日，美国由冯？布劳恩改进设计的〃丘比特C〃运载火箭将自己的第一颗人造地球卫星……〃探险者1号〃送入太空轨道。继苏、美之后，法国、日本、中国又相继用自行研制的运载火箭成功地发射了自己的第一颗人造地球卫星。
　　以后，随着航天任务不断发展的需求和变化，以及航天器类型的逐渐增多，运载火箭获得了飞速发展，成为人类通向太空的〃登天梯〃。
　　1961年4月12日，苏联在发射了7艘无人飞船后，成功地发射了世界上第一艘载人飞船〃东方号〃，加加林成为人类第一个进入太空的航天员，实现了人类离开地球进入宇宙空间的梦想。1969年7月16日，美国〃阿波罗11号〃飞船升空，7月21日，飞船登月舱在月球表面着陆，航天员阿姆斯特朗和奥尔德林首次踏上月球，实现了人类登月的理想。　。　想看书来

载人航天基本问题（3）
20世纪70年代以后，载人航天活动转向发射空间站，以探索人类在太空长期工作、生活乃至孕育生命的奥秘。苏联在1986年2月发射了世界上第一个长期运行、具有多功能的〃和平号〃载人空间站，进行了大量的科学研究和探测工作。
　　美国则独辟蹊径，在1981年4月12日发射了第一架航天飞机〃哥伦比亚号〃，突破了可重复使用的天地往返运输技术。
　　我国采用三舱（推进舱、返回舱、轨道舱）结合的方法于1999年11月20日成功发射了〃神舟一号〃无人飞船，我国航天事业由此也谱写了新的篇章。2003年10月15日，〃神舟五号〃载人飞船成功发射，把我国首位航天员杨利伟送入太空并安全返回，这标志着我国成为世界上第三个拥有自主载人航天技术的国家。
　　5　载人飞船如何绕地球飞行
　　当载人飞船由运载火箭从地面起飞后加速至第一宇宙速度时，载人飞船与运载火箭分离。由于飞船在太空中没有空气摩擦，按照牛顿第一定律，飞船会一直以这个惯性速度飞行。但在地球引力的作用下，飞船并不是沿着直线飞行，当飞船飞行时产生的离心力与地球引力大小相等、方向相反时，飞船就绕着地球飞行，而不会掉下来。考虑到飞船在长时间飞行后，飞船姿态、飞船运行高度可能发生变化，影响飞船安全飞行，飞船一般都安装有肼类发动机或其他燃料发动机，可以给飞船姿态调整、飞船运行轨道高度调整以及飞船返回地球提供动力。
　　6　为什么需要航天发射场
　　航天发射场是航天器及其运载器进行发射飞行试验的场所，是一个庞大而且技术复杂的系统。由于航天器及其运载器价格昂贵，必然要求发射场具备良好的安全性和可靠性。发射场建设需要很高的技术支持，因此，发射场也是航天领域一项技术含量很高的综合性项目。
　　发射场通常由技术区、发射区、试验指挥区、试验协作区、首区测控站、生活区组成。载人航天发射场还有航天员区等部分。
　　载人航天发射场的任务和作用主要有四个：一是对飞船和火箭进行检查测试和点火发射；二是为航天员提供发射前特殊的训练、生活、学习、医监医保和锻炼的特殊设施与工作条件；三是为飞船的测试发射提供气象保障；四是在飞船进入发射准备阶段到发射前，为工作人员和航天员提供工作、紧急撤离和逃逸救生平台。
　　7　我国载人航天走过怎样的历程
