航天科技(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：宋涛

出版社：辽海出版社

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航天科技试读：

前　言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。

为此，我们特别编辑了这套“青少年科谱知识丛书”，主要包括《战机大观》、《舰艇博览》、《导弹百科》、《火炮之库》、《战车王国》、《军事先锋》、《武器前沿》、《太空世纪》、《登月传真》、《空间站之窗》、《航空档案》、《宇航时代》、《时间奥秘》、《气象缩影》、《激光聚焦》、《通信展望》、《纳米研究》、《材料世家》、《核能前景》、《能源宝库》、《建筑奇观》、《仿生试验》、《农业新空》、《环保结锦》、《医疗革命》、《民航之窗》、《交通纵横》、《电脑新秀》、《网络世界》、《微生物迷码》、《生活新探》、《人类未来》。这些内容主要精选现代前沿科技的各个项目或领域，介绍其研究过程、科学原理、发展方向和应用前景等，使青少年站在当今科技的新起点寻找未来科学技术的契入点和突破口，不断追求新兴的未来科学技术。

本套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果，具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性，是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

居高临下的人造卫星

1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，拉开了航天时代的序幕。1961年4月22日，第一位宇航员，前苏联的加加林乘坐“东方—1”宇宙飞船，离开地球，用108分钟遨游太空一圈，开创了人类进入太空的新时代。1969年，人类登上月球，实现了多年的梦想。我国也在1970年4月24日发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红—1号”。如今，太空中已有许许多多的人造卫星、探测器等航天器，各自执行着不同的任务，忠实地为人类服务。太空不再寂寞，月亮不再孤独。人类依靠航天技术了解到许多新知识，也实现了许多原来想做而做不到的事情。

例如，在研究地球周围环境方面，利用人造卫星探测，发现了地球的“辐射带”和“磁层”。在这以前，人们一直以为地球磁场和一个磁棒磁场相似，磁力线以南北磁极连线为轴对称分布，逐渐消失在星际空间。卫星探测结果使人们发现情况并非如此。原来，太阳连续不断地放射的强大粒子流——太阳风，把地球磁场压缩在一个固定的区域内，这个区域叫磁层。磁层像一个头朝太阳的蛋形物，它的外壳叫磁层顶。地球的磁力线被压在壳内。朝向太阳的一面，壳是圆圆的、封闭的；背向太阳的一面，壳拉长了，尾端被打开，磁力线和壳中其他带电粒子一起流出来，延伸到100～200万千米以外。在离地球表面600～60，000千米的空间范围内，地磁场“捕获”住大量来自太阳和星际空间的高能粒子，形成两个“捕获区”，这就是内外辐射带。辐射带中主要是高速运动的电子和质子。内辐射带是美国人范艾伦首先发现的，所以也叫范艾伦辐射带。地球的许多物理现象，如极光，磁暴和气辉等都与辐射带有密切关系。

人造地球卫星还广泛应用于为人类服务的各个领域。它飞得高，居高临下，视野开阔；飞得快，一个半小时就绕地球一圈；运行时间长，能连续工作几周、几个月、甚至几年；不受国界、领空限制，进出自由，畅通无阻。所以，在通信、气象、地球资源勘察等方面为人类做出了巨大贡献。为我国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫星。

在通信卫星出现以前，远距离通信主要依靠短波无线电、海底电缆和地面微波中继站等方式进行。这几种方式固然解决了不少问题，但由于地形、成本或太阳耀斑爆发的干扰等原因，各自受到很多的限制。通信卫星的出现，根本改革了通信技术，可以在广大区域的上空实现耗资少、容量大、稳定可靠的通信。有了通信卫星，地球上的人们可以不受时间、地点的限制，随时打电话、发传真，跨洋传输数据。全世界的人都可以坐在自己家里与美国人同时欣赏奥运100周年时在亚特兰大举行的盛大庆典。同时，通信卫星还开辟了“宇宙医学”的新纪元。在两个城市都建立了卫星收发地面站后，就可以通过卫星电视进行疑难病症的会诊和讨论，播放临床典型手术示范，发送心电图、脑电图等资料，进行迅速、准确、高水平的国际通信医疗。

气象卫星的发展有一段曲折的过程。因为天气变化发生在较低的大气层内，卫星轨道高度远远超过天气变化的实际区域，所以科学家们不相信卫星能拍摄到详细的云图，也不相信卫星能探测出瞬息万变的天气。然而，试一试的想法还是驱使人们发射了气象卫星。开头几次虽然失败了，但不懈的努力终于获得了成功，开创了卫星气象学。这就是利用气象卫星云图及各种资料来分析天气变化，并准确地预报天气。现在地球上空已有几十颗气象卫星在工作。它们不仅能提供日常天气预报需要的云图和资料，还为农业、交通、航空和海运、建筑、食品等工业提供重要情报。气象卫星在追踪、预报飓风方面成绩巨大，拯救了成千上万人的生命。目前，气象卫星还在人工造雨、破坏飓风、改变天气等实验中冲锋陷阵。或许有一天，人类的技术水平大大进步，在气象卫星的帮助下，不仅能预报天气，还能控制天气甚至改变天气。

另外，观测和勘察地球也是人造卫星的拿手好戏。这类卫星一般称为地球资源卫星。地球资源卫星利用的主要是20世纪60年代发展起来的航天遥感技术，特别是多光谱遥感技术。世界上任何物体，只要温度高于绝对零度，也就是在零下273摄氏度以上，就会辐射和反射可见光、红外线、紫外线、微波等各种波长的电磁波。物体特性不同，辐射和反射的电磁波也不一样。例如沙漠和海洋、海洋中的深水和浅水、不同的农作物、同一农作物中的健康区和染病区等，辐射和反射的电磁波都不同。利用这个特性，拍摄不同的多光谱图象，就可以辨别和分析不同的资源和环境情况。现在利用地球资源卫星可以寻找黄金、铁矿、石油及各种稀有金属矿藏，其勘测能力和“罗盘加锤子”的人工找矿时代已不可同日而语。此外，地球资源卫星还能找到人类赖以生存的淡水、可耕地、海中鱼群及其他各种资源，甚至能辨别出路边停放的汽车和森林中的伐木工人。利用资源卫星可以绘制出地球资源、植被、冰雪覆盖、人群分布等情况的精确地图，帮助人类更好地了解地球、开发地球。

卫星除了用于为社会生产、生活服务外，还常常用于军事目的。现在军用卫星品种繁多，性能先进，常用的有侦察卫星、照像卫星、导弹预警卫星、军用通信卫星、军用导航卫星、测地卫星和各种卫星式武器。除了卫星外，各国军事科学家们还在积极研制航天飞机、载人飞船和各种航天站。航天飞机是目前研究的重点，它既不同于飞机，又不同于火箭，而是兼有二者的优点。它既能像火箭一样垂直起飞，不依靠空气而飞行，又能在进入大气后做一定的机动飞行，水平着陆，而且可以重复使用，不像火箭只能用一次，因此航天飞机既方便又经济。

