Aero 版 (精华区)
发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(1)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:41:54 星期五), 站内信件
】20世纪是一个伟大的世纪。在这个世纪中，人类创造了辉煌的、超越前人梦想的成就
与文明。尤其是航天技术的问世，使人类社会进入了崭新的现代境界，对促进整个世界
的文明和进步起到了十分重要和积极的推动作用，并将深刻影响下个世纪人类社会的发
展进程。在20世纪行将划上一个圆满句号的特殊历史时刻，回首当代航天活动中取得的
重大成就，让人感慨，令人振奋，也有益于倡导科学思想和科学精神。下面就让我们饱
览20世纪宏伟的航天画卷。
广阔无垠的太空是除大陆、海洋、大气层外人类的第四个生存环境，那里蕴藏着高远位
置、微重力、高真空、高洁净和太阳能等许多对人类非常有用的资源。20世纪问世的人
造地球卫星就是开发这一取之不尽、用之不竭的宝藏的最主要的利器。现在人类已研制
和发射了通信卫星、遥感卫星、导航卫星、科学卫星和技术试验卫星等五花八门的人造
地球卫星 4800多颗。它们对人类社会进步产生了巨大推动作用，把地球带入了全新的“
仙境”。
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\ ( ) / # 开口便笑,笑世间可笑之人 #
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(2)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:42:25 星期五), 站内信件
千年等一回
自古以来，人类一直在探索太空的奥秘，尤其是企盼能一步登天，到九霄云外潇洒走一
回，像《西游记》中的孙悟空那样，遨游宇宙，居高临下看世界，眼观六路望星空。但
是，由于技术水平的制约，千百年来，到太空索宝一直只是一个美妙的梦想。
不过，人类并没有止步不前，而是锲而不舍，继续努力。从古代火箭到牛顿三定律，从
齐奥尔科夫斯基的多级火箭理论，到布劳恩研制V-2火箭，经过祖祖辈辈的不懈努力，终
于迎来了亘古未有的新纪元。1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造地球
卫—— 人造地球卫星1，开创了伟大的航天时代。
人造地球卫星1呈锥形，质量84公斤，轨道的近地点215公里，远地点947公里，轨道倾角
96.2度。它使美国朝野上下哗然，一时手足无措。 其实美国早在1946年就开始了人造卫
星的研究，但由于对运载火箭的开发重视不够，所以没能率先发射卫星。后来在前苏联
两次人造卫星发射成功的刺激下，美国加紧研制运载火箭，最后终于在1958年1月31日把
探险者1卫星送上了太空。
第三个独立发射卫星的国家是法国。它于1965年11月26日成功发射了试验卫星1。
日本于1970年2月11日把大隅号卫星送上了九重天，成为第四个发射卫星的国家。
中国是第五个能独立发射卫星的国家。1970年4月24日，中国用长征一号火箭把东方红一
号卫星射入近地点439公里、远地点2388公里、倾角68.5度的轨道。这颗卫星是一个直径
约1米的近似球形的多面体，质量173公斤，比苏、美、法、日第一颗人造卫星的总质量
还大。
由于人造卫星的本领远远超过大闹天宫的齐天大圣，所以后来又有英国、加拿大、意大
利等许多国家相继加入“追星族”，自行研制和发射卫星；使用卫星的国家就更多了。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(3)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:42:52 星期五), 站内信件
九霄云外大有作为
第一颗人造地球卫星上天后，人们很快就想到，在远距离通信中可以利用人造卫星作为
中继站，这样可以大大增加通信的传输距离。于是，美国于1960年8月发射了第一颗此种
卫星回声1，从而拉开了通信卫星研制和发射的序幕。其实，早在1945年美国科学家克拉
克就提出设想：“在地球赤道平面离地球35860公里的高空，以120度的间隔放置3颗卫星
，就可覆盖全球绝大部分表面，建立全球性的卫星通信网。”实践证明，克拉克的设想
是正确的，并具有传输距离远、通信容量大、机动灵活等许多显著的优点。
此后，人们又发现这种在空间轨道上环绕地球运行（不少于1圈）的无人航天器有许多广
泛的用途，其中最主要的是利用太空的高远位置来获取和转发信息。例如，用卫星观测
天体可不受大气层的阻挡，接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测；卫
星一天可绕地球飞行数圈，迅速获取地球的大量信息，不受领土、领空、地理和气候条
件限制，等等。人造地球卫星一直是发射数量最多、用途最广的一种航天器。
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标 题: 20世纪航天科技成就(4)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:44:05 星期五), 站内信件
群星闪烁竞争辉
随着卫星技术的日新月异，其种类也越来越多，令人眼花缭乱，目不暇接。但按用途可
把它们分为三类：
一类是科学卫星。它用于科学探测和研究，即在卫星上携带望远镜、光谱仪器等，了解
高层大气、地球辐射带和极光等空间环境，观察太阳和其它天体。美国哈勃太空望远镜
是其典型代表。它发现了许多具有重要价值的天文现象。
另一类是技术试验卫星。这种卫星相当于一个太空试验站，专门用于试验重要的航天新
技术、新原理、新方案、新设备和新材料等，成功后才投入实用。这类卫星数量较少，
但试验内容广泛。例如，无线电新频段传输、空间交会对接等技术都是在利用这类卫星
进行试验后才使用的。去年底升空的日本工程试验卫星7便属于该家族。
第三类是应用卫星。它直接为国民经济和军事服务，因而种类最多，数量最多，用途也
最广，产生了巨大的效益，对现代社会发展影响深远。专为国民经济服务的称民用卫星
，专为军事目的服务的叫军用卫星。不过，也有不少应用卫星是军民两用的。
在应用卫星世界里，又分为“三国”，它们各自具有鲜明的工作特点，谁也无法替代谁
。其一是通信卫星。它是把卫星作为无线电中继平台，转发来自地球或低轨道卫星的无
线电信号，传输信息，相当于一个太空“二传手”。我国1997年发射的东方红3号卫星就
属于这类。其二是遥感卫星。它把卫星用作空间观察平台，用星上装载的各种遥感器或
探测器，收集来自地球的多种信息。气象卫星、资源卫星和侦察卫星等均是这种卫星中
的“代表”。其三是导航卫星。这种卫星算得上是太空“指南针”，星上装有无线电信
标机、应答机等，可作为导航、定位和大地测量的基准点。大名鼎鼎的全球定位系统（
GPS）现在是这一王国的 “霸主”。
虽然卫星千姿百态，功能各异，但总的来说均是由专用系统和保障系统两部分组成的。
专用系统用于直接执行特定的任务，是卫星的核心，主要有转发器、遥感器和探测器等
几，具体装哪类随卫星任务而定。保障系统则是各类卫星共有的，包括结构、热控、电
源等，相当于公共汽车，转发器“坐”上去就是通信卫星，而遥感器“坐”上去就变为
遥感卫星。
有道是“数风流卫星还看今朝”，这不是戏言。数以千计的人造地球卫星遨游在宇宙“
公海”里“淘金”，已为人类带来了万贯财富。号称“千里眼”的遥感卫星不仅叱咤风
云，还能招财进宝，探测到许多靠其它手段力不从心的地下宝盆；而通信卫星则成为名
副其实的“顺风耳”，把人类集中在越来越小的“地球村”中；于1994年建成的GPS导航
星座更是神通广大，其本领之高一言难荆
太空这块风水宝地也是各军事大国竞相抢占的制高点，因为占领它不仅可以获得开采太
空丰富资源的天堂大权，还能控制整个地球。于是乎，成像侦察卫星、电子侦察卫星、
海洋监视卫星、导弹预警卫星、军用通信卫星、军用导航卫星等“太空战士”纷纷登场
献技。 90年代初的海湾战争美国就几乎运用了各类军用卫星，标志着陆、海、空、天四
维立体战争时代的到来。
人造卫星新技术层出不穷地问世，为当代社会开辟了许多崭新的天地。
通信卫星的出现，使现代通信产生了极大的飞跃，现已广泛用于电话、电报、传真及数
据和图像传输等，卫星种类也从单一的固定通信卫星，发展到移动通信卫星、电视直播
卫星等等。1998年开始发射的ＨS702型卫星将是近年最先进的通信卫星，可携带90台转
发器，卫星功率达15千瓦，能用于开辟或扩展“太空信息高速公路”的宽带通信业务，
或用于全国范围的直接进入用户的无线电业务，寿命高达15年。