　　20世纪60年代，是美苏太空竞赛如火如荼的时期。〃我们怎么能算是强国呢？我们甚至无法把一颗土豆送上太空。〃苏美你方唱罢我登场的太空角逐，使毛泽东同志为之震惊！有着古老飞天梦想的中国，开始萌动着续梦的计划。1967年7月，我国科学院和第七机械工业部（简称七机部）共同进行了我国载人航天途径和步骤的研究。20世纪70年代初，他们的研究已经小有成就，不仅做出了精美的模型，而且给飞船起了一个动听的名字……〃曙光号〃。用当时七机部副部长、我国著名科学家钱学森的话说就是：〃先把载人航天的锣鼓敲起来。〃1971年4月，〃曙光一号〃载人航天工程全面启动。由于我国当时的经济基础薄弱，工业制造及相关的工艺水平较低，加上〃文化大革命〃的动荡和天灾人祸，〃曙光号〃最终尘封在一张张构思图和一个个试验中。自此，我国暂时停止了载人航天的探索。
　　1986年春天，杨嘉墀、陈芳允、王大珩、王淦昌四位科学家在《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》中列入了载人航天的研究。这个高技术发展计划后来被称为〃863计划〃。航天技术是〃863计划〃《高技术研究发展计划纲要》七大领域中的第二领域，主题项目是：大型运载火箭及天地往返运输系统、载人空间站系统及其应用。国家拨款50亿元。
　　1992年1月8日，中央专委会召开第五次会议，专门研究发展我国载人航天问题。〃从诸多方面考虑，立即发展我国载人航天是必要的。我国发展载人航天，要从载人飞船起步。〃1992年9月21日，中共中央政治局十三届常委会第195次会议讨论同意了中央专委《关于开展我国载人飞船工程研制的请示》，正式批准实施我国载人航天工程。
　　从1999年11月20日我国发射〃神舟一号〃飞船至今已经成功发射了6艘飞船，〃神舟一号〃至〃神舟四号〃为无人飞行试验飞船，〃神舟五号〃、〃神舟六号〃为载人航天飞船，这标志着我国在攀登世界科技高峰的征程上又迈出了具有重大历史意义的一步。首次载人航天飞行的成功，实现了中华民族的千年飞天梦想，使我国成为世界上第三个独立自主掌握载人航天技术的国家。
　　

力大无比的运载火箭（1）
在航天活动中，运载火箭承担着将飞船等航天器送入太空的任务，它是航天任务活动中的一种专用运输工具，相当于交通运输中的汽车、火车、飞机等。关于利用火箭飞天，我国古代有一个美丽而壮烈的故事……〃万户飞天〃。
　　明朝初年，一个名叫万户的人自制了两个大风筝，安装在一把椅子的两边，并把买来的47枚〃飞龙〃火箭绑在椅子背后，自己坐在椅子上，然后命仆人按口令点燃火箭，火箭随即发出轰鸣，喷出火焰。万户在火焰和烟雾中消失了，中国历史上首次进行的火箭飞行尝试没有成功。
　　1　火箭起源于什么时候
　　火箭起源于我国，是我国古代的重大发明之一。早在公元220年至265年的三国时代，兵家就在箭杆的前部绑上易燃物，点燃后用弓、弩射出去进行火攻。到了公元10世纪唐末宋初，随着火药的发明，火药替代了箭杆上的易燃物，具有了更大的燃烧威力。公元960年至1279年的宋朝，我国就发明制造了用火药推进的世界上最早的火箭，并被广泛用作信号传递工具和祭祀观赏器具。据明代的《火龙神器阵法》和《武备志》等兵书的记载，南宋时期就出现了军用火箭。其中一种名叫〃一窝蜂〃的火箭一次能发射32枚火箭，具有较大的杀伤力。还有一种名叫〃火龙出水〃的二级串联火箭，专门用于水战。
　　2　我国运载火箭有哪几类
　　我国的运载火箭主要是〃长征〃系列火箭。到目前为止，我国共研制了12种不同类型的〃长征〃系列火箭。其中，能发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道卫星的，分别是〃长征一号〃系列火箭、〃长征二号〃系列火箭、〃长征三号〃系列火箭和〃长征四号〃运载火箭。从1970