各种军事卫星和航天兵器的研制使人们预想到未来，如果发生全球规模的战争，很大程度上会是一场太空大战。所以各军事大国都不惜付出巨大代价，加紧发展此类武器，作为争霸世界的工具。然而，爱好和平的人们却殷切地希望，这样的太空大战不要发生，科学技术应该用于造福人类，而不是毁灭人类。

鸡鸭羊引来人上天

人们多么希望自己能升上天空！但有趣的是，第一批上天的生灵并不是人，而是一只公鸡、一只鸭子和一只山羊！

事情发生在1783年9月19日。这天，法国的蒙哥尔费兄弟在巴黎凡尔赛宫前面广场上作了一次轰动一时的表演，法国国王路易十六带着满朝大臣也兴致勃勃前来观看。广场上有一只金色的、用纸和布糊成的大气球，气球的直径为12米，高17米，很像一只倒放的大梨子，气球下面吊了一个盆状的柳条笼子，里面装着那三只动物。

一切准备就绪，蒙哥尔费兄弟点燃了放置在气球下面的潮草及布条，让产生的热烟冲进气球，于是它载着这三名“乘客”，冉冉升到了离地面大约500米的空中，并在微风的轻拂下，8分钟内飞行了3千米、最后安全地降落在城外的一片草地上。

谁知这三名“乘客”并不知道自己获得的殊荣，那山羊在吊篮内曾狠狠地踢了鸭子一脚，所以气球降落后，鸭子委屈地“呷呷”叫个不停，似乎向人们诉说它的苦楚。

路易十六兴趣大发，决定第二次应作载人飞行。为防止意外，他提出让两名死囚坐进吊篮。不料消息传出，群情哗然，无论大臣还是民众，都不愿让罪犯去完成这一壮举。一个宫廷历史学家情不自禁地怒吼起来：“决不能让充满罪恶的死囚成为第一个升空的人，这个光荣应该属于我！”

经过激烈的竞争，最后这位历史学家如愿以偿，与一位侯爵于1783年11月21日作了人类第一次气球载人飞行。在几万名观众的一片欢呼声中，他们上升到300米左右的高空，越过了塞纳河，25分钟后，他们安全降落于蒙马尔特。

以后气球热一度席卷了全球。但是，真正来到“飞行时代”，是在1903年美国莱特兄弟制造出第一架飞机，并于12月17日实现了人类首次持续的、有动力的、可操纵的飞行之后。

这对载入史册的兄弟，哥哥威尔伯·莱特生于1867年，弟弟奥维尔·莱特比哥哥小4岁。他们自小就立志“长大了要造飞机”，不断的试验耗尽了他们的财产，穷得连妻子也娶不起，但他们却依然为实现自己的目标奋斗不息，最后终于获得了成功。

1903年12月17日，他们在美国北卡罗来纳州的基蒂霍克开阔的平地上进行了试验。先是弟弟试飞了两次：第一次用12秒钟飞了36.6米，第二次以15秒钟飞了66米；接着他哥哥也飞了两次：第一次用13秒钟飞过了99.4米，第二次则在空中逗留了59秒，越过了284米！当时沿海正好驻泊着5艘巡逻艇，他们的表演使水兵们狂热地欢呼起来：“飞行时代终于来临了！”

在制造飞机史上，我国也有位值得一提的人物——冯如。他是美国一家华侨创办的飞机厂的总工程师。为了振兴羸（léi）弱的中华，他决心用中国人自己的力量，造出优良的飞机，为祖国争光。1910年6月，27岁的冯如在美国旧金山驾着自己制造的飞机，顺利地上了天。恰好当时孙中山在美国组织革命力量，在听到介绍后，孙中山高兴地说：“爱国救国的志士，真是大有人在啊！”

后来，冯如在旧金山的一次国际飞行比赛中，以飞高210米、时速105千米、飞越32千米的成绩获得了第一名。不久，他载誉于1911年元月回到祖国，准备一展鸿图。他带回了两架飞机，可是腐败的清政府把它视作洪水猛兽，不予采用。辛亥革命后，他为了在群众中普及航空知识，于1912年8月25日当众作了飞行表演。可惜，由于飞机搁置太久，没有得到保养，部分部件失灵，导致失事，冯如献出了年轻的生命，当时他仅29岁！

实际上第一个飞上蓝天的中国人是湖北一个土家族人——秦国镛，字子壮。1907年他以官费留学法国，先学军马科，后转学飞行，1911年春携一架50匹马力的单座教练机回国。于清明时节在北京作了飞行表演，在天空中盘旋3周而徐徐降落。当时北京为此举行了升旗（满清旗）、奏唱大清国歌等隆重的仪式，试飞成功后他被10多个洋人抬起绕场一周。北洋政府后来还派他去办南苑航空学校，并从法国购进了12架飞机，培养出83个飞行员。秦国镛于1940年逝世，享年64岁。

跨出地球的摇篮

经过80多年的发展，目前的飞机已达到了很高的水平。在很多国家，乘飞机去旅游已是家常便饭。目前飞得最快的飞机（美国3R－71A）时速可达3529.56千米，这是声速的3.3倍。最大的飞行高度达37650米（前苏联米格25机1977年8月31日纪录）；一次直线飞行的最大距离为20168.78千米，相当于地球半圈多。在空中逗留的最长时间达64天22小时19分5秒……然而不管什么飞机，都离不开空气，它们无法在真空中飞行，也摆脱不了地球重力的桎梏。所以，人类是不能指望靠飞机来跨出地球这只“摇篮”的。

那么人类能否跨出摇篮呢？应当怎样才可跨出摇篮呢？首先指出这条道路的是俄国的一位中学教师齐奥尔科夫斯基。他在9岁时因病失聪，所以几乎没有上过什么学校，完全靠自己努力学完了中学及大学的一些数理课程。而后，他在一个偏僻的乡村中学充任数学教师，同时开始研究气球、飞机等原理。他在41岁时写了一篇很长的论文来阐述他的主张——依靠火箭的动力作宇宙航行。经过五年的周折，这篇著名论文（利用喷气工具研究宇宙空间）才得以在1903年（正是莱特飞机上天的那一年）正式发表。后来他连续发表了许多重要的论文，继续论证其可能性。他在极为艰苦的条件下设计过许多火箭，导出了火箭理论中著名的“齐奥年科夫斯基公式”。他一生共写出的论著计730多篇（部），他曾建议，利用火箭来建立太空航行站，在上面设立天文台，并使它成为飞向其他星球的跳板。他还说：“在最初阶段，首先应当建造一个人造的地球卫星。”这些见解是何等正确，并已为实践所证实，他不愧为征服宇宙的先驱理论家。俄国人自豪地把他称作“宇宙航行之父”，为他专门造了纪念碑。在他逝世后，就以他的名言作为他的墓志铭：“地球是人类的摇篮，但是人不能永远生活在摇篮里。开始他将小心翼翼地穿出大气层然后便去征服太阳系。”