移动通信卫星是当今社会的“新宠”。它圆了人们多年幻想的随时随地进行通信的梦。
它所具有的不受地理障碍约束和用户运动限制等优势，使光纤通信相形见绌。现有静止
轨道移动通信卫星和中低轨道移动通信卫星两种。
当代静止轨道移动通信卫星的“主力军”是国际移动卫星3。它可提供1个C/Ｌ频段全球
波束和5个Ｌ频段点波束，广泛用于全球海、陆、空移动通信， 并有导航功能。
中低轨道移动通信卫星已开始陆续入轨。它能克服静止轨道通信卫星信号衰减大、传输
时延长、轨道资源紧张、无法覆盖地球两极等先天不足，对卫星通信发展具有重大推动
作用。美国摩托罗拉公司从1997年5月5日起开始建立由66颗卫星组成的铱低轨卫星星座
，1998 年将竣工，届时用户用手持机就可在全球任何一个地方随时进行通信。本世纪末
还将建成中轨道卫星星座ＩCO。它兼有高、低轨道卫星各自的优点，前景看好。
由每个家庭直接接收卫星电视信号一直是研究的热门项目。经多年努力，美国终于在19
93年把第一颗采用数字视频压缩技术的电视直播卫星送上了太空，使卫星电视广播上了
一个新台阶。这种卫星可提供上百套电视节目，每个家庭只需装一个直径0.45米的天线
和接收译码器， 就能直接收看高质量的卫星电视节目。它对有线电视网冲击较大。199
6年起，美国开始向个人电脑用户提供卫星电脑直播。使用该项服务，用户从互联网上下
载信息的速度比通过电话联网快得多。
美俄还用跟踪与数据中继卫星为低轨道航天器提供连续实时通信，现正发展第二代。
通信卫星总的发展趋势是，高、中、低轨道卫星系统并存发展，区域性通信将主要采用
高轨道卫星，全球性通信主要采用中低轨道卫星。通信卫星正成为建立信息高速公路的
支柱，它比光纤通信更便宜，更易实施。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(5)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:44:29 星期五), 站内信件
叱咤风云的“大腕”
气象和人类的生存密切相关。劳动人民从实践中很早就学会了许多推测未来天气变化的
本领。气球、无线电探测仪和气象火箭的出现使气象观测水平大大提高，但它们仍有较
大的局限性。例如，受地理条件限制，许多人迹未至的地方的气象很难探测。气象卫星
的出现就弥补了上面所说的不足。它具有视野广阔、自由出入、长期连续和不需动力等
一系列优点，已成为当代气象观测诸手段中最先进的一种，在国计民生中举足轻重。
气象卫星现有低轨道极地气象卫星和高轨道静止气象卫星两种。它们在功能上互有分工
，相互补充。前者能在全球范围观测，提供中长期数值天气预报所需的资料，但因无法
连续观测同一地区，不适用于短期天气预报。后者与前者刚好相反，主要进行区域性短
期天气预报。
气象卫星上的成像仪（如电视摄像机）可从上往下拍摄云图。卫星还装载垂直探测器（
如扫描辐射计），用来探测云的形状、云顶高度、大气温度等。
自1960年4月美国发射第一颗气象卫星后，先后已有150多颗气象卫星入轨，使天气预报
的准确率大大提高。据报道，发射一颗价值2亿美元的气象卫星，可减少价值20亿美元因
天气恶劣带来的财产损失，因而收益可达1∶10。
现在，气象卫星正向一星多用、综合利用方向发展，除气象外，还兼有海洋和环境监测
功能。星上遥感器也在不断改进，以提高云图分辨率和大气垂直分布的探测能力。
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标 题: 20世纪航天科技成就(6)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:44:52 星期五), 站内信件
得天独厚探资源
由于生产飞速发展和人口不断增加，人类对自然资源的需求量越来越大。然而，又因条
件限制，许多自然资源到现在还沉睡在人迹罕至的深山密林、茫茫沙漠和浩瀚大洋之中
，用一般方法很难勘探。地球资源卫星的出现，使这些难题迎刃而解。这种卫星不仅使
人类能从新的高度观测到地上的各种现象及其变化，还把人的视觉从可见光范围扩展到
紫外、红外及微波辐射区，把人类对地观测带入一个新阶段。它是当代最先进的资源探
测手段，不仅可节省大量人力、物力和财力，还能完成许多用其它方式鞭长莫及的任务
。
例如，资源卫星离地面的高度一般在700公里左右，比飞机的飞行高度高上百倍。用资源
卫星普查我国全境的资源，只需拍300～500张照片，而用飞机普查就需拍50～ 100万张
照片。
与气象卫星相似，资源卫星也是利用装在星上的遥感器收集地球上的电磁波，从中提取
有用的信息，分析、判断、识别被测物体的性质和所处状态。但它的轨道高度比气象卫
星的要低，以便详细探测地面。
资源卫星上一般装有高分辨率摄像机。它们工作在可见光和红外波段。有的卫星还携带
合成孔径雷达，从而能全天候、全天时工作，并可以探测地下信息，代表了未来的发展
方
向。
资源卫星现正从光学遥感向微波遥感，从单一遥感向多功能遥感等方向发展，总趋势是
研制大型综合系统及小卫星系统和多种卫星协调工作，不断提高卫星的分辨能力。
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标 题: 20世纪航天科技成就(7)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:45:26 星期五), 站内信件
永不迷航的法宝
在茫茫大海中航行的舰船，须知道自己的位置和航向，才能保证安全，为此要装备导航
设备。在导航卫星问世前，多使用无线电导航、惯性导航等方式。它们均有明显的不足
，有的受气象条件限制，有的受航行距离影响，还有的导航精度较低。导航卫星的升空
则可把这些先天不足“一笔勾销”。
导航卫星实质上是把地面导航台搬到太空上去，因而不存在气象、航行距离等制约，具
有高精度、全天候、能覆盖全球和用户设备简便等优点，适用于各类复杂多变的情况。
卫星导航的原理是把卫星作为基准点。自从1960年美国发射第一颗导航卫星子午仪至今
，导航卫星已发展了两代。第一代卫星子午仪采用多普勒测速法，只能进行二维定位，
并且不能连续导航。第二代卫星GPS采用时间测距法，由21颗工作星组成星座，可为用户
提供全球性、全天候、连续、实时的三维高精度导航定位，被誉为当代最伟大的科技成
就。GPS 的定位精度优于10米，测速精度优于0.1米/秒，是目前最先进的导航设备，被
广泛用于军事、交通、航空、测量、勘探和农业等部门。采用差分GPS技术可进一步提高
定位精度。
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标 题: 20世纪航天科技成就(8)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:45:50 星期五), 站内信件
军用卫星当空舞
在现代战争中，侦察、通信等都占有极为重要的地位，而军用卫星可为它们提供最先进
的手段。例如，在当前，靠深入敌方腹地进行侦察是十分困难的，用飞机去探秘也不保
险。最理想的手段就是用侦察卫星。侦察卫星具有侦察范围大、速度快、长期连续、不
受国界和地理条件限制等“特异功能”，已在多次战争中大显身手。
当今最先进的光电成像侦察卫星美国高级型锁眼（ＫＨ）11的分辨率达0 .1米，并有较
强的机动变轨能力。美国还拥有雷达成像卫星长曲棍球，能全天候、全天时探测目标，
包括伪装或地下目标。电子侦察卫星用于侦收敌方雷达、电台的信号，使敌人防不胜防
。导弹预警卫星像是一个站在3.6万公里高处的忠实“哨兵”，日夜鸟瞰敌方导弹何时起
飞，一旦升空便报警、跟踪。在1991年的海湾战争中，美国爱国者导弹就是靠这一天眼
神星的及时预报打掉来袭的飞毛腿导弹的。21世纪初，能同时探测战略和战术两种导弹
的新一代预警卫星将服役。
其它军用卫星也各有特点。如军用通信卫星的“绝招”是保密性强，抗干扰等。
除应用卫星外，科学卫星和技术试验卫星对社会进步也起了积极的推动作用。例如，天
文卫星的出现，使天文学取得了长足的进步；技术试验卫星则为人造卫星的发展充当排
头兵，因而也功不可没。
20世纪发明的人造地球卫星，改变了人类社会的思维、工作和生活方式，成为现代社会
发展的巨大动力。
人造卫星现正朝着两个方向发展，一是大型、综合、可维修和长寿命，使地面用户设备
进一步小型化，并兼有通信、气象和导航等多种功能；二是积极研制小型卫星，用多颗
小型卫星来实现大型综合型卫星的功能，从而降低造价，增强生存能力和适用性。
21世纪的人造卫星将更加灿烂。
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标 题: 20世纪航天科技成就(9)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:47:08 星期五), 站内信件
