宇宙飛船:載人飛船-中文百科頻道

簡介

載人飛船又稱宇宙飛船，是一種運送航天員到達太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保證航天員在太空短期生活并進行一定的工作。它的運行時間一般是幾天到半個月，一般乘2到3名航天員。

“東方”1号宇宙飛船是世界上第一艘載人飛船。它由兩個艙組成，上面的是密封載人艙，又稱航天員座艙。這是一個直徑為2.3米的球體。艙内設有能保障航天員生活的供水、供氣的生命保障系統，以及控制飛船姿态的姿态控制系統、測量飛船飛行軌道的信标系統、着陸用的降落傘回收系統和應急救生用的彈射座椅系統。另一個艙是設備艙，它長3.1米，直徑為2.58米。設備艙内有使載人艙脫離飛行軌道而返回地面的制動火箭系統、供應電能的電池、儲氣的氣瓶、噴嘴等系統。“東方”1号宇宙飛船總質量約為4700千克。它和運載火箭都是一次性的，隻能執行一次任務。

類型

自1961年實現首次太空飛行以來，人類已先後研究制出三種構型的載人飛船，即單艙型、雙艙型和三艙型。

單艙式隻有航天員的座艙，美國第一個航天員謝帕德就是乘單艙型的水星号飛船上天的；

雙艙型飛船是由座艙和提供動力、電源、氧氣和水的服務艙組成，它改善了航天員的工作和生活環境，世界第一個出艙航天員列昂諾夫乘坐的前蘇聯上升号飛船以及美國的雙子星座号飛船均屬于雙艙型；

最複雜的是三艙型飛船，它是在雙艙型飛船基礎上增加一個軌道艙，用于增加活動空間、進行科學實驗等，或增加一個登月艙（登月式飛船），用于在月面着陸或離開月面，前蘇聯/俄羅斯的聯盟系列和美國阿波羅号飛船和中國的神舟号飛船是典型的三艙型。

系統組成

宇宙飛船雖然是最簡單的一種載人航天器，但它還是比無人航天器（例如衛星等）複雜得多。宇宙飛船與返回式衛星有相似之處，但要載人，必須增加許多特設系統，以滿足航天員在太空工作和生活的多種需要。例如，用于空氣更新、廢水處理和再生、通風、溫度和溫度控制等的環境控制和生命保障系統、報話通信系統、儀表和照明系統、宇航服、載人機動裝置和逃逸系統等。除此之外，宇宙飛船都有基本的結構系統、通信系統、電源系統、溫控系統、遙測系統、姿态控制系統、變軌系統和推進劑等。

飛船由二、三個艙段組成，如乘員艙、服務艙、軌道艙等。乘員艙是航天員在飛行過程中生活和工作的地方，除結構外，它包含了全部環境控制與生命保障系統。服務艙用于裝載各種消耗器、安裝姿态和軌道控制系統發動機。軌道艙主要用于裝載各類儀器。

太空活動

典型的宇宙飛船太空行動如下：

進入軌道

發射：宇宙飛船從發射台離地升空

上升

軌道機動燃燒

軌道：太空中的生活

着陸

典型的宇宙飛船太空行動持續七到八天，但是可根據太空行動的目标最多延長至14天。

各國飛船

前蘇聯宇宙飛船

東方1号宇宙飛船，它由乘員艙和設備艙及末級火箭組成，總重6.17噸，長7.35米。東方1号宇宙飛船打開了人類通往太空的道路。

上升号宇宙飛船重5.32噸，球形乘員艙直徑與東方号飛船大體相同，改進之處是提高了艙體的密封性和可靠性。宇航員在座艙内可以不穿宇航服,返回時不再采用彈射方式,而是随乘員艙一起軟着陸。上升1号載三名宇航員，在太空飛行24小時17分鐘；上升2号載兩名宇航員，在太空飛行26小時2分鐘。

聯盟号宇宙飛船由軌道艙、指令艙和設備艙三部分組成，總重量約6.5噸，全長約7米，宇航員在軌道艙中工作和生活；設備艙呈圓柱形，長2.3米，直徑2.3米，重約2.6噸，裝有遙測、通信、能源、溫控等設備；指令艙呈鐘形，底部直徑3米,長約2.3米，重約2.8噸。

進步号系列貨運飛船執行向空間站定期補給食品，貨物，燃料和儀器設備等任務。到1993年底，已發展兩代，共發射進步号42艘，進步M号20艘。它與空間站對接完成裝卸任務後即自行進入大氣層燒毀。這種飛船由儀器艙，燃料艙和貨艙組成，貨艙容積6.6立方米，可運送1.3噸貨物，燃料艙帶1噸燃料。它可自行飛行4天，與空間站對接飛行可達2個月。

美國宇宙飛船

水星号載人飛船是美國的第一代載人飛船，總共進行了25次飛行試驗，其中6次是載人飛行試驗。“水星”飛船計劃始于1958年10月，結束于1963年5月，曆時4年8個月。　

雙子星座号飛船，美國載人飛船系列。從1965年3月到1966年11月共進行10次載人飛行。主要目的是在軌道上進行機動飛行、交會、對接和航天員試作艙外活動等。為“阿波羅”号飛船載人登月飛行作技術準備。

“阿波羅”号飛船，美國實施載人登月過程中使用的飛船。“阿波羅”11号飛船于1969年7月20～21日首次實現人登上月球的理想。此後，美國又相繼6次發射“阿波羅”号飛船，其中5次成功，總共有12名航天員登上月球。

中國宇宙飛船

神舟一号飛船是中華人民共和國載人航天計劃中發射的第一艘實驗飛船，飛船于1999年11月20日淩晨6時在酒泉航天發射場發射升空，承擔發射任務的是在長征2号捆綁式火箭的基上改進研制的長征2号F載人航天火箭。

