航天方面的基本知识－载人航天系统的组成(图文教程)

虽然20世纪50年代美苏相继将人造卫星送入了太空，开始了对太空、星体的探索研究工作，但这仅仅是对太空间接的接触，人类最终的梦想是有一天可以自由的在太空中或其它星球上活动，而只通过显示屏幕或机械臂去生硬的感受太空是永远达不到这个目标的。对太空这一继陆地、海洋、大气层之后的又一活动领域，要完全的认识它，需要人类直接的进入太空，利用自己的眼睛、耳朵、大脑、四肢去直接的探索。

既然人要进入太空进行科学研究、资源开发，那么首要问题就是人类如何进入太空？在太空中如何进行这些研究工作？你会看到这些都要借助于载人航天来实现。这一章将介绍载人航天技术的含义、载人航天系统的组成、分类以及载人航天器的轨道动力学问题。

载人航天技术

太空中的环境与我们现在所生活的环境是截然不同的，由于没有了地球引力、大气的存在，再加上太空的环境极其恶劣，如果没有一套系统的支持，那么人类是不可能在太空中生存的。因此世界各国都在积极的开展载人航天活动，发展载人航天技术，而载人航天技术最集中的体现就是载人航天系统。

载人航天系统的组成

任何事物都不是单独存在的，一个事物的存在总是依赖于相关的很多事物，比如航空飞行器的飞行，要依赖可以起落的机场，驾驶员或自动控制仪器的操纵，地面人员对空中的交通管理等等。载人航天作为一个复杂的系统同样也要包括很多部分，这个系统首先包括载人航天器和运载火箭；为了发射和回收载人航天器还需要有发射场、着陆场；对航天器而言我们需要知道它的位置、轨道，这就要对其进行跟踪、轨道测量、遥控和通信，这就靠测控和通信系统来完成；此外还要包括应用系统以及地面保障设施；最重要的还有保障航天员安全、健康所必需的航天员系统。

载人航天器

根据用途、使用情况来看，载人航天器大致可分为三个主要单元：载人飞船、航天飞机、空间站，这三种航天器分别执行了不同的任务。从使用情况看载人飞船可作为载人往返的运输工具，也可作为空间站机组人员的应急救生艇，航天飞机既可运送人员往返也可运货，空间站则是我们在太空中进行科学研究或活动的一个基地。各国在发展自己的航天器计划时，除了把它作为自己综合国力的体现，更重要的考虑因素还包括投入和收益比，以及航天器的用途。

当你要出差时，你需要用什么来装你的用品呢？当然根据你的需要来决定。如果你出差的机会不多，你很可能买个简易的包或拿自己平时用的包来携带自己的东西，甚至有可能用几个塑料袋来装东西，这主要根据你的要带的东西来决定了，等出差回来，这些包很可能就不用了。但随着业务的增多，出差的机会多了，你发现需要有个好的、结实耐用的旅行包，这样你就决定去商场买一个包，来满足你的要求。当你的业务比较固定时，只集中在了某个城市而且来回跑的频率比较高的时候，有些东西比如你的一些衣服可能就不会来回携带，而是存放在那里了。航天器的发展也是根据航天的需要综合考虑的。

载人飞船

载人飞船是指小升阻比的载人航天器，它必须用火箭发射，在空间轨道运行后经过制动，沿着一定的弹道穿过大气层，用降落伞和着陆缓冲系统系统实现软着陆。

升阻比指飞行器升力与阻力的比值。

弹道是指飞船返回时,其重心运动的轨迹。

软着陆指在天体(如月球)上作不损坏飞行器的着陆

一般来说这种航天器都是单次使用的，完成了宇宙飞行的任务后不是全部返回地球，只保证飞船的一部分——返回舱的正常降落。载人飞船由乘员返回舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成，登月飞船还具有登月舱。返回舱为飞船的座舱，航天员在发射入轨时，在完成对飞船的在轨和降落控制的基本操作时，以及着陆后在等待撤离工具时都在这个舱内。它是整个飞船的控制中心，不仅要承受起飞、上升和轨道运行的各种条件，还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速和加热过程。轨道舱用来进行科学研究，以及航天员的进餐、锻炼、睡觉和休息。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备，对飞船起到服务保障的作用。对接舱是用来与空间站或其它航天器对接的舱段。

载人飞船的用途主要有：进行近地轨道飞行，试验各种载人航天技术，如轨道交会、对接和航天员在轨道上出舱，进入太空活动等；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；进行载人登月飞行；为空间站接送人员和运送物资；进行军事侦察和地球资源勘测；进行临时性的天文观测。

航天飞机

航天飞机是以火箭发动机为动力具有飞机外形，往返于地球表面和近地轨道之间的可重复使用的载人及载货飞行器。航天飞机所承担的任务比载人飞船要多，除了可以完成载人飞船的任务，它还可以完成卫星的释放、回收与维修，进行各种微重力科学试验等多种任务。在返回大气层中下降时航天飞机可以完成较大的气动机动飞行；在大气层中下降平稳，降落地点的精度高。

航天飞机中的航天员包括驾驶员、任务专家和有效载荷专家，一般的人数是7人。

有效载荷对载人航天器而言指在空间中直接执行如空间技术试验、空间生命科学试验、空间材料制作试验等特定任务的系统。有效载荷是一个相对的说法，对运载火箭而言它的有效载荷指的就是火箭送入太空的内容，包括卫星、航天员、载人航天器等，但箭体及推进剂就不包括在内。

载人空间站是在近地轨道上运行的有人居住的设施，其用途可以从小型实验室扩展到具有加工生产、对天对地观测及星际飞行运转等综合功能的大型轨道基地。

载人航天器的运行因为完全脱离了大气层，在与地球完全不同的环境中运行，一旦运行中出现了问题将会直接威胁到航天员的安全，所以载人航天器必须解决一系列极其复杂的问题，比如实现运动的控制、维持航天员生命活动的正常条件、保证规定的工作温度、为在轨装置提供电能、向地面传送遥测信息等等。为了完成这些任务，航天器里有专用的在轨系统、发动机装置、机电等其它设备。航天技术中把这些设备划分成不同的子系统，可以有十几种之多，而每个子系统又都是相当复杂的。