拥抱月亮
在人的肉眼里，天空中除了太阳之外最亮的就是月亮了。古往今来，数不清的文学
家赋与月亮无限的笔墨，把它描绘得美不胜收。嫦娥奔月就是一个流传很广的神话故事
。那么，月亮究竟是什么样的呢？那里有庄严雄伟的广寒宫、高大的桂树和仙人吗？人
类在掌握航天技术后，第一个拜访的地外星球就选择了月亮，但这主要是因为月亮是离
地球最近的天体，探测它比较容易，而不是想去那里领略美妙的无限风光。实际上，月
亮上的世界是一个没有生命的不毛之地。
那么探测月亮又有什么意义呢？刚开始是好奇。但后来人们发现它能使人类大大加
深对宇宙的认识，包括认识太阳系的演化及其特性，了解空间现象和地球自然系统之间
的关系，并由此了解人类在宇宙中的位置和作用。在探月过程中不仅可以揭示科学奥秘
，还能带动其它领域的科技发展。60年代，阿波罗载人登月计划的实施，在美国就带动
起了超高强度和耐高温材料、新型计算机、遥控作业等一大批高科技工业群体，后来该
计划的许多成果又转移到民用，促进了科技与工业的整体发展与繁荣。
此外，月亮上有丰富的资源，尤其是它的表面含有大量的氦3。这种在地球上很难得
到的物质可作为核聚变反应的燃料，提供便宜、无毒、无放射性的能源，其贮量可满足
目前世界能源需要达1000年左右。月岩中，氧占40％。它可用作探测器的推进剂和生命
保障系统的供氧源。所以，开采月亮的矿藏很有吸引力。
由于月亮比地球稳定得多，且没有厚厚的大气层，因而还可作为对其它星球探测和
研究的平台，是进行天体物理学等实验和观测的理想场所。
为此，从1959年1月2日前苏联发射世界第一个无人月球探测器月球1开始，美苏等国
竞相发射了许多形态各异的探月器。它们主要以四种方式对月球进行探测：一是从月球
近旁飞过或在其表面硬着陆，利用这个过程的短暂时间探测月球周围环境和拍摄月球照
片。前苏联的月球3探测器就以这种方式发回了第一批月球背面的照片。二是以月球卫星
的方式取得信息，这样能有较长的探测时间并获取较全面的资料。美、苏、日都发射过
不少人造月球卫星。三是在月面软着陆，这样可拍摄局部地区的高分辨率照片和进行月
壤分析、月震测量等。美国勘测者系列探测器（共7个）曾陆续在月面软着陆，详细调查
月面情况，为阿波罗载人登月挑选理想的着陆点。四是载人或不载人探测器软着陆后取
得样品返回地球，进行实验室分析。美在60～70年代成功发射过6艘阿波罗载人登月飞船
。宇航员们在月球上一共停留了近280小时，足迹达100公里，带回月岩样品约440公斤，
是本世纪最伟大的壮举，大大充实了人们对月球的认识。
第一个踏上月面的人是阿姆斯特朗。他于1969年7月21日乘阿波罗11飞船降落到月面
后率先走下登月舱，迈出了人类在月球上的第一步。后来发射的载人登月飞船有的还带
有月球车，车上有许多科学仪器，航天员驾驶它在月面行走，主要用于扩大航天员的活
动范围和减少体力消耗。
因同时受到地球和月球引力影响，月球探测器运行的轨道与人造地球卫星和行星探
测器均不一样，两种引力以月球相对地球的作用半径为66000公里的球面为分界。
60～70年代的探月活动获得了极为丰富的信息，改变了过去基于地面观测所形成的
许多传统认识，把人类的视野伸展到宇宙深处。进入90年代，再次悄然兴起月球探测热
潮，日、美已相继发射了月球探测器，其目的是为21世纪建立月球基地，开发月球资源
做准备。
未来的月球探测将以国际合作方式进行，并将把科学探索和经济利益相结合。
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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.226.10]
发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(10)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:53:16 星期五), 站内信件
火星，你好
在晴朗的夜晚，当你抬头注视星空世界时，你可曾想过，地外星球是否也有生命？
在太阳系的九大行星中，火星是离地球最近且最为相似的一颗行星，人类对它一直十分
感兴趣，所以在探测了月球之后，便开始向火星发射探测器，目的是想了解火星上是否
有生命、太阳系的演化等等。
1962年11月，前苏联发射了世界第一个火星探测器，但它在半途失踪。美国水手4探
测器是第一个成功飞掠火星的探测器。它于1965年7月15日从距火星1万公里处拍摄了21
幅火星照片，发现火星上存在大量环形山，火星大气密度只有地球的1/100，那里无辐射
、磁场和水。
1972年1月3日，美国水手9探测器成为第一颗绕火星轨道运行的人造火星卫星。它成
功拍摄了火星的全貌及火星卫星的照片，并确认火星上并不存在运河，它一个半球上有
许多环形山，另一半则比较平坦。
美国海盗1和2的着陆器分别于1976年7月和9月在火星表面软着陆。它们用所携带的
精密仪器分析了火星土壤，测量了风速、气压和温度，并确定了火星的大气成分。探测
结果表明，在所着陆的区域里没有生命。
去年7月4日，美火星探路者探测器在火星表面着陆。它首次使用所携带的六轮遥控
火星车在火星上行驶，实现了对火星较大范围的移动考察，取得了重大成果。例如，它
发回了火星360度彩色全景照片，找到了一些支持“火星生命说”的证据。这次探测费用
只是当年海盗探测器计划的 1/5，从而表明，更快、更好、 更省的新探测方针是可行的
，为未来的行星探测开辟了美好前景。
本世纪的火星探测已经历了派探测器掠过火星、发射人造火星卫星、让探测器在火
星表面软着陆和用漫游车在火星表面移动考察四个阶段。21世纪还将发射无人或载人探
测器到火星上取样，然后返回地球进行分析。
探测火星有助于弄清太阳系乃至生命的起源和演化，认识地球环境的形成过程。各
个行星处在演化进程的不同阶段，具有不同的特征。了解研究它们，对深刻认识地球及
太阳系均有重要意义。例如，通过研究火星大气的演化和水的消失过程，分析火星大气
稀薄寒冷而金星大气却稠密炽热的原因，可正确认识和把握地球环境的变化趋势，对人
类保护地球环境，从而在宇宙中永久生存具有现实而又深远的意义。
火星探测还有助于开拓人类新的生存空间。
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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.226.10]
发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(11)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:54:30 星期五), 站内信件
行星之旅不平坦
除了向火星发射探测器外，人类还把无人探测器“派往”金、木、水、土等行星。
它们有的是“ 走马观花”，一路几游，有的则是专访性的。由于行星探测器能克服大气
层的阻隔和大大缩短探测距离，因而可深入研究行星及行星际空间，开创了天文学发展
的新局面。
当然，研制和发射行星探测器比搞人造地球卫星更难，因为行星探测器必须获得11
.2公里/秒的速度（第二宇宙速度）才能摆脱地球引力进入深空。目前，行星探测器大多
是沿最小能量航线飞行，出发日期要隔几个月乃至几年才有一次。例如，飞往火星的良
机大约要隔26个月才有一次。返航也是如此，不是随便什么时候都可以，须在火星上等
待几百天，直到火星运行到地球前75度时才能离开火星。所以要进行载人火星探测要解
决大量技术问题。
另外，行星探测器的控制与导航、电源和通信等也十分复杂，尤其是外行星探测器
，由于飞行时间长，距离太阳远，所以必须使用空间核电源。
金星是离地球最近的另一颗行星。有人说，金星是地球的过去，而火星是地球的未
来，因而人类对这两颗行星的探测最多。虽然金星和地球很相似，但它有一些与地球迥
然不同的奇特现象。例如，它的自转周期比公转还长，且是反方向逆转，科学家对此很
感兴趣。
从1961年至今，探测过金星的探测器有前苏联的金星1～16、维加1和2以及美国的水
手2、5、 10和麦哲伦探测器。1967年10月24日，金星4与金星交会后，准确地向金星表
面释放了一个着陆舱，并在穿过比地球大气稠密近百倍的金星大气的过程（共94分钟）
中，送回首批金星的现场实测资料（温度、压力等）。从70年代起，美苏的金星探测进
入第二阶段。1970年12月15日，金星 7探测器首次实现了在金星表面的软着陆，发回了
金星表面资料及金星大气内部情况。美水手10探测器是第一个探测金星和水星的双星探
测器。它于1974年2月飞到金星附近，探测后又借力飞往水星。目前在金星轨道上运行的