但是齐奥尔科夫斯基仅仅停留在理论研究上（他没有经费做试验）。人类要飞出去，更重要的是干！真正的突破应归功于美国的火箭工程师戈达德。

戈达德从小就迷上了科学幻想小说。1899年17岁时，他被英国作家威尔斯的《宇宙战争》深深地吸引住了，立志要飞出地球到宇宙太空去邀游。他并没有停留在幻想上，在成为工程师后，就开始设计实际的火箭发动机1914年他取得了两项专利。后来他到克拉克大学执教，同时准备把火箭试验付诸实施。

1926年初春，他偕同妻子来到马萨诸塞州的姑妈家，姑妈有个很大的农场，正好供他发射火箭用。3月16日，春寒料峭，在一片雪地中，他架起了世界上第一枚液体燃料火箭，它长约1.2米，直径约15厘米。他的妻子不愧为有心人，在他点火之前，为他留下了这有历史意义的珍贵镜头。

戈达德点燃了火箭，它顺利腾空而起，飞上了12.3米的高度，在2.5秒钟后落在56米远的雪地中。虽然距离还没有足球场长，但毕竟是航天史上的第一页！可惜观众仅有他妻子一人。

后来的发展很有喜剧性。戈达德一次接一次地试验，火箭越做越大。消息传得很快，引起了人们的关注和议论，可是戈达德得到的却是嘲笑和攻讦。纽约时报甚至专门发表社论，说他妄想飞到月球上去，是个十足的白痴，还说他的研究一开始就彻底错了。更令人恼火的是，有人甚至叫来了消防队和警察，以安全为由命令他不准再搞试验。美国政府也不支持他，颇有讽刺意义的是，后来为了使用他的200多项专利，美国政府不得不付上100多万美元巨款。

然而戈达德排除了万难，继续他的试验。到20世纪30年代初，他的火箭已能升到2.4千米的高空，飞行的速度已超过了声速——当时还没有任何飞行器可以达到声速的一半。

在欧洲大陆上，德国科学家奥伯特虽然理论上不及齐奥尔科夫斯基，制作上落后于戈达德，但他既能完善火箭理论，又参加了V—2火箭的研制，因而后人公认他与前两人一样，是现代航天学的三个奠基人之一。

上天的“梯子”

但是进入20世纪后，在科学家不断努力下，这座“通天塔”终于逐步建立起来了。1936年，为了侵略和扩张，希特勒德国建立了一个秘密的火箭实验室。两年后，他们就制造出了可以准确命中18千米外目标的“A4”火箭。1944年，纳粹把它改名为“V一2”，意思是“复仇武器”。这是现代大型火箭的雏型。它全长14米，直径1.65米，要三个人才可合抱。底部尾翼展开1.95米。重13吨，其中弹头内炸药约1吨。射程可达320千米，命中精度±5千米，飞行速度接近每秒1610米。德国人一共生产了6000枚。从1944年9月6日开始，他们向英国及荷兰等地先后发射了4700枚，其中1230枚击中伦敦，导致2511人死亡，5869人重伤，更造成了严重的心理影响。当然，此时大局已定，V—2未能挽回法西斯覆灭的命运。

然而对于科学而言，V—2工程为研制大型火箭培养和造就了一批专家，制造了许多设备，积累了研究和管理的宝贵经验，这些都成了美、苏的最大战利品——前苏联着重搜集设备、图纸和原材料，美国则把大批专家和技术工人运回美国。

火箭飞行不需依赖空气，它是靠尾部喷出气体所产生的反作用力前进的。空气反而成了它的大敌：会增加阻力，降低速度，并使它表面产生高温，甚至燃毁。所以要飞向宇宙，首先要解决火箭的耐高温问题，同时也应尽量缩短在大气中飞行的时间，因此大凡发射都是取垂直向上的姿势。

从牛顿时代，人们已经知道了“宇宙速度””。要叫火箭发射后不再落地，永远绕地球转动，V—2火箭的速度还远远不够，它至少要达到第一宇宙速度要求的7.9千米／秒。这个速度是声速的23倍。以这个速度，从南京到上海只需要39秒钟。科学家算出，要达到如此的速度，燃料的重量至少是空火箭的39倍。换句话说，如果一支火箭总重量为1吨，那么其中必须装975千克燃料，占97.5%，而火箭壳、燃料箱及其它一切装备一共只能有25千克。谁也没有本事造出这样的火箭。因为即使是碰不起的鸡蛋，1000千克中的蛋壳重量也重达110千克。何况为了飞得更远，最好能制成比例更小（如不是1：39而是1：50或更多）的火箭。

出路在哪儿？齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决的办法——利用多级火箭！简单地说来，就是把燃料箱做成好几段，用完一段就丢一段，这可使燃料所占的比例大为减小，从而腾出比例来装载科学研究用的各种仪器设备。例如有一支三级火箭，它的第三级装着一个1吨重的负载物——人造卫星或宇宙飞船，那级火箭本身也重1吨，燃料为它们的3倍——6吨，那么，这第三级总重为8吨。再把这8吨看作第二级火箭的负载，也按1：8的比例，那么二、三两级总重为64吨。以此类推，再加上第一级，整个火箭重为64×8＝512吨。这里，燃料总重438吨，占总重的85.5%。这个比例虽仍然很大，但比一级火箭要低得多了。

现在各国大多均采用这种三级火箭的方式：开始第一级点火，把飞船加速到一定速度，等它燃料烧完，这一级就自动脱离，同时第二级自动点火，使较轻的二级继续加速，最后它也完成自己的使命而脱离坠下，最后第三级火箭就可把较轻的人造卫星或宇宙飞船加快到所需的速度，并把它送入轨道。

现代火箭真是一个庞然大物。以美国火箭“土星5号”为例，它可把100多吨重的人造卫星或空间站送入绕地球的轨道，或者把近50吨的飞船送上月球。震惊世界的“阿波罗”登月飞船，“旅行者”行星探测器，均是由它一一送上天的。“土星5号”火箭本体长85.7米，如果连同顶上的“阿波罗”飞船，则高达110.6米，与南京的金陵饭店相当。它的底部最大直径为13米，20个人手挽手也无法合围。它的主要部件不下200万个，整个火箭的总重量为2930吨，可与一列满载的列车相比拟。它的第一级高达42米，尾翼展开有18米，其重量约为2600吨，占总重的3／4。5台强大的发动机可以产生300多万千克的推动力，总功率达17560万马力，相当于50万辆大卡车的总和。其消耗也大得惊人：所装的2200吨燃料，可供12500辆卡车开1小时，可只能供它烧2分半钟。2分半钟后它自动脱下，这时火箭已升到60千米的高空，并达到了2.7千米／秒的速度。火箭第二级长25米，装有34万加仑（154万升）液态燃料，燃烧8分钟后，将末级火箭送到177千米高空，并加速到6.7千米／秒，然后脱下，同时长17米的第三级继续点火，把卫星或飞船送入预定的轨道。