神舟二号飛船是中國發射的第二艘實驗飛船，它也是中國第一艘正樣無人航天飛船，飛船的技術狀态與載人飛船基本一緻，由推進艙、返回艙、軌道艙三部分組成。

神舟二号飛船于北京時間2001年1月10日9時零分在酒泉航天發射中心發射升空，順利進入預定軌道。

神舟三号飛船是中國發射的第三艘無人實驗飛船，這也是一艘正樣無人飛船，飛船上除了沒搭載航天員之外，其技術狀态與載人狀态完全一緻。飛船由推進艙、返回艙和軌道艙組成。飛船是在北京時間2002年3月25日22時15分，在酒泉衛星發射中心成功發射升空的。

神舟四号載人飛船是“神舟”号系列飛船之一，是中國第三艘正樣無人飛船，除了沒有搭載人以外，其技術狀态與載人飛船完全一樣。飛船由推進艙、返回艙、軌道艙和附加段組成。總長約7.4米，最大直徑2.8米，總質量7794公斤。

神舟四号飛船于北京時間2002年12月30日0時40分在酒泉航天發射場由長征二号F火箭發射升空，飛船按照預定計劃在太空飛行了6天零18小時，飛船在環繞地球飛行了108圈後，于北京時間2003年1月5日19時16分，準确降落在内蒙古中部地區的着陸場。

神舟五号載人飛船是“神舟”号系列飛船之一，是中國首次發射的載人航天飛行器，于2003年10月15日将航天員楊利偉送入太空。這次的成功發射标志着中國成為繼前蘇聯（現由俄羅斯承繼）和美國之後，第三個有能力獨自将人送上太空的國家。

神舟六号載人飛船是中國“神舟”号系列飛船之一。“神舟六号”與“神舟五号”在外形上沒有差别，仍為推進艙、返回艙、軌道艙的三艙結構，重量基本保持在8噸左右，用長征二号F型運載火箭進行發射。它是中國第二艘搭載太空人的飛船，也是中國第一艘執行“多人多天”任務的載人飛船。這也是世界上人類的第243次太空飛行。

神舟七号飛船是中國第三個載人航天器，是中國“神舟”号系列飛船之一，在北京時間2008年9月25日21時10分4秒988毫秒由長征2F火箭發射升空。神七上載有三名宇航員分别為翟志剛（指令長）、劉伯明和景海鵬。北京時間2008年9月27日16點30分，景海鵬留守返回艙，另外兩人分别穿着中國制造的“飛天”艙外航天服和俄羅斯出品的“海鷹”艙外航天服進入神舟七号載人飛船兼任氣閘艙的軌道艙。翟志剛出艙作業，劉伯明在軌道艙内協助，實現了中國曆史上第一次的太空漫步，令中國成為第三個有能力把太空人送上太空并進行太空漫步的國家（其中，翟志剛完全出艙。劉伯明的頭部手部部分出艙）。飛船于北京時間2008年9月28日17點37分成功着陸于中國内蒙古四子王旗。神舟七号飛船共計飛行2天20小時27分鐘。

新型宇宙飛船

2007年美國國家航空航天局蘭利研究中心的宇宙飛行工程師Ram Tripathi設計出一種可屏蔽宇宙輻射的新型宇宙飛船，有望較完美地解決人類探索火星及更遠天體所面臨的關鍵性難題——宇宙輻射問題。

對于進入外太空的宇航員來說，宇宙射線是最嚴重的威脅之一，當前的技術情況下，宇宙飛船主要采用鋁制防護罩來保護宇航員免受宇宙射線之害，但這主要适用于近太空探索。火星之旅由于距離遙遠，所需時間漫長，采用傳統的鋁制防護罩的話就太重，太消耗燃料，甚至無法發射。

而Tripathi設計的新型宇宙飛船可能成為保護宇航員在漫長的太空旅途免遭宇宙輻射的最佳選擇。這種新型防輻射宇宙飛船由主倉體和四個伸出的均勻固定在主倉體周圍的帶電金屬防護球組成，四個帶電金屬防護球相對于主倉體的方位經過精密計算，從而構成一個保護主倉體的靜電輻射防護圈。Tripathi經過周密計算得出，要使靜電輻射防護效果最佳的話，每個帶電金屬防護球的直徑需在10-20米之間，它們與飛船主倉體的距離需保持在50米左右。這樣，帶電金屬防護球就能使飛向飛船的帶電粒子流偏離主倉體，從而保護宇航員的安全。與傳統防護技術相比，這種防輻射設計能使飛船在減少質量的同時獲得更大的空間，更重要的是，帶電金屬防護球由中空的鋁金屬制成，主倉體的防護層則采用碳納米管與鋁合成的新型材料，這種材料使飛船質量很輕，但強韌度又能承受起重離子的撞擊(重離子進入防護層後會與防護材料的原子發生碰撞)。

商業應用

英國《每日電訊報》2009年12月1日報道，英國維珍銀河公司建造的接載遊客上太空旅行的商業宇宙飛船太空船二号在2010年初進行首次試航，此後太空船二号将被正式用于開展太空旅行業務。當時有300人預定了太空旅行艙位，另有82000人在維珍銀河公司的網站注冊表示他們有興趣參加太空旅遊。維珍銀河公司是第一個進入太空的非政府組織。太空船二号能夠極大地滿足任何渴望太空探險者的需要，富裕的探險者僅需支付20萬美元，就能夠在太空邊緣逗留幾分鐘，從遙遠的太空俯瞰地球，同時享受從未有過的失重感覺。