是麦哲伦探测器。它是1989年5月4日升空的，载有合成孔径雷达和高度计，绘制了金星
表面地形图。
木星是九大行星中最大的一颗，并有16颗卫星，很像是一个微型的太阳系，故科学
家认为，了解它有助于揭开行星系统的起源之谜，找到太阳系形成和演化的模型。第一
批访问木星的是美先驱者10和11两个探测器。它们是采用在行星际漫游的方式进行探测
的多面手，先后探测了木星、木星的卫星、土星和土星的卫星等。 1973年，先驱者10在
距木星1.3万公里处穿过木星云层时拍摄了世界上第一张木星照片。在探测了木星、土星
和冥王星后，先驱者10又飞离太阳系（1986年），成为第一个进入恒星际空间的人造航
天器。它在历经25年、 100亿公里的宇宙航行后，于1997年3月完成探索使命。先驱者1
1在探测了木星、土星和海王星后，也飞出了太阳系。
1977年8月和9月分别升空的美国旅行者1和2探测器是访问木星的第二批使者。它们
带有更先进的观测仪器，首次观测到了木星背阳面的极光及木星大红斑等。其中旅行者
2不但对木星和土星进行了探测，还首次对天王星和海王星进行了探测，完成了四星联游
的壮举。旅行者1和2最后也飞出了太阳系。
上述探测器没带着陆舱，且是在飞越木星和土星等行星时从很远距离进行探测，所
以图像清晰度差，探测时间短，数据不全面。为解开木星之谜，美国又于1989年10月18
日发射了世界第一个木星专用探测器伽利略。它由轨道器和子探测器组成，其中子探测
器于1995年7月13日与轨道器分离，同年12月7日进入木星大气层，考察时间75分钟。这
是人类首次对木星大气进行原位测量。轨道器在1995年12月抵达木星轨道后，绕木星飞
11圈，并飞临木星3颗最大的卫星，对它们进行了近距离探测，最后于1997年12月前后因
燃料耗尽而坠入木星大气层烧毁。它对木星的观测距离比旅行者近20倍，发回照片的清
晰度比旅行者高20～100倍，探测结果与科学家的推测有许多不同。它使人类首次完整地
观测到木星、木星卫星及其磁场，是本世纪最重要的行星探测活动。
土星很美，腰部缠绕着绚丽多彩的光环，且与木星一样，本身保留着大量太阳系形
成时的原始物质。对它进行探测有助于认识太阳系的形成和发展史，对认识地球自身大
气的演变也很重要。 1979年先驱者11为土星拍摄了第一张近距离照片，并发现了新的土
星卫星和土星环。此后，旅行者1和2又先后探测了土星，大大加深了对土星的了解。19
97年10月，由美欧合制的世界上第一个土星专用探测器卡西尼升空。它与伽利略木星探
测器相似，由轨道器和子探测器组成，其中轨道器带有12台科学仪器，子探测器带6台仪
器。它们在2004年7月抵达土星轨道后，子探测器将被释放到土星最大的一颗卫星上进行
探测，而轨道器在4年工作寿命中，除绕土星飞行60圈外，还将探测土星的数颗卫星。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(12)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日18:55:38 星期五), 站内信件
深空散步景无限
航天技术的发展，使天文台插上了强有力的翅膀，在宇宙中任意翱翔，不仅能到月
球和行星上去“串门”，还可以走近小行星、彗星和在日地空间“观光”。
研究小行星对了解太阳系的形成和演化有特殊意义。小行星上可能有太阳系形成过
程中残留下来的原始物质。美国于 1996年2月17日发射了一个叫近地小行星交会（NEAR
）的探测器。它将在明年2月接近一颗叫“爱神”的小行星（即433号小行星），然后绕
爱神星的轨道运行10个月，最后着陆取样。
彗星上也可能保留太阳系形成时的原始物质，可为我们提供了解太阳系早期历史的
线索。探测彗星的本质及其组分可了解太阳风的物理化学性质和化学成分。为此，人类
已发射了多个彗星探测器。它们主要用于探测哈雷彗星。彗星探测器上一般装有摄像机
、中子分析仪等设备，用以探测彗尾中的等离子体密度、温度等。探测器上的变轨发动
机用于将收集太阳风中的粒子，并在2003年将其带回地球（2001年1月发射）改变探测器
的轨道，以便拦截彗尾，达到直接探测彗尾的目的。美国定于明年2月15日发射星尘彗星
探测器。它将于2004 年1月飞抵怀尔德2彗星附近，在距它100公里处收集星际尘埃，并
携回地面分析。
太阳是地球的母亲，为人类提供光和热，因此深入了解太阳的活动规律，尤其是太
阳黑子和太阳风等现象，意义重大，直接影响人类生活。所以，从60年代以来，世界上
一些国家发射了不少观测太阳的探测器。它们可分为几类。一是从近地轨道上观测。空
间站上的航天员就拍摄了大量太阳的照片，发现了许多新现象，为研究太阳耀斑起源和
特性等提供了珍贵资料。二是从月球上观测。月球上没有大气和磁场的阻挡。阿波罗飞
船登月后曾在月面上安装了收集宇宙线和太阳风的仪器。三是使用太阳探测器。它可在
靠近太阳的行星轨道上更清楚地观测太阳。美尤里赛斯太阳探测器于1994年9月飞越了太
阳南极，首次近距离考察了太阳磁极。1995年9月它又飞越了太阳北极，首次拍摄到太阳
磁场的结构图片，大大丰富了人们对太阳的认识。四是在太阳峰年发射研究太阳的卫星
。
1990年起，美、日、欧开始联合实施国际日地计划（ISTP），目的是研究日地空间
从太阳表面，经日冕、行星际、磁场直至地球上层大气所产生的各种物理现象。该计划
发射20个探测器，现已有风、极、太阳与日光层观测台等探测器升空，并取得显著成果
。人类还在研制卫星太阳能发电站。
为调查地球以外的天体是否存在生物，尤其是探索有无生命甚至外星人存在，本世
纪人类已用探测器进行了许多地外生物和地外文明探测活动。例如，先驱者10和11及旅
行者1和2探测器均携带着反映人类在宇宙中的位置和人类文明现状的信息飞出太阳系去
寻觅“知音”。
20世纪的宇宙探测器使天文学步入辉煌。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(13)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:06:01 星期五), 站内信件
1961年4月12日，前苏联航天员加加林乘坐东方号载人飞船升空，成为世界航天第一人
，开创了载人航天新时代。至今，人类已经发射多种宇宙飞船。它们可分为载人型、货
运型和载人货运混合型飞船三种，也可分为卫星式、登月式和行星际式飞船三类。这些
飞船在世界航天史上立下了汗马功劳，现仍活跃在载人航天的第一线上。
三代飞马驰骋天外天
前苏联乃至俄罗斯很重视宇宙飞船的发展及应用，目前在轨道上运行的和平号空间
站还是用联盟号载人飞船和进步号货运飞船作为天地往返运输工具。迄今为止，前苏联
/俄罗斯已发展了三代载人飞船。
第一代是东方号。它是最先把人类送入宇宙空间的开路先锋，由座舱和设备舱组成
，同末级运载火箭连在一起工作。飞船质量为4.5吨， 最长飞行时间可达5天。座舱呈球
形，可以乘坐一名航天员。航天员坐在弹射座椅上。当飞船座舱返回地球到达低空时，
航天员乘坐弹射座椅离开飞船座舱，乘降落伞单独着陆。设备舱在座舱后面，呈圆锥形
，主要装有电源和姿态控制用的压缩气瓶。
第二代飞船是1964～1965年使用的上升号。它是在东方号飞船的基础上发展起来的
，在座舱外增设了气闸舱，并用普通座椅代替了弹射座椅，还增加了着陆缓冲火箭。飞
船质量约5吨多，最多可乘3名航天员。世界太空行走第一人列昂诺夫就是乘上升号飞船
升空，从气闸舱出去到飞船外面的茫茫太空中“散步”的。
1967年开始使用的第三代飞船，先后发展了联盟号、联盟Ｔ和联盟ＴＭ三个型号，
主要用于为空间站提供服务。具有轨道机动、交会和对接能力的联盟号飞船由球形轨道
工作舱、钟形座舱和圆柱形设备舱组成，高7米，最大直径3米，总质量约 6.8吨，可乘
坐3名航天员。 其球形轨道舱是航天员在轨道上生活和工作的场所，并分工作和生活两
个区域；前端还有一个和空间站对接的舱口，航天员可从这个舱口进入空间站。钟形座
舱是飞船上升和返回时供航天员乘坐的地方，直接和轨道舱相通，航天员可在两舱之间
来回活动。座舱中有操纵飞船的设备和降落伞等。圆柱形设备舱里装有推进剂、发动机
和电源等设备，外面有两块太阳能电池板。整个联盟号看上去像一个展翅高飞的大鸟，
既能独立飞行，为空间站运送物资和接送航天员，又可与空间站对接飞行，作为空间站
乘员的救生艇。
联盟号是组合式飞船。与东方号相比，其内部可居住空间增大一倍。再入舱由球形
改为钟形是为了达到良好的外力控制特性和精确的落点，并使再入过载由东方号的8～9
ｇ（重力加速度）减至联盟号的3～4ｇ。它一般载2～3名航天员。返回时，钟形座舱与
轨道舱、设备舱分离，然后按预定轨道运行至离地面4公里时打开降落闪耍苑纱窃诹