卫星上天

火箭技术发展到20世纪50年代，已经达到了相当的水平，一些西方火箭专家们开始考虑，是否可以为即将来临的“国际地球物理年”（1957年7月～1958年12月）发射一颗卫星，以获得更多的研究成果。美国政府经过慎重考虑，于1955年7月29日正式宣布，要为此而努力。不久，苏联也发表了类似的声明——只是当时西方世界几乎没有人把这件事当真。

事实上，前苏联的确加快了步伐。1956年末，前苏联获悉美国已于9月间进行了运载火箭的试验。为了赶在美国之前，前苏联政府决定推迟原来在国际地球物理年的发射卫星的计划，而改为抢先发射两颗简易卫星。为此，卫星只携带最简单的仪器。

1957年10月4日，一切准备就绪，位于咸海附近的拜科努尔发射场上竖起了一个庞然大物。22时许，一个号手吹响了人类向太空进军的军号，28分34秒、人类第一颗人造地球卫星冉冉升起，并顺利进入绕地球的轨道，它离地面最近和最远处分别为215千米及947千米，绕转的周期为96.2分钟。“卫星1号”呈球状，外径58厘米，重83.6千克，相当于一个彪形大汉的体重，两个铝合金的半球壳依靠橡胶体密封接合。尽管它总共寿命只有102天（其中的无线电设备仅工作了24天），于1958年1月14日坠入稠密的大气层而被焚毁，科学价值相当有限（有人评价它只是一台无线发报机加一支温度计）。但在世界上引起的轰动和震惊却是无与伦比的。世界各国的主要报刊无不以最醒目的标题作了最快的报道。

尽管美国当局装得若无其事，国务卿杜勒斯还责问美国报界大王“为什么围绕这个‘铁块’大做文章”，但卫星每一次从美国上空飞过时都发出清晰、尖锐的蜂鸣声，它所引起公众的恐慌是无法掩饰的——因为当时两国间正处于冷战的高潮期，所以种种谣言闹得人心惶惶，不少美国人时时抬头紧张地注视天空，生怕卫星上扔下什么吓人的武器……“卫星1号”上天后一个月，“卫星2号”又于11 月3日上了天。它的重量达508.3千克，在天空飞了5个多月。前苏联两颗卫星相继发射成功，而美国在12月的卫星发射却令人尴尬地掉了下来，前苏联的这些成就把一贯自大的美国人惊得目瞪口呆，他们觉得自己成了“龟兔赛跑”寓言中的兔子。

如梦初醒的美国加快了步伐，终于在1958年2月1日也把人造卫星“探险者1号”送上了天。它的外形象把摺着的雨伞，虽然其重量只有8.22千克，但其中一半以上（4.8千克）是仪器。所以反而比重10倍的“卫星1号”更加有用，它获得了许多重要的成果。例如，发现地球上空的两个辐射带（称“范爱伦带”，对航天有重要意义）就是它的成果之一。“探险者1号”飞得很高，所以绕地球的周期是114.8分钟。到5月23日，由于电池耗尽，它停止了工作。经过十几年的默默飞行，在1970年3月21日坠入大气烧毁。

我国航天事业的发展速度也是十分惊人的。1970 年4月24日，在酒泉卫星发射场上，我国科技人员利用自己的“长征号”运载火箭，顺利地把我国第一颗人造卫星——“东方红1号”送上了天空。“东方红1号”重量为172.82公斤，几乎是前苏联“卫星1号”的2倍。它的外形是一个近似球形的多面体，直径约1米。除了以114分钟的周期绕地球运转外，它本身还以每分钟120转的速度快速自转着。它装有多种科学仪器，以20.009兆赫的频率不停地播放（东方红）乐曲。20天后，由于上面的银锌电池耗完而停止发送信号。由于它最近时离地高度有441千米（远地点2384千米），所以估计寿命可达100年。“东方红1号”发射的成功，使我国成为第五个进入空间的国家。到1995年底，已经独立发射成功人造卫星的国家已多达10个。除此之外，靠其它国家的火箭及技术发射卫星的国家及组织则更多，如瑞典、加拿大、意大利、澳大利亚、德国、荷兰、西班牙、印尼……总共约在20个以上。最多时一年内发射上天的各种卫星可达上千颗。

征服太空的功臣

约翰·肯尼迪是美国第35位总统。1963年11月22日中午，他在敞篷汽车上被人刺杀。这个血淋淋的场面，世界许多国家的人民，包括远在东半球的日本人，都马上在电视中看到了。这是人造卫星的功劳。当时美国的“中继站1号”卫星正在作实况转播，所以立即把这一惊人事件用电视传播到了世界各地。世界进入了信息时代，人造卫星在传播电视、电话，促进世界信息交流方面，发挥了巨大的作用。正如当年美国报业大王回答杜勒斯所言：“因为那不是普通的‘铁块’，它已使人类的生活进步了几个世纪。”卫星明显使“世界变小了”。

卫星的出现使“宇宙医学”诞生了。最先，人们利用“中继站2号”把外地患者的脑电图发到著名的明尼苏达州梅育医院，从而使病人得到最好的诊断及治疗。1965年5月，“晨鸟”卫星把美国休斯敦的培拉大学附属医院的心脏手术转播到8000千米外的欧洲大陆，由心脏科权威向瑞士、英国、法国的同行作心脏瓣膜替换手术示范，一边讲解这种高难度技术的知识。卫星还可使僻远的山村和边疆得到各种电视教育……

在茫茫大海或荒凉的沙漠中，不时会发生交通等各种事故，不幸者过去能生还是很少的。但是自从有了人造卫星后，常可以及时发现这些处于困境中的人。1979年，由前苏联、美国、加拿大、法国四国发起成立了“国际卫星救援组织”，苏美两国专门发射了4颗卫星，它们在不到三年内，就发现了失事的船只和飞机150艘（架），共救出500多名遇难者。

1995年6月上旬，美国飞行员奥格雷的飞机在萨拉热窝上空被塞族军队击落，6天之后奥格雷奇迹般回到了“维和”部队，这完全归功于新发明的“全球卫星系统（GPS）”。他正是通过这种系统把自己落难的准确位置告诉了营救人员，其位置误差在10米之内！

