載人空間飛行國際日｜人類為了“玩轉(zhuǎn)”太空，都搞了哪些大事？

2011年，在蘇聯(lián)宇航員加加林完成太空飛行壯舉50周年之際，聯(lián)合國大會(huì)將4月12日定為載人空間飛行國際日，以紀(jì)念人類載人航天時(shí)代的開始。那么，人類為了“玩轉(zhuǎn)”太空，都搞了哪些大事呢？

01 人造地球衛(wèi)星，載人航天的先聲

人造地球衛(wèi)星的成功發(fā)射，成為載人航天時(shí)代來臨的先聲。1957年10月4日，蘇聯(lián)在拜科努爾發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星——“斯普特尼克一號(hào)”。這顆衛(wèi)星的構(gòu)造并不復(fù)雜，僅有4條天線和2個(gè)雷達(dá)發(fā)射器，以及溫度和壓力調(diào)節(jié)裝置，其唯一的作用是向地球發(fā)送太空中的溫度與氣壓信息?！八蛊仗啬峥艘惶?hào)”直徑僅58厘米，但它的成功正式拉開了人類邁入太空時(shí)代的序幕?！八蛊仗啬峥艘惶?hào)”在軌工作了22天，于1958年初再入大氣層燒毀。

斯普特尼克一號(hào)（圖片來源：維基百科）

02 東方一號(hào)，把人類送上去了！

1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林乘坐“東方一號(hào)”宇宙飛船進(jìn)入太空，完成了人類第一次太空飛行的壯舉?！皷|方一號(hào)”宇宙飛船由蘇聯(lián)科學(xué)家科羅廖夫與克里莫夫設(shè)計(jì)，包括乘員艙、設(shè)備艙與末級(jí)火箭等部分，重達(dá)6.17噸，其載著加加林繞地球飛行一圈后安全返回地面。從此以后，人類正式進(jìn)入載人航天時(shí)代。

東方一號(hào)在軌道上 3D插圖（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

03 你好呀！地球最親密的“鄰居”

1969年7月16日，“阿波羅11號(hào)”飛船自美國肯尼迪航天中心升空，飛船上的三名宇航員分別是指令長阿姆斯特朗、指令艙駕駛員柯林斯與登月艙駕駛員奧爾德林。“阿波羅11號(hào)”于7月20日在月球表面降落，阿姆斯特朗首先走出飛船，成為第一個(gè)在月壤上留下足跡的宇航員，他踏上月球后的第一句話后來廣為流傳：“這是我個(gè)人的一小步，但卻是人類的一大步?！?/p>

2018年12月8日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心采用“長征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭成功將“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)器送入太空。次年1月3日，經(jīng)歷了長途奔波的“嫦娥四號(hào)”降落在月球背面艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑，成為人類第一個(gè)在月球背面軟著陸的探測(cè)器。

2019年1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的降落過程 示意圖（圖片來源：新華社）

04 空間站，太空中的“大本營”與“中繼站”

空間站宛若人類在太空的“家”，既是人類在太空中的大本營，又是人類未來實(shí)現(xiàn)載人星際航行的中繼站。人類第一個(gè)空間站“禮炮一號(hào)”由蘇聯(lián)于1971年4月19日發(fā)射，其主要由傳送艙、主艙、輔助艙、天文臺(tái)等組成，用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與天文觀測(cè)。不過，蘇聯(lián)宇航員進(jìn)駐“禮炮一號(hào)”空間站的過程可謂一波三折。4月23日，“聯(lián)盟十號(hào)”飛船在與空間站對(duì)接時(shí)發(fā)生故障，宇航員無法進(jìn)入空間站，只能悻悻而歸。其后發(fā)射的“聯(lián)盟十一號(hào)”飛船雖然成功將三名宇航員送入空間站，但在返回地球時(shí)壓力閥門被震開，導(dǎo)致宇航員悉數(shù)殞命太空。盡管如此，“禮炮一號(hào)”依然成為后來人類空間站的基本型。

05 航天飛機(jī)，廣闊空天任我行

1981年4月12日美國將第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞號(hào)”送入太空，其上搭乘兩名宇航員。航天飛機(jī)通常包括一個(gè)軌道器、一個(gè)外掛燃料箱及兩個(gè)固體助推器，其發(fā)射方式和普通載人航天器一致，采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行垂直發(fā)射，而當(dāng)其從太空返回地面時(shí)卻可以如飛機(jī)一般滑翔降落在跑道上。航天飛機(jī)作為人類制造的最復(fù)雜的運(yùn)載工具，在軌道救援、衛(wèi)星回收與維修、特殊載荷部署等方面創(chuàng)造了無數(shù)歷史，將人類載人航天帶入了一個(gè)新的時(shí)代。