撕诺幕鵆HU上改进而来的。例如，它采用了新型计算机，从而具有自动对接能力，提
高了对接的可靠性；安装了新型太阳能电池帆板，延长了在轨工作寿命；使用了具有更
高推力和机动能力的组合发动机，在万一飞船与空间站对接不上时仍可重新启动，再次
对接。
联盟ＴＭ则是在联盟Ｔ的基础上改进而来的。它采用了名叫科斯的新型交会对接系
统，可使飞船与处于任何相对姿态的空间站对接，而使空间站不必机动；采用了用强度
更高、质量更轻的材料制成的降落伞，使发射有效载荷和着陆有效载荷均有所增加，且
在钟形座舱里占有更小的体积……。从1986年一直到现在，前苏联/俄罗斯均使用它把航
天员送上空间站或接回地面。
第一、二代飞船采用弹道式返回，第三代采用小升阻比（半弹道式）返回。
由于空间站的发展，运货量增加，故从1978年开始，前苏联将联盟号飞船改装成专
门的货运飞船，称进步号。它把联盟号的钟形座舱改装，运送推进剂及空间站上需要的
各种补给品。1989年8月起采用的进步Ｍ货运飞船，载货量比进步号多100公斤。从进步
Ｍ5开始，还可带回一个再入小舱，运回在和平号空间站上生产的材料、样品以及其它科
学资料。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(14)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:12:05 星期五), 站内信件
不谋而合的历程
无独有偶，美国载人飞船也发展了三代。1961年4月到1963年6月使用的水星号是第
一代。它由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成，质量约1.3～1.8吨，只能乘坐一名航天员，
用于进行地球轨道飞行。飞船姿态以自控为主，但由于多次发生故障，实际上多为手控
。水星号飞船主要用于研究人在空间环境下的生存和工作能力。
第二代是1965年投入使用的双子星座飞船。它具有轨道机动、交会和对接能力，航
天员能在轨出舱活动。该飞船质量约为3.2～3.8吨，最大直径3米，由座舱和设备舱组成
，可坐两名航天员。座舱分密封和非密封两部分，前者安装显示仪表、控制设备、废物
处理装置和两把弹射座椅及食物和水，后部座舱中装有无线电设备、生命保障系统和降
落伞等。虽然它与水星号外形相似，也呈圆锥－钟形，但密封座舱空间加大了；飞船内
部各系统不再采用“堆积”方式装在一起，而是按舱室形式安装；增加了交会雷达……
，使飞船性能有较大提高。
大名鼎鼎的阿波罗登月飞船是第三代。它属于登月式飞船，由指挥舱、服务舱和登
月舱组成。圆锥形指挥舱是航天员在飞行中生活和工作的座舱，也是控制整个飞船的中
心及唯一回收的组件，并有供航天员爬进登月舱的舱门和观察用的舷窗。服务舱为圆柱
形，装有主发动机、姿态控制系统、环境控制系统和电源等，能提供3名航天员14天的生
活环境。登月舱由上升级和下降级组成，用于把两名航天员从月球轨道下降到月面，完
成任务后再把他们送回在月球轨道上运行的指挥舱。登月式飞船与卫星式飞船最大的不
同就是增设了登月舱。美国在1969年7月至1972年12月相继发射了阿波罗11～ 17共7艘登
月飞船，除阿波罗13因服务舱故障中止登月任务外，其余全部登月成功。这是本世纪最
伟大的壮举。
1975年7月，美国又为阿波罗-联盟载人飞船联合对接飞行发射了一艘阿波罗飞船。
至此，美国停止使用飞船而转向发展航天飞机。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(15)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:12:44 星期五), 站内信件
大同小异用途广
尽管美苏宇宙飞船不太一样，但从总体上讲是相近的，均是能保障航天员在太空执
行航天任务，并能使航天员座舱沿弹道式或升力弹道式路径返回地面并垂直着陆的航天
器。它是载人航天器中最小的一种，仅能使用一次，在运行轨道上一般只能单独飞行几
天到十几天。它可单独进行航天活动，也可作为往返于地面和空间站之间或地面和月球
之间的 “渡船”，还能与空间站或其它航天器对接并联合飞行。
载人飞船一般均由航天员座舱、轨道舱、服务舱、气闸舱和对接机构等部分组成。
登月飞船还有登月舱。座舱是飞船发射和返回过程中航天员乘坐的舱段，也是飞船的控
制中心。它不仅和其它舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种重力和环境条
件，而且还要经受返回时再入大气层阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是航天员在轨
工作的场所，里面装有各种实验仪器。服务舱（又称设备舱）通常安装推进系统、电源
和气源等设备，起服务和保障作用。气闸舱是航天员在轨出舱时，保证飞船舱内气体不
至全部漏到宇宙空间的设备。对接机构用来与空间站或其它航天器对接和锁紧。此外，
还有应急救生装置，用于保障在紧急情况下使航天员安全返回地面或转移到其它航天器
上。
为了保证航天员能够进入太空和安全返回地面，载人飞船有结构、姿控、轨控、无
线电测控、电源、返回着陆、生命保障等系统。与无人航天器相比，载人飞船要复杂得
多，增加了许多特殊要求。例如，座舱要严格密封，以使座舱里保持有足够的氧气、一
定的压力和适当的温度，并要为航天员准备足够的水和食物。此外，还有应急、救生、
人工控制、安全返回和高可靠性等人造卫星上没有的特殊问题需要解决。
座舱是飞船的核心部分，外形很简单，都是无翼的大钝头体。这样做结构简单，工
程上易于实现，再入峰值减速度校座舱上还有特殊照明系统，以保证在各种恶劣光线条
件下航天员都能“心明眼亮”，正常操作。
由于载人飞船具有外形简单、技术上易于实现、所需投资少和研制周期短等特点，
因而有广泛的用途。它是突破并掌握载人航天基本技术的有效工具，可作为试验各种载
人航天技术，开展航天医学和生理学研究，如轨道交会和对接、航天员出舱活动等的航
天器；可作为空间站的天地往返系统，为空间站接送航天员和运送物资，费用比航天飞
机要低；可作为空间站的救生艇（1984年前苏联礼炮7号空间站出现严重故障时，就是靠
停靠在站上的联盟号把站上的两名航天员紧急撤回地面的）；由于带有推进系统，有变
轨能力，故可以迅速降低轨道高度进行侦察；可进行载人绕月和登月飞行……。21世纪
还将用它进行载人行星际飞行。
实践证明，宇宙飞船实现人货分开有利于提高人员运输的安全性和货物运输的经济
性。空间交会对接技术是载人飞船工程的一项关键技术，因为只有这样才能为别的航天
器提供运输功能。
今年将开始建造的阿尔法国际空间站在初期运行时将用联盟号飞船作为救生艇。未
来的载人飞船将朝三个方向发展：有多种功能；返回落点的控制精度提高到百米级的范
围以内；返回地面的飞船座舱经适当修整后可重复使用。
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标 题: 20世纪航天科技成就(16)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:22:24 星期五), 站内信件
自从1981年4月12日世界上第一架航天飞机哥伦比亚号升空至今，已先后有6架航天飞机
遨游过太空。其中5架是美国制造的，它们频繁升空进行载人航天活动，取得了巨大成果
，但有一架因故障凌空爆炸，使机上所有航天员全部遇难。前苏联制造的另一架航天飞
机仅进行过一次无人驾驶的自动飞行便销声匿迹，再也没有露面。故美国航天飞机是20
世纪唯一一种可用的载人天地往返运输系统。
展翅高飞上九天
早在本世纪30年代，奥地利人森格尔就绘制了用火箭发动机作动力装置的飞机草图
，试图进行高空高速飞行。但因技术条件的限制，当时根本无法实现。不过从此，发展
一种可重复使用的火箭飞机，作为飞向宇宙空间的工具的思想就从未间断过，人们一直
在研究一种能像普通航空飞机一样的、可进行天地往返的航天飞机。到了60年代末，人
类已经研制了多种洲际导弹、运载火箭、载人飞船和大型喷气客机及运输机。这为航天
飞机的研制积累了经验，储备了技术。
进入70年代后，发射卫星、载人飞船和其它宇宙飞行器依然只使用一次性运载火箭
，即每次发射都要消耗一枚火箭，就如同“狗熊掰棒子，掰一个扔一个”。有些专家感
觉到，这样做太不经济了。另外，用宇宙飞船作为载人航天运输器，也是“一锤子买卖
”，不能重复使用。于是，在耗资巨大的阿波罗登月工程行将结束之际，美国于1972年
开始把人力、物力和财力转移和集中到研制可部分重复使用的航天飞机项目上来。
研制航天飞机的最主要目的是利用其可重复使用性来降低天地往返运输费用。它是
集现代航空技术、火箭技术和空间技术于一身的综合产物，既能作为运输工具，又可像