卫星对于气象预报更是功勋卓绝。例如1969年8月，美国气象学家从“艾萨”卫星发回的云图中发现，“艾米尔”大飓风已在墨西哥海湾上形成，就及时发出了警报，使密西西比州及路易斯安那州的75000人及时撤离出了“危险区”。这是当代美国最大规模的一次人口迁移。几天后，时速312千米的风暴席卷而来，在它所经之处，6000多所房屋倒塌，5万多幢建筑物受到严重破坏，密西西比河的巨浪咆哮着冲决了堤岸……结果造成了260人死亡，财产损失15亿美元。但若不是及早预报，估计至少会夺去5万条生命，毁坏几百亿美元的财产。

地球资源卫星上天后，可寻遍荒山野漠，深入到人类无法抵达的区域，进行高效率的普查及勘测。它们用红外、紫外、X射线、γ射线等多种手段，把“目光”深入到地底之下。如1982年7月发射的“陆地－4号”卫星，可分辨地面上30米的目标，定向精度达到0.01°。资源卫星的功绩十分显赫，它发现了撒哈拉大沙漠的地下水源，前苏联乌克兰小麦的大面积歉收，阿拉斯加的油田、巴基斯坦和赞比亚的铜矿，玻利维亚最大的锂矿，南中国海大陆架底下大量的天然气……森体火灾固然逃不过它的眼睛，就连日本海的海水温度升高0.1度也在其掌握之中。

总之，人造卫星正在越来越深入到科学技术各个领域，为人类创造更多的财富。它的“家庭成员”日益庞大。从用途来看，一般可归为三大类：用于科学研究的“科学卫星”，如天文卫星、空间物理探测卫星等等；进行新技术试验或为某种目的作探索的“技术试验卫星”；最多的一类则是名目繁多的应用卫星，除了保密的军事卫星（侦察卫星、截击卫星）外，还有通信卫星、气象卫星、导航卫星、测地卫星、资源卫星……实在难以—一列全。根据不完全的统计，到1993 年6月为止，各国研制成功的大小运载火箭已有80多种类型，遍布各大洲的大型航天器发射场有10个之多。从1957年以来，已相继向空间发射了3540次4444颗各类人造地球卫星，100多艘载人宇宙飞船（或称航天器）及109个各类空间探测器。为了便于对它们跟踪观测，国际上规定了相应的“人造天体命名法”。它由一个几位数组成：前四个是发射的公元年份，中间三位数是当年的第几次发射，末两位数字是同一次发射形成的人造天体按亮度排列的序号，这最后两位数也可用“拉丁字母”来代替（l、O不用）。如我国第一颗人造地球卫星形成了三个人造天体：“197003401（或“1970034A”）卫星本体；“197003402”（或“1970034B”）末级运载火箭及“197003403”（或“1970034C”）火箭碎片。

一次发射形成人造天体最多的卫星是美国空军发射的一颗秘密卫星“提坦3c－4”，它于1965年10月15日升空，以后陆续形成了464个人造天体，使9位数不够敷用，只得标以1965082A、1965082B……1965082UH！

飞入太空的“名犬”

科学家们使用生物火箭所进行的一系列生物学、医学等方面的研究活动，对人类安全地进入太空，已经作了卓有成效的“火力侦察”。但是，人在太空可能要遇到的许许多的麻烦事，还需要用更严谨、更实质、更有效的手段来探索、实验，以保证人类飞天万无一失。于是，生物卫星应运而生，它肩负起比生物火箭更为艰巨的使命。

生物卫星就是用于生物学研究的人造地球卫星，它相当于一个空间生物实验室，可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、发育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究空间生命科学的重要工具。生物卫星一般由服务舱和返回舱两部分组成。服务舱内有保证卫星正常工作的各种设备。返回舱内装有实验生物和生命保障系统、记录仪器、返回火箭等。按照一定的指令，服务舱与返回舱即可分离，返回火箭点火使返回舱回到地球，而服务舱不返回。

世界上第一颗生物卫星是苏联1957年11月3日发射的“人造地球卫星”2号。卫星上载有一条名叫“莱伊卡”的雌性猎狗，这只可爱的小狗才是真正意义上由地球进入太空的第一只动物，它在轨道上度过了极不平凡的6天6夜，承受了超重和失重的考验。缚在它身上的各种传感仪器测出的关于脉搏、呼吸和血压等指数，证实了科学家们的推测，即失重本身并没有引起动物生理机能的危险变化。经过各种传媒，“莱伊卡”一举成为享誉全球的“名犬”。然而，令人感到十分惋惜的是，由于当时还没有回收卫星的能力，科学家们只得眼巴巴地看着挑战太空为人类立下大功的“莱伊卡”，孤独地葬身在清冷的太空世界，无法援助。但是，“莱伊卡”的太空之行是成功的，更加坚定了人们对载人航天定能实现的信心。

1960年8月，苏联又将小狗“别尔卡”和“斯特雷卡”送入太空，与它俩为伴同行的还有老鼠和苍蝇等生物。这时科学家已经掌握了卫星回收技术，两只小狗绕地球18圈，做了一番名副其实的太空旅行后，平平安安地返回了地球。

为进一步了解人在失重适应期所发生的变化，生物卫星还多次用猴子进行了实验。人在宇宙飞行初期，宇航员会产生一系列影响整个情绪和工作能力的不适感受，用动物进行实验有助于科学家更好地分析、认清这些现象的不同侧面，以研究出科学有效的对策。1987年，苏联用“宇宙—1987”号生物卫星，让猴子“德雷姆”和“雅罗什”在太空完成了13昼夜的飞行。

这两只小猴子是从50对猴子中筛选出来的，早在飞行前一年多就对它俩进行了精心严密的训练。要教会它俩像宇航员一样呆在专门的容器内；要让它俩学会使用摄取食物和饮料的专用工具；要按照专门的计划程序完成一些规定的动作。例如，当它俩面前的仪表盘上出现不同信号时，要按下不同作用的按键等等，使它俩能准备无误地完成地面上规定的计划。这两只猴子没有辜负科学家的苦心，严格经过训练，在飞行中显示出很好地掌握了操作技能，完成了任务。

遮不住的眼睛

人类生活在地球上，但长久以来，对地球的情况并不了解。

如地球是什么形状的？经过几千年的摸索和争论，才知道地球是球形的。如果有人进一步问它是标准的圆球吗？很长时间都无人能回答。人类发射的第四颗卫星，即只有1.5千克重的“先锋1”号，探知了地球呈梨形。

再如，我国的国土有多大？几千年来，在地面上的多次反复测量，仍然只能得出一个大致的数字。有了飞机以后，国土测量要容易一些，但也需要花10年时间，拍100万张照片。而利用卫星勘查我国国土，只要几天时间，拍500张照片。通过卫星照片曾发现过青藏高原上过去地图上没有标出的湖泊。