向太空發(fā)射航天飛機(jī)（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

06 載人航天助力擦亮人類在太空中的眼眸

一直以來，受制于大氣層及城市煙霧的影響，在地面上很難取得理想的太空觀測(cè)效果，天文學(xué)家們?cè)缇蛪?mèng)想沖破地球的束縛，到大氣層之外觀測(cè)浩瀚宇宙。雖然這一設(shè)想早在1946年便被提出，但直至1990年4月24日哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射才得以夢(mèng)想成真。哈勃望遠(yuǎn)鏡由“發(fā)現(xiàn)者號(hào)”航天飛機(jī)送入預(yù)定軌道，包含光學(xué)部分、科學(xué)儀器、輔助系統(tǒng)等幾部分，主鏡口徑為2.4米。

哈勃望遠(yuǎn)鏡在地球軌道上（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

憑借著位于大氣層之上的地利優(yōu)勢(shì)，哈勃望遠(yuǎn)鏡避免了大氣湍流的干擾，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于地面上的所有光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，極大地幫助人類拓展了觀測(cè)宇宙的視野，其發(fā)射成功后迅速成為天文觀測(cè)領(lǐng)域最重要的儀器之一。不過，哈勃望遠(yuǎn)鏡偶爾也會(huì)出現(xiàn)故障，這時(shí)就需要技術(shù)人員上天檢修，至今美國已多次派遣宇航員為哈勃望遠(yuǎn)鏡實(shí)施維修服務(wù)。

07 熒惑“不惑”，火星我們“來啦”！

1996年12月4日，美國的“探路者號(hào)”火星探測(cè)器攜帶著“旅居者號(hào)”火星車離開地球，浩浩蕩蕩地向火星進(jìn)軍。經(jīng)過7個(gè)月的漫長跋涉，“探路者號(hào)”于1997年7月4日終于抵達(dá)火星表面并釋放出火星車，開始了人類第一次在火星表面的科學(xué)探測(cè)?！奥镁诱咛?hào)”安裝有六個(gè)十分靈活的車輪，在崎嶇的火星表面上行走毫無壓力，它讓人類第一次清晰看到火星表面的形貌?；鹦潜灰暈槿祟惤窈笞钣锌赡艿牡诙覉@，“探路者號(hào)”切切實(shí)實(shí)地幫我們探了前往火星的路。然而，火星距離地球達(dá)4億公里，乘坐飛船往返一次需要近一年時(shí)間，人類要想制造出這樣的載人飛船，還需許多顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)。

08 火箭回收，讓宇宙航行更廉價(jià)！

遨游太空令人神往，但載人航天的發(fā)射成本動(dòng)輒以千萬元計(jì)算，遠(yuǎn)非普通人所能承受，這主要是由于運(yùn)載火箭往往是一次性使用的產(chǎn)品。為降低發(fā)射成本，美國太空探索公司進(jìn)行了多次運(yùn)載火箭回收修復(fù)的嘗試，終于在2015年12月22日第一次實(shí)現(xiàn)了陸地回收“獵鷹九號(hào)”一級(jí)火箭。目前，“獵鷹九號(hào)”已成為世界上最先進(jìn)的運(yùn)載火箭之一，其在結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能方面處于很高水平，且部分重復(fù)使用率可達(dá)80%，有望進(jìn)一步降低火箭發(fā)射成本。

09 去太空旅游！

盡管早在2001年商人丹尼斯·蒂托就成為世界第一位太空游客，但他乘坐的是俄羅斯聯(lián)邦航天署的飛船，且此后商業(yè)太空旅行的發(fā)射密度并不高。直到2021年，人們才普遍認(rèn)為商業(yè)太空旅行時(shí)代真正來臨了。

美國私營公司SpaceX的載人龍飛船在太空中。龍能夠攜帶多達(dá)7名乘客往返地球軌道及更遠(yuǎn)的地方（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

這一年7月11日，維珍航空創(chuàng)始人理查德·布蘭森及其同事乘坐自家公司的小型火箭短暫進(jìn)入太空，成為第一批采用民用航天器進(jìn)行商業(yè)太空旅行的游客。隨后，7月20日，藍(lán)色起源公司創(chuàng)始人杰夫·貝索斯同樣乘坐自家公司的火箭進(jìn)入太空；9月15日，太空探索公司將四名普通旅客送入太空軌道；10月13日，藍(lán)色起源公司將90歲的演員威廉·沙特納送上太空。

作者：朱磊 南京航空航天大學(xué)航空宇航推進(jìn)理論與工程博士

審核：鄧曉濤 中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所 高級(jí)工程師

出品：科普中國

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