飞机一样在绕地球的轨道上运行，返回地面经维修后可再次发射使用。有人称它为普通
飞机和宇宙飞船的“混血儿”。
美国在设计垂直起飞、水平降落的航天飞机时，除考虑使运费降至原来的1 /10外，
还有一个目的是将航天员升空时所受的超重减为一半，即只有大约3倍于地面正常重力的
压力（航天员坐飞船在发射加速阶段所受到的超重力是大约5～6倍于地面正常重力的压
力），这将是任何一个没有晕车病的健康人都可以承受得了的，使各行业的人均能登天
。
人们最初提出航天飞机方案，是想让航天飞机在人类飞行的漫长历程中竖起一个新
的里程碑，因为它兼有运载火箭、载人航天器和高性能的多重特性，可大大提高航天活
动的经济效益，使航天技术的发展进入一个更高的阶段。为此，美国、前苏联、法国和
英国等都曾对航天飞机的方案做过探索性研究工作，但最终只有美国研制出了实用型航
天飞机。美国的方案是，整个飞行器由可回收重复使用的固体助推器、不可回收的外贮
箱和可多次使用的轨道器组成，能载7名航天员，起飞加速度不超过3ｇ（重力加速度）
，正常降落时不大于1.5ｇ。
经过10年努力，1981年4月12日，恰值世界第一名航天员加加林上天20周年之日，世
界上第一架航天飞机——美国的哥伦比亚号作了处女航行。这具有历史意义的54.5小时
的太空遨游，意味着载人航天进入了一个新阶段。
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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.226.10]
发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(17)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:23:23 星期五), 站内信件
当代超级飞机
如上所述，美国航天飞机由固体助推器、外贮箱和轨道器组成。其中轨道器的外形
类似普通飞机，通常所说的航天飞机就是指它。它是整个系统中唯一可以载人且真正在
地球轨道上飞行的组件。
轨道器长37米，翼展24米，跟一架大型喷气式客机的大小差不多，不带有效载荷时
自重68吨。它所经历的飞行过程及环境比普通飞机要恶劣得多，既要有适于在大气层中
作高超音速、超音速、亚音速飞行和水平着陆的气动外形，又要有能承受再入大气层时
高温气动加热的防热系统。结构部分由铝合金制造，表面用可重复使用的隔热材料保护
。轨道器可重复使用100次。整个机体分机头、机身和机尾三段。
机头是轨道器的驾驶舱，处于正常气压下，分驾驶室（4个座位）、生活室和仪器设
备室三层。驾驶室在上层，其前面两个座位是驾驶员和指令长座位，后面的两个可供工
程师或其它专家乘坐。生活室在中层，内有厨房、卫生间和气闸舱。气闸舱后面有一个
舱口，在轨道飞行时，驾驶舱中的人员可通过此口走到后面的货舱里去。中层还有一个
很大的边门，供起飞前或着陆后人员和设备从这里进出。设备室在下层，主要装载环境
控制设备，以保持驾驶舱内的气压、温度和湿度等条件。航天员在驾驶舱内可穿普通地
面服装工作和生活。
机身是一个长18米、直径4.5米、容积300立方米的大货舱， 可装20～30吨货物。它
可装载各种卫星、空间实验室、大型天文望远镜和各种深空探测器。货舱里装有机械手
。机械手可伸可屈，可随意转换方向，最远能伸到15米远的地方。坐在驾驶舱里的航天
员可通过电视或目视观察，准确地操纵机械手，把10多吨的货物释放到太空或把太空中
的人造卫星捉住并回收到货舱里。
机尾装有三台以液氢/液氧为推进剂的主发动机，总共能产生6.3兆牛的推力。两台
变轨发动机每台可产生26.5千牛的推力。
轨道器的三角形机翼和垂直尾翼使航天飞机在返回地球过程中在大气层中飞行时具
有良好的稳定性和操纵性，能像普通飞机一样飞行自如。
机上各种设备所需电源由3个氢氧燃料电池和3个镍镉电池提供，每个氢氧燃料电池
可发出7～10千瓦的电力，而镍镉蓄电池供给短时间内需要大电流的设备的用电，并作为
燃料电池的备用电源，每个容量是10安时。
航天飞机系统的外贮箱用于贮存轨道器主发动机入轨用的全部推进剂。它可装700吨
左右的推进剂，位于轨道器下方，是唯一不可回收的部件。
两台固体火箭助推器平行装在外贮箱两侧，每台的推力惟12.74兆牛， 可重复使用
20次。
航天飞机是第一次把航天与航空技术高度有机结合起来的创举。它由起飞到入轨的
上升阶段运用了火箭垂直起飞技术；在太空轨道飞行段运用了航天器技术；在再入大气
层的滑翔飞行和水平着陆段运用了飞机技术。因此，它能完成多种任务，包括人造地球
卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型空间站的许多功能。它还具有一些一般航天器所没
有的功能，如释放、维修和回收卫星等。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(18)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:25:21 星期五), 站内信件
潇洒的全能冠军
有人把航天飞机的正式飞行看作是继阿波罗登月计划之后空间时代的第二个里程碑
，这是因为它为空间活动展现了极其美好的前景。它可使发射费用和有效载荷的研制费
用大幅度下降。美国有些大型军用卫星因为体积大、质量大，用运载火箭发射力不从心
，只能靠航天飞机送上太空。航天飞机的大容积货舱可以大大放宽对有效载荷尺寸和重
量的限制，改变过去要求有效载荷必须体积孝质量轻的原则，大幅度降低了有效载荷（
如卫星）的研制费用。它还可把有效载荷的重要分系统搞成备份或携带更多的分系统，
从而延长卫星等的寿命或增加卫星功能。这些均有利于节省有效载荷总费用。
航天飞机的经济性也表现在能在轨回收、检修卫星和更换失效卫星的组件。这不仅
能节省费用，还可以缩短研制周期和提高使用效果。美国哈勃太空望远镜在轨运行期间
，已用航天飞机进行过两次修理，极大改善了这一价值连城的太空“巨眼”的功能，延
长了使用寿命。
用航天飞机还可以扩大空间活动的规模和范围。航天飞机货舱体积庞大，能装20～
30吨货物，并设有起重能力很强的机械手，在轨道上可部署几乎任何类型的有效载荷，
能把过去因形状和体积因素而无法用火箭运载的一些设备送入近地轨道。美俄等国于今
年开始建造的国际空间站的许多部件，都将用航天飞机送上太空并由航天员在轨道上组
装。用航天飞机释放卫星时，可根据所要释放的各颗卫星的不同要求，改变航天飞机轨
道，从而把各颗卫星放入各自的轨道。
利用航天飞机能使航天技术逐步接近航空技术中飞机的活动能力和水平。如上所述
，在设计它时注意了过载控制，从起飞到返回地面的整个过程中，加速和减速都很缓慢
，因此对航天员的身体要求大大降低，可把稍加训练的科学家、工程师、医生和教师等
送上太空，从事其它空间工作。载人飞船返回时只能在海口溅落或在荒原上径直着陆，
航天员生命安全有一定危险，而航天飞机可水平着陆。这就使空间活动的安全可靠性大
体接近航空标准，使空间事业从探险阶段进入实用阶段。
航天飞机在军事上具有极大的潜力和重要的作用。它可在轨捕捉和回收军用卫星或
加以破坏，因而具有反卫星的能力。它不仅能在轨发射各种军用有效载荷，也可检修侦
察卫星和为其补充燃料、更换胶卷，提高侦察能力，并能进行载人军事侦察。有人还拟
让航天飞机携带战略武器进入太空，用作载人轰炸机。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(19)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:25:45 星期五), 站内信件
多面手来之不易
航天飞机以其独有的重复使用性、多用途性、经济性和良好的环境条件，为人类的
航天活动开辟了新的途径，但这是以解决了大量复杂的技术问题为代价换来的。例如，
从空气动力学上说，航天飞机的外形比火箭、返回式卫星和飞船要复杂得多，尤其是在
再入飞行时，轨道器要由近30倍音速降到亚音速，由稀薄大气到稠密大气。这不仅要进
行理论计算，更要做大量不同条件下的地面风洞实验。在推进方面，火箭发动机一般仅
能使用一次，工作时间在几分钟之内，而航天飞机的发动机却要多次重复使用，寿命期
间的总工作时间累计长达数小时之多。所以，推进是航天飞机重要的关键技术，在设计
、材料和工艺等方面要求极高。就防热设计而言，一般返回式航天器只使用一次，再入
防热问题较易解决，而航天飞机外形复杂，又要重复使用，因此它在返回地面时，对周
围空气的压缩和摩擦产生的高温高热的防护和处理问题很复杂，要求有适合大面积复杂
构形的耐高温、抗冲刷、重量轻、能多次使用的高级防热材料，维修也应方便。航天飞