再如，什么地方的地下蕴藏着矿物和水源，地球的断层和板块的准确位置和走向，在有卫星以前，很难探测得很准确。而用人造地球卫星探测，相对地要容易得多。如苏联曾用卫星找到三个金刚石矿；美国卫星在撒哈拉大沙漠找到多处淡水资源；我国卫星发现，每年都发生滑坡的一段宝成铁路，原来是建在地球的一条断裂带上，改道后，就不再需要每年都进行抢修了。

再如，人们知道，亚马逊等原始森林在迅速缩小，沙化地面在不断扩大，地球环境受到严重污染。但在有人造地球卫星以前，很难掌握精确数字和整体情况，而卫星却能使这一切一目了然。

再如，地面上的几万个气象站，也很难将气象变化预报得很准确，因而使人把“天有不测风云”当作揭示规律的警语。其实不然，有了人造地球卫星以后，全球的气象变化，都在掌握之中。如气象卫星从没有漏报过一次太平洋的台风，使人们能从容地应付每一次台风袭击，大大地减少了台风造成的生命财产损失。1981年，我国长江上游连降大雨，河水猛涨，已超过警戒水位，防汛部门考虑是否动用荆江分洪工程分洪。如果分洪，将有40万人搬迁，60万亩良田被淹。但如不分洪，大雨继续，河水泛滥，造成的损失比这更大。在这举棋难定的时候，气象部门根据卫星气象云图分析，作出大雨即将停止的预报，这使防汛部门决心不分洪，避免了分洪带来的损失。

人们常说：“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”反过来理解，如果跳出庐山，就会“旁观者清”了。气象卫星、地球资源探测卫星、大地测量卫星、照相侦察卫星和环境监测卫星等遥感类卫星，就是跳出地球，高居地球之上的眼睛。这只火眼金睛是遮不住的，地球上的各种情况和地面之上大气层变化，都逃不过这只“千里眼”。

遥感类卫星，还可用来评估农作物长势和预报产量，发现森林虫害和火灾，测算海洋水温和浮游生物分布；能探测鱼群走向，预报渔汛，监视火山喷发和地震灾害，以及进行考古和军事侦察等等。

模拟太空旅行

尽管早期的科学家用载人气球进行研究工作，但他们很快发现，研究工作也可以通过地面控制的气球来完成。由于成本和安全的原因，大多数科学家都在地面控制探索大气的气球。

20世纪50年代后期，军方开始考虑进行载人气球飞行。军队的飞行员需要了解当飞到30000米以上的高空时可能遇到的问题。当时，有人提出，一旦火箭发射成功就可以进行载人太空飞行计划，军方要对诸如降落伞、增压服及维持生命系统等高空设备进行测试，同时也想更多地了解航天医学的知识。

海军和空军都制定了载人气球飞行训练的计划。海军的计划叫“同温层－实验室”。1956年11月8日，由海军军官马尔科姆·罗斯和M·李·刘易斯驾驶的“同温层－实验室”1号气球升到22800米的高度，创造了新的纪录。尽管由于气阀失灵，使气球下降速度猛增，但这只茂大的气球最后减缓了下降速度并安全着陆。

与此同时，空军方面也开始实施代号为“人高”的系列高空气球飞行计划。“人高”号的密封舱是一个圆柱体，它的大小更接近最初的7名宇航员使用过的小型圆锥形“水星”号密封舱，而不像皮卡德夫妇发明的气球吊舱，它看上去与一个大的潜水氧气瓶或潜水艇的潜望镜相似。舱内只能容纳一人，驾驶员穿上部分增压服，坐在一个有网眼的尼龙座位上，四周是维持生命的装备和科学实验仪器。

这只聚乙烯气球由温仁研究股份有限公司制造。密封舱和降落伞可以通过驾驶员或地面控制脱离气球返回地面，密封舱还能装上程序，在飞行的第二天的黄昏脱离气球。

万户升空飞行

火箭除了应用于军事和娱乐方面以外，我国古代人民当然也没有忘记将火箭用于飞行方面。其中万户最为有名。

传说万户（也有写“万虎”的）是明代的一个官吏。他生活在14世纪末，那个时期火箭获得了较为广泛的应用。万户做过一次大胆的飞行尝试。他先是制作了两个大风筝，并排安放，将一把椅子固定在风筝之间的构架上。在坐椅的背后，他安装了47支当时所能买到的最大的火药箭。

当一切准备工作就绪后，万户坐在椅子上，让仆人把自己捆绑牢靠。他两手抓住风筝支架，然后命令仆人手持火把，按口令点燃47支火箭。随即发出阵阵轰鸣声，并喷出一股强烈的火焰，还夹杂着扑鼻的火药味，可是万户却在这阵火焰和烟雾中消失了。

万户的目的是想借助47支火箭向前推进的力量，加上风筝具有的升力浮力，拔地而起并在空中滑翔。

虽然万户的实验失败了，但是他的勇敢受到人们的赞扬。他的这种大胆而天才的技术构思有划时代的意义。他是世界上第一个试图利用火箭的力量升空飞行的人。

苏联火箭学家费奥多西耶夫及西亚列夫在《火箭技术导论》中说：“中国人不仅是火箭的发明者，而且也是首先企图利用固体燃料火箭将人载到空中去的幻想者。”这里所说的“幻想者”就是明代的万户。

1945年，美国火箭学家赫伯特·基姆在其名著《火箭与喷气》一书中记载了万户的实验，“大约14世纪之末，有一位中国的官吏名叫Wanhoo……”，书中称万户为“试图利用火箭作为交通工具的第一人”，而把他的壮举称为“首次进行火箭飞行的尝试”。

德国火箭学家威利·李在其《火箭、导弹和宇宙航行》一书中，叙述了万户的业绩，并写道，这位博学而勇敢的中国官员，“在14世纪末，通过发明并试验一种火箭飞行器，颇有些壮观地自我牺牲了。”

为了表彰和纪念这位传奇式的人物，美国科学家还用他的名字为月球上的一座环形山命名。这座环形山在月球表面东方海附近。

“混血种”航天飞机

卫星、宇宙飞船或空间轨道站虽然冲出了大气圈。然而它们大多即能“一次性使用”，价值几百万、成千万甚至上亿元的设备和仪器抛弃在太空，不仅在经济上是重大的损失，而且会增加“太空垃圾”，对太空事业将造成危害。如前苏联“礼炮6号”空间轨道站在175天（1977年9月29日发射，1982年7月29日在大气中焚毁）的航天活动中，光为运输人员和给养，就损失了5艘“联盟号”飞船。这种费用以“一日万金”形容也毫不为过。能否制造一种既可航天又能反复使用的新型飞行器呢？