机系统复杂，要经受各种恶劣环境，又要载人，因此须有安全救生系统。
也许正因为如此复杂，航天飞机投入使用后并未达到预期目的。它的发射费用并没
有像预料的那么便宜，每次发射后都要进行检修，不可能频繁飞行。更主要的是用航天
飞机发射卫星时需有2～3名航天员陪着上天，这样做既不经济也不安全。所以，从1986
年挑战者号航天飞机失事后，美国就停止使用航天飞机发射商业卫星了。美国空军也放
弃使用航天飞机。航天飞机目前只能称得上是当代世界上用途最广，但成本很高的大型
运载工具。由此可见，登天之路并不平坦，人类还没有找到物美价廉的“天梯”。
前苏联研制的暴风雪号航天飞机于1988年11月15日升空进行了第一次、也是至今唯
一一次飞行。这次不载人试飞只花了3.5个小时，绕地运行了两圈。美苏航天飞机的外表
尺寸和内部分系统及其布局很相似，但也有一些重大差别。例如，前苏联航天飞机的轨
道器没有主推进系统。它是由能源号运载火箭发射的。这样做的缺点是发射费用高，但
可大大减轻航天飞机的起飞重量，从而发射更重的有效载荷。此外，能源号火箭还可用
于发射别的航天器，而美国航天飞机的三大部件是一个完整的系统，三者缺一不可。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(20)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:26:15 星期五), 站内信件
而今迈步从头越
航天飞机存在的种种不足使航天专家们早就想研制一种新的航天飞机来取代它。美
国、英国和德国曾竞相热衷于研制一种可以像普通客机一样水平起降的航天飞机。它同
时载有火箭发动机和航空发动机，在大气层内飞行时使用后者，在外空则使用前者。但
经过一段研制后发现其技术太复杂，所以又纷纷下马了。有关新一代航天飞机还有多种
方案，但目前只有一种被列入正式研制项目，它就是从1997年开始由美国洛马公司研制
的X-33/冒险星。
X-33/冒险星是一种可重复使用的单级火箭运载器， 其中X-33仅是一种缩比型的试
验型火箭，拟在1999年进行飞行试验；如获成功，则继续研制实用型的运载器冒险星。
冒险星是三角形、无翼的升力体式飞行器，起飞质量不足航天飞机的一半，空重不
足航天飞机的三分之一，但近地轨道有效载荷能力比航天飞机大13.7％。虽然它也是垂
直起飞、水平降落，但不需用助推火箭，故可避免使用大量一次性部件。之所以没采用
水平起飞方式，是为了省去沉重的起落架，尽可能增加有效载荷。
由于机翼只有在着陆时才发挥作用，在升空时是负担，因此冒险星采用无机翼设计
方案。这样虽然升力小了，但返航时因燃料已用完，重量减轻了许多，故可在2500米的
普通跑道上着陆。冒险星之所以只用一级火箭（目前的航天飞机是用一级半火箭发射，
其中固体助推器算半级）就能登天，是因为它采用新型轻质坚固材料和新型发动机等技
术。它拟采用的直排气动塞式喷管发动机能随飞行高度的变化而用外部空气压力自行调
节气流的形状，所以效率极高，推重比达77～84。这种发动机结构简单，坚固耐用，只
是研制风险较大，所以洛马公司给新一代航天飞机起名为冒险星。但若能研制成功，冒
险星的天地往返费用只是现在的10％～20％。
尽管第一代航天飞机不尽如人意，但它广泛的用途目前还没有一种航天器可与之相
比，因此现在还无法取代它。它仍是本世纪最伟大的科技杰作之一，并为今后航天飞机
的发展奠定了基础，积累了经验。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(21)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:27:41 星期五), 站内信件
人类很早就盼望着能长期生活在美妙的太空上，幻想着能上天开发浩瀚的宇宙，
我国嫦娥奔月的传说便是一例。经过祖祖辈辈的努力，这一异想天开的美梦终于在20世
纪变为了现实，它就是被誉为“人造天宫”的空间站。迄今，美苏（俄）已发射两代共
9座空间站，其中现在轨运行的和平号已工作了12年。从今年底开始，还将建造第三代空
间站。
人造天宫非神话
人造卫星上天，标志着航天时代的开始；载人飞船的升空，为人类探索太空开辟了
新途径。然而，载人飞船实际上只是一种能乘人的人造卫星。它内部空间狭窄，很难放
开手脚开展大型的科学实验活动，而且里面的生活用品也有限，所以在太空不能呆很长
时间。为此，经过冥思苦想，航天专家们提出研制一种可供多名航天员巡访、长期居住
和工作的大型载人空间结构物。它如同一艘不落的“航天母舰”，能由飞船为在上面长
期生活的人提供生活用品等物资，人们称之为空间站。
空间站的构想一经提出，就引起美苏两个航天大国的极大兴趣。他们均希望通过建
立空间站来控制太空；利用空间站能长期载人的优势进一步研究地球环境和宇宙空间，
并开发太阳系；通过空间站实现空间工业化生产，进行微重力科研及材料、生物制品等
产品的空间加工和生产；充分发挥航天员在观察、判断、触觉及处理意外情况等方面高
超的主观能动性，在站上组装和维修各类航天器；建立空间补给维修基地；以空间站为
中转站，把航天员送到外星上……
不过，美苏在空间站的发展模式上采取了不同的战略方针，因而出现了差异甚大的
不同结果。前苏联/俄罗斯把发展空间站作为一项国策，采取了积极、 慎重、稳妥和循
序渐进的方式，最大限度地利用成熟技术，现已发射了8座空间站，目前唯一在轨运行的
和平号就是俄罗斯的。美国则采取争先跳跃式的发展方式，由于过多注重先进性而缺乏
连续性和继承性，所以至今只发射了1座。
1971年4月19日，前苏联发射成功了世界上第一座空间站礼炮1。它重18吨，军民兼
用，主要用于鉴定空间站的潜力。曾有3名航天员乘飞船到站上逗留了22天，进行了天文
观测、生物医学试验和对地观测等工作，但他们在返回地面时因飞船再入密封舱漏气而
死亡。礼炮1只在轨飞行了175天，之后再入殒毁。
此后，前苏联又陆续发射了礼炮2～7，美国则把天空实验室空间站送上了太空。目
前在太空运行的和平号是1986年发射的。这些空间站由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活
舱、后勤服务舱、专用设备舱和太阳能装置等几个部分组成，有的还具有桁架结构。
对接舱一般有多个对接口，其中一部分对接口用于停靠接送航天员和运送物资的航
天器，另一部分对接口则用于组合扩大空间站。气闸舱是航天员在太空轨道上出入空间
站的通道。轨道（工作）舱是航天员在站上的主要工作场所。生活舱是供航天员进餐、
睡眠和休息的地方，一般设有卧室、餐厅、锻炼区和卫生间等。后勤服务舱内通常装有
推进剂、水、气源和电源等设备，为整个空间站服务。专用设备舱是根据飞行任务而设
置的安装生产和试验专用仪器的舱段。它也可以是不密封的构架，用以安装暴露于太空
的探测雷达和天文望远镜等仪器设备。太阳能发电装置设在空间站舱体的外侧或桁架上
，为站上各种仪器设备提供电源。
在空间站运行期间，航天员的替换和物资设备的补给可由载人或无人飞船、航天飞
机提供。理论和实践都证明，空间站是最适合长期载人航天的“天堂”，具有自主补给
消耗品、检修和更换设备的能力以及可变更和可扩大其功能的性质，其先入轨后上人的
特征，既提高了安全保障水平，又简化了研制过程。这些均是其它航天器无法比拟的
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(22)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:28:42 星期五), 站内信件
宏壮的三部曲
已发射的9座空间站大致可分为三个发展阶段。它们像交响乐的三个乐章一样，展现
了空间站的辉煌历程。
1971～1977年升空的前苏联礼炮1～5和美国的天空实验室可认为是第一阶段。这一
阶段的空间站具有试验性质，寿命都不长，均是由几个舱段组合而成的整体结构，都用
火箭一次发射入轨。站上仅有一个对接口，每次只能与一艘飞船对接，一般是对接客货
两用飞船。这些空间站解决了空间站建设的许多重大科技问题。例如，在太空也和在地
上一样，有必要把住房、工作场所与交通运输工具，按各自的特点分别建造，这样才能
解除相互间的束缚，获得新的活力；人们可轮流在太空的人造环境中呆上若干天，使空
间的住房和工作场所的利用率提高。空间站即使是短暂性的，也比其它航天器有较大进
步。
礼炮6和7是分别在1977和1982年发射的。它们是实用性空间站，属于空间站发展的
第二阶段。这两个站在技术上有了很大进步，寿命也大为延长。在第一阶段空间站中，
寿命最长的礼炮4工作了两年多，而第二阶段的礼炮6运行了5年，礼炮7则坚持了9年，可
认为是长寿命空间站。第二阶段的空间站解决了对接的可靠性问题，多次成功地实现了
与飞船的对接；增加了一个对接口，从而把用补给、维修和替换的方法来延长空间站寿
命的设想变为现实……
1986年2月20日和平号升空是空间站发展的第三阶段。和平号的最大特点是有6个对
接口，可供多艘飞船、航天飞机和有效载荷舱对接，组成庞大的空间复合体，因而能像
一个多居室一样，有单独的“卧室”、“书房”和实验室等。这样既舒适，工作效率又
高。和平号寿命可达10多年，被认为是永久性空间站。它由核心舱、量子1号舱（用于完
成天体物理等任务）、量子2号舱（公用支援）、晶体舱（用于微重力材料研究和对接航
天飞机）、光谱舱（用于对地遥感和生物医学研究）、自然舱（用于了解地球生态状况
）、进步号货运飞船和联盟号载人飞船组成，全部对接上时（包括飞船和航天飞机）重
达233吨。
和平号上的设备自动化程度很高，可与地面连续实时通信（礼炮系列空间站每绕地
一圈只能与地面通信15～20分钟），货运飞船可向其自动加注燃料，并首次大面积使用
了砷化镓高效太阳能电池……
12年来，科学家们已在和平号上进行了空间生命科学、微重力实验等广泛的空间科
学和技术实验，取得了许多重要成果。在其上还进行过多次大型设备的空间交会对接、
更换和维修活动，为建造大型空间设施积累了丰富的经验。俄美航天员在和平号上分别
创造了439天和188天的男、女连续载人航天飞行世界纪录。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(23)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:30:02 星期五), 站内信件
青出于蓝而胜于蓝
空间站还可以从构型上分为三代。
第一代叫舱段式构型，礼炮系列和天空实验室均属此列。它们由各种不同形状和尺
寸的多个舱段组成，以圆筒形压力舱作为结构基础，入轨后太阳电池阵等部件自行展开
，投入工作。它们的特点是所用硬件少，压力舱容积大，可进行大量舱内实验；空间站
主体对地定向，便于对地观测；不需航天员出舱组装，因而较为简单。但它们的不足是
太死板，很难改变形状，尤其在压力舱出现重大故障需取下来才能修理时是非常困难的
；太阳电池阵的可展开面积小，输出电力有限，影响许多实验的进行；总容积小，使工
作效率较低。这些因素限制了空间站功能的扩展。
第二代称积木式构型，由多个舱段在空间交会对接后组成，是舱段式构型的合理发
展。采用该构型的空间站可多次重复复合，组成庞大的空间站体系。它的优缺点和舱段
式空间站差不多，只是能根据需要灵活扩展，从而具有功能强，使用范围广等特点，部
分解决了舱段式构型的问题。
和平号的核心舱与礼炮号规模相仿，但由于有一个含6个对接口的过渡舱，所以使
其如虎添翼，很容易按需扩展，灵活性极高。这样能以相互独立的舱来部署不同性质的
载荷和设备，而舱段式构型只能在一个舱体中分成几个舱段来部署，故难以合理部署站
上的分系统和有效载荷，也使在轨道上更换舱段极其困难。
和平号现已全部建成，上面对接有5个专用实验舱及货运和载人两种飞船。这些实验
舱在完成任务后可以更换，也能继续对接新舱或运输器，使空间站继续扩大。
美国、俄罗斯、日本和欧空局现正合作研制的国际空间站是第三代。它采用桁架挂
舱式构型，以桁架为基本结构，居住舱、实验舱和其它各种服务设施均挂靠在85米长的
桁架上。这个桁架就像这一“空中楼阁”的大梁一样是“主心骨”。这种空间站的优点
是具有很高的灵活性，可根据用户需求组成各种不同的形状，安装在桁架上的主要部件
拆卸、修理和更换很方便。它的结构不像舱段式那样紧凑，有效载荷可以方便地从对接
口出入，桁架间的宽阔空间可以安装多种观测仪器和增设太阳电池板。由于采用三角形
桁架结构，故可以获得大的刚度，并能利用重力梯度稳定姿态，使其控制系统比舱段式
简单。它能克服积木式空间站能源不足等缺点。
然而人无完人，金无足赤。世界上的事情没有十全十美的，桁架挂舱式空间站也不
例外。它的缺点是组装和维修空间站需要航天员多次出舱工作，技术复杂，风险很大。
为此，定于1998年开始陆续发射多个舱段，2004年全部建成的国际空间站实质上是一个
既采用了积木构型，又采用了桁架挂舱式构型的“混血儿”，这样可充分利用成熟的技
术，大大降低建造难度和费用。
国际空间站目前的建造计划是这样的：首先在1998年11月发射第一个部件——功能
货舱。它是空间站的基础，将为空间站提供最初的能源、通信、姿控等多种功能。12月
3日航天飞机将发射节点1号舱与功能货舱在太空对接，用于提供空间站生活区和工作区
的通道。1999年7月将发射由俄方提供的服务舱与功能货舱对接，作为早期空间站上人员
居住的基地。服务舱类似和平号的核心舱，有4个对接口。这3个舱组成了早期的国际空
间站，其上装有太阳能电池帆板和供航天员紧急救援用的载人飞船，能提供3个航天员长
期居住的环境。此后还将分别发射和对接桁架、太阳电池帆板、居住舱、实验舱（3个）
和移动服务系统等。该站总质量超过400吨，密封舱容积达1202立方米，宽（翼展）110
米，长85米，轨道高度397公里，总功率110千瓦（给用户46千瓦），乘6人，工作寿命1
0～15年。它从建造到运行直至寿终正寝之时的全寿命费用预计将是1047亿美元，可见这
座太空“宝殿”是用金子堆出来的。
也有人把空间站分为单一式和组合式两类。前者由运载工具一次运送入轨，后者由
多次运送入轨的空间站单元或组合件组装而成。和平号和国际空间站属于后者，其余属
于前者。
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发信人: bage (八哥), 信区: AerospaceScience
标 题: 20世纪航天科技成就(24)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月25日19:30:55 星期五), 站内信件
此曲只应天上有
世界上的许多事情是高投资、高风险和高利润并存的。这一点在航天产业，尤其是
在空间站上表现得特别突出，也就是说空间站是一种大投入、大产出的工程。
目前，开发宇宙主要使用卫星，但它们功能单一，寿命短，种类和数目繁多，因而
导致发射频率高；大多数卫星均不能在轨维修、加注和补给，所以带来很大风险，影响
寿命；卫星不能在轨组装，容积小，使许多巨型设备在太空无落脚之处，不少高效益研
制和生产没法进行。用永久性载人空间站则可解决上述问题。
现在的卫星主要是利用其高远位置来获娶传输和转发信息，通信、遥感、导航卫星
均是如此。它较易实现全部自动化，但要进一步开发空间资源就困难了。例如，把航天
器作为生产或军用基地，作为通往其它行星的中转站，在太空大量制造超级材料、特种
生物制品等，由于获娶加工转化、运输和存贮的主要不是信息，而是物质，因此所需的
设备要比用于信息的大和复杂得多，且在现在和可以预见的将来，还很难做到大部分自
动化的程度。这就需要人在空间现场参与工作。就现代技术水平来看，载人空间站是开
发这些太空资源的理想之地。它既能长期载人，又可装载多种大型装备。
空间站用途非常广泛。它可作为轨道实验室，进行各种科学和材料试验及生命科学
研究；建太空工厂，生产高纯晶体、半导体等新材料；作维修中心，使报废卫星复活；
建长期观测台，观测宇宙天体和地球；作空间中转站，发射高轨道卫星及月球和行星探
测器；作空间作战指挥中心或空间武器试验基地；作装配车间，在轨道上组装大型空间
结构，建贮藏库，存放备件、生活消耗品和卫星……
空间站的应用现已或正要经历实验探索阶段和在轨服务阶段。前者主要进行天文观
测、勘探地球资源、进行医学和生物研究等，礼炮号、天空实验室均属此列；后者包括
维修各类航天器、安装大型空间结构物和为其它航天器补充燃料，需要解决航天员迅速
出舱、载人机动飞行、空间维修等技术。国际空间站将具有这些应用特点，和平号空间
站则有承上启下的作用。21世纪，空间站还将作为人类在空间长期生活的基地。
值得指出的是，在已发射的礼炮号系列空间站中，军、民用基本上是分开的。除礼
炮1军民两用外，礼炮4、6和7属民用，礼炮2、3和5属军用。两者除通信制式和频率不同
外，主要区别还有两点：一是军用站轨道高度为260～270公里，比民用站（340～350公
里）低，这样有利于对地观测；二是军用站飞行周期短，需定期射回侦察密封舱。
空间站虽神通广大，令人向往，但建造难度也很大，需克服许多道难关。比如，未
来的空间站将遇到研制再生式生命保障系统、大型结构件的展开、防空间粒子辐射且灵
活方便的航天服、微型载人机动装置和紧急救生等技术难题。如果能消灭这些“拦路虎
”，便可加速空间物质产品的开发，促进空间工业化和商业化的进程，为人类开辟更加
美好的生存环境。
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