那就是集火箭、飞机与卫星优点于一身的航天飞机。它又称空中渡船，在大气层内外都能运动自如。起飞时像火箭一样垂直发射，用火箭推动；进入轨道后，它又像卫星那样在原设计轨道上运行（不要任何燃料）；回来进入大气层后。又像普通飞机那样可以滑翔着陆。只要经过大约两个星期的检查和维修，它又可重新上天，可反复使用100多次。

在美国，航天飞机的方案早在1972年1月已经确定了，经过多年的研究和试制，1978年8月12日，一架经过改装的波音747飞机驮着“企业号”试验航天飞机，进行了第一次飞行试验并获得成功。以后又经过了四五次试验，于是，人类第一架载人航天飞机“哥伦比亚号”，在1981年4月12日当地时间7时顺利飞上了太空。

航天飞机发射的场面十分壮观。运载火箭点燃后，浓烟滚滚，烈焰腾腾，灼热的高温烧焦了周围1600平方米内的杂草，强大的冲击波摧毁了几百米外的电线网，使周围5000米内的建筑物震颤不已，近旁的摄像机、广播喇叭也被气流卷走了——但航天飞机里面的2名航天员却安然无恙。只有似乎在乘高速电梯时的那种感觉。“哥伦比亚”最后进入了一条绕地球飞行的椭圆轨道，最近时高度为111.12千米，最远时240.76千米。它在空中飞行了54小时31分，绕地球转了36圈，于4月14日13时21分安全着陆。

美国的航天飞机可载3～7人及30多吨货物，在轨道上工作7～30天。舱内有与地面大致相同的人造大气环境，温度始终保持在18.5～24℃之间。宇航员的生活条件是任何其他宇宙飞船无法比拟的。1995年6月27日，美国“亚特兰蒂斯号”作了第100次航天飞行，现在美国制造的航天飞机共有5架。

不久，苏联的航天飞机研究成功，并于1988年进行了首次飞行。它的发射时间几经推迟，直到11月25日莫斯科时间6时，“暴风雪号”航天飞机才由“能源号”运载火箭送上天空。“暴风雪号”长30米，高16米，机身直径5.6米，总重约100吨。内有10个座位。从外形看来，它与美国的几架航天飞机十分相似。“暴风雪号”的首次航行只进行了三个多小时，在绕地球两圈后于当天9时25分着陆。着陆的地方离开发射场只有12千米。苏联解体后，航天事业受到极大冲击，这架航天飞机后来成为参观设施，再也没有上过天。

航天飞机为人们开辟了自由进出太空的通道，其重要性是不言而喻的。它可以让人进入太空，把一些卫星“放”到轨道上去，也可以把那些已失去功能的卫星修复，或者拖回地面来“动手术”后，再让它回到天上去。例如1984年4月6日，美国“挑战者号”第五次上天时，带着5名宇航员及一颗重11吨的卫星。它入轨后，把携带的卫星“放”进了预定的轨道，再改变方向去修复已失效了的“太阳观测卫星”。航天飞机在480千米的高度上飞行，以每秒26米的相对速度迎接目标。4月8日，航天飞机离它仅只60米了，这时宇航员纳尔逊带上了喷气背包步出机舱，到太空中去抓它。他努力了三次，好不容易才抓住了卫星的太阳帆板，可由于用力太猛，卫星急速地翻滚起来……后来还是由地面指挥中心发出了新指令，才使它重新稳定，并由机械手把它拖进了航天飞机。宇航员给它调换了一些部件后，于4月12日再重新放回太空，使它恢复了先前的功能。现在许多行星探测器，如“麦哲伦”金星探测器，“伽利略”木星探测器等都是在航天飞机上发射出去的。

航天飞机不仅大大降低了发射人造卫星的成本，而且有明显的商业价值。由于那儿几乎处于失重状态，因此可以提炼出最纯的稀有金属，能够制造出在地球上无法制造的合金，合成一些平时无法制造的药物，甚至用来作为商业性飞行。1984年8月30日，“发现者”首次航行时，6名宇航员中有个名叫查尔斯·沃克的工程师，就是世界上第一个自费太空游客。机票价格是8万美元。当然这个35岁的科学家是有自己目的的，人们估计他想在太空中制造一种用于治疗癌症的酶。至今，美国的确已制出了世界上第一批在太空生产的商品，1985年美国国家标准局已正式标价出售了。那是一种小得肉眼难以分辨、直径仅10微米的聚苯乙烯微粒，它们是绝对标准的球状体，极其均匀划一，十分惹人喜爱。20世纪90年代初美国仅从通信卫星和资源卫星中，每年的收益就高达900多亿美元，俄罗斯拍的一些卫星照片，在国际市场上的价格高达3000万美元一帧，所以收入十分可观。

第一次飞上天空的人

18世纪初，人们根据热空气比冷空气轻的原理，便以热空气作为浮升气体来制作气球升空。1709年8 月8日，在葡萄牙国王的王宫里，一位基督教牧师古斯芒曾进行过一次热气球的表演。1731年，俄国人克良库特诺也制造过一个布质热气球，浮升到了一株桦树顶的高度。又经过几十年的试验，到1783年，热气球终于载人飞上了天空。

制造这一载人热气球的是法国的蒙特哥菲尔兄弟。1783年6月5日，他们的热气球第一次升空，上升高度约1800米，10分钟后降落，飘移了约2000米的距离。法国学术协会曾邀请他们到巴黎去表演。此后又经过多次研究和改进，到1783年9月19日，兄弟俩决心表演载“乘客”的飞行。这一天，观众有10万多人，法国国王路易十六和玛丽皇后也亲临御览。这只热气球直径约12米，是用轻质纱和纸做成的。气球下面吊挂的笼子里载着一只羊、一只鸭和一只公鸡。这只热气球飞到500米的空中，8分钟后在3千米以外降落。3个“乘客”落地后神气昂然，看来毫无损伤。于是，兄弟2人兴高采烈地宣布，下一次试验所载的乘客，将是活生生的人。

路易十六为表彰两兄弟的功绩，特授予他们圣米歇尔勋章。国王考虑这种试验危险性太大，想让已被判处死刑的囚犯来充当乘客，并声称，有愿意乘坐气球试验者，成功后即恢复他们的自由。当时，一位勇敢的法国青年罗齐尔挺身而出，向国王禀道，不能把人类第一次升空的荣誉给一名罪犯我本人愿充当乘客，即使死去也在所不惜。这位青年在巴黎也有点名气，他有一项当时认为是惊人的杂技表演，就是他先吸一口氢气，含在口中，然后趁吐出之际，用一支雪茄把它点燃。罗齐尔又找到他的一位朋友阿兰德斯，两人决心同去冒险。国王鉴于两位青年的热情，终于同意他们两人乘热气球升空。

这个人类历史上第一次载人的气球，上下长约34米，球体中间最宽处直径约15米，呈椭圆形。气球下方悬一金属火盆，环绕火盆的则是用柳条编的载乘客的吊篮，乘客坐在吊篮里，能不断向盆中添加燃料。

1783年11月21日，人类第一次载人气球升空，这一惊人之举轰动了当时的巴黎，一时十室九空，途为之塞，人们一齐拥向邦龙试验场。只见一黄蓝二色的巨大气球，悬挂于两桅之间，下面正燃着熊熊烈火。下午1 时45分，路易十六的攻城大炮一声巨响，立在气球下的蒙哥菲尔兄弟挥舞大刀砍断缆索，气球向空中飘去。

根据记载，这一气球在空中飞行了25分钟，飞行高度约900米，最后在巴黎近郊一块麦地里安全降落。两人从塌缩的球囊下爬出，毫无损伤，两人彼此握手，互相道贺终于又活着回来了。

罗齐尔和阿兰德斯成了世界上第一次飞上天空的人。

自此以后，载人气球飞行便在巴黎和其他欧洲大城市中盛行起来。但阿兰德斯对此兴趣大减。从此再不参加此项试验。罗齐尔却乐此不疲，置未婚妻的苦苦哀求于不顾，继续进行飞行试验，他甚至立下雄心壮志要横越英吉利海峡。

不幸的是，1785年6月15日，罗齐尔在试用热气和氢气共同浮升气球时，气球起火坠毁，结果罗齐尔获得了航空史上的另一个第一——第一个死于航空器事故的人。

空天飞机

尽管第一代航天飞机仍被视为在今后十几年里完成太空军事和民用航天运输使命的主要工具，但鉴于现有航天飞机的经济性差、应变能力不足和生存能力低等缺点，美国国防部和航宇局正在研究新的航空航天飞机方案。

航空和航天是两个不同的技术领域，过去是由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动，航空运输系统是重复使用的，航天运载系统一般是不能重复使用的。

现代科学技术的进步，正在逐步把航空和航天飞行器朝着有机地结合成一体的方向推进。航天飞机是在航空和航天技术的结合方面作了初步尝试，实现了航天运载系统的部分重复使用。近年来，出现了一种将航空航天技术有机地结合在一起的飞行器方案，即航空航天飞机，简称空天飞机。它能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。

空天飞机是既能航空又能航天的新型飞行器。它像普通飞机一样起飞，以高超音速在大气层内飞行，在30～100公里高空的飞行速度为12一25倍音速，并直接加速进入地球轨道，成为航天飞行器，返回大气层后，像飞机一样在机场着陆。它可以自由方便地返回大气层。

随着航天活动规模的扩大，估计到21世纪，仅美国送入轨道的总重量达9万吨，因此，每年的运输量将猛增到数万吨。但是，目前最先进的航天运输工具——美国现在的航天飞机，运送每公斤有效载荷进入地球轨道的费用达11607美元（1986年美元值）。因此，大幅度降低航天运输费用，已成为开展大规模航天活动的关键问题之一。

据目前估计，空天飞机的运输费用至少可降到目前航天飞机的1／10，甚至可降到1%。

此外，用空天飞机发射、维修和回收卫星，不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场和长达一两个月的发射前准备，也不受发射窗口的限制。它完成一次飞行任务后，经一周的维护就能再次起飞，能适应频繁发射的需要，它的投入使用，将使人类可以方便地进入空间，“登天”就不再成为难事了。

提高飞机的飞行速度一直是航空界努力的目标。从50年代起美国就开始探索和研究高超音速飞行，30多年来，时起时落，一直没有取得重大突破。空天飞机的研制将带来航空技术的新飞跃，将使航空技术从超音速飞行跃入高超音速飞行的时代，无疑，将会进一步推动航空工业的发展。

空天飞机作为一种高超音速运输机，具有推进效率高、耗油低、载客（货）量大、飞行时间短等优点，是实现全球范围空运的一种经济而有效的工具。

空天飞机还具有重要的军事价值，可作为战略轰炸机、战略侦察机和远程截击机使用，这对进一步发挥战略空军的作用具有重要意义。

美国正开发新型的航空航天飞机，在有人驾驶时，能在常规机场水平起飞和着陆；还可在大气层内飞行，此时飞行马赫数为5，从美国的纽约飞往东京只需2小时；也可作地球大气层外的轨道飞行，此时的飞行速度为25倍音速，仅需90分钟就能绕地球一周。除作常规的民航机外，它还可代替现有的航天飞机作轨道飞行。据估计，使用高超音速航空航天飞机可使民航机的速度增加6倍，而航天飞行器的发射费用减少90%。1986 年2月，美国总统在国情咨文讲话中，把航空航天飞机称作新的“东方快车”，要求它在本世纪末投入使用。这种航空航天飞机是航空航天技术一体化的体现，能在常规飞机跑道上起飞和着陆，自由方便地往返大气层的一种新型飞行器。其起飞重量不到第一代航天飞机总重的1／5（约500吨），而运载能力则提高两倍多（达60吨以上），这样就可大幅度降低航天运输费用。

在军事上，这种空天飞机既可作为全球高超音速运输、洲际轰炸和战略侦察，又可作为航天运载工具或太空兵器，有可能成为一般轰炸机、战斗机和导弹所“不可比拟”的攻击和防御力量。美国拟议中的空天飞机方案主要有两种：一种是拟用作跨太平洋飞行的高超音速运输机，称“东方快车”，能以5～6倍音速在3万米的高度作巡航飞行，只需两小时可从美国杜勒斯机场飞至日本东京；另一种为“跨大气层飞行器”，可作轨道飞行（飞入地球低轨道的速度为25倍音速），也可在次轨道作气动力机动，然后在回升到轨道上以轨道速度航行。美国从1982年开始实施空天飞机这一长远发展计划，总费用预计为数十亿至200亿美元，由美国国防部和国家航空航天局联合进行技术研究。为了解决在大气层中持续高超音速飞行的问题，1985年以前在氢燃料的空气涡轮冲压发动机和超音速燃烧冲压发动机技术研究方面，已有所突破。从1986年至1988年，集中进行这类发动机的方案论证工作，并加速发展机体设计、动力装置等关键技术，在1988年后着手研制一架试验样机，于l992年至1995年期间进行飞行试验。它既是一种反应快、费用较低的跨大气层飞行的运输机，也是一种装备有计算机和先进探测设备的侦察飞行器，还可能是一种廉价、灵活并可重复使用的太空发射平台。在未来太空战中，既可以当作航空兵参加战斗，也可以参加天军行列，出现在太空战场上，与大空“敌人”厮杀。它是比航天飞机更为灵活、战斗力更强的一种大空武器。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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