天山之路与天天交通20世纪世界航天器的发展

天山之路与天天交通20世纪世界航天器的发展

1航天器的大成事术自古以来，人类就梦想离开地球飞向那个天空，欣赏那里美丽的风景，探索那里的秘密，开发那里的资源。然而,虽然经过无数次勇敢地尝试,但由于技术条件的限制,人类的脚步始终没能离开养育自己的摇篮:地球。经过祖祖辈辈的努力和科学技术的日新月异,人类终于在20世纪迈入了通天的门槛,开创了除陆地、海洋和大气层之外的第四个生存环境,大大加速了社会的发展。从此,各类形形色色的运载火箭、人造卫星、空间探测器、宇宙飞船、空间站和航天飞机等航天运输系统和航天器竟相登天献技,产生了巨大效益,成为具有划时代意义的科技。它们是现代科技的高度综合,并又推动科技和工业的全面进步。它们改变了人类的工作、生活甚至思维方式,不但造福现代,还将造福未来。2卫星卫星发展现状运载火箭是人类通天的交通工具。但开发太空还要靠航天器。到1998年底,全球共把5134个航天器送入太空,它们分无人航天器和载人航天器两类,其中无人航天器包括人造地球卫星和空间探测器,载人航天器包括载人飞船、空间站和航天飞机。在20世纪,发射数量最多、用途最广的航天器当数人造地球卫星了,它为人类带来巨大财富,使人类在获取、传输和加工信息资源的广度和深度上产生了质的飞跃。至今,已研制了科学、技术试验和应用三类卫星。它们各有千秋,在航天领域均能独树一帜。科学卫星相当于一个太空天文台,它轻而易举地改变了以往坐地观地、从地观天的传统,摆脱大气层的封锁,实现全波段科学观测,对人类科学认识宇宙有革命性地推动。它主要包括空间探测卫星和天文卫星,其中前苏联发射的世界第一颗卫星以及美国和中国第一颗卫星均属于前者,后者则谱写了现代天文学的新篇章,“哈勃”空间望远镜是其典型代表。天文观测走向太空,这是太空独有的最佳观测条件所决定的,也是天文学发展的内部动力所需要的。空间天文观测的优点是可全波段、全时段、全方位、无大气抖动和散射光、超长干涉基线地认识地外精彩世界。这些就决定了天文观测必然向太空发展。天文卫星的升空使天文学进入了全波段天文学的时代,并构成了天文学的第三次大发展。世界第一颗天文卫星是美国1960年发射的“太阳辐射监测卫星”。1968年升空的“轨道天文台”是最早专门用于紫外天文观测的卫星。第一颗X射线观测卫星是1970年发射的天文卫星-1。1972年入轨的小型天文卫星-2则是第一颗专门用于γ射线天文观测的卫星。用于红外观测的第一颗卫星于1983年进入太空。现今最重要的天文卫星是美国“哈勃”空间望远镜、“康普顿”γ射线空间望远镜以及1999年升空的“钱德拉”X射线望远镜(AXAF),欧美合作的“红外空间观测器”(ISO)、“太阳日光观测台”(SOHO),日本“空间射电望远镜”,它们取得大量天文观测成果。技术试验卫星用于在轨试验新技术、新原理、新方案、新设备和新材料,为航天的发展充当“开路先锋”,功不可没,生物卫星是其中一种。前苏联1957年11月3日发射的人造地球卫星2号是世界第一颗带生物的卫星,它载有一只名叫“莱依卡”的小狗,这是世界第一只实现轨道飞行的动物,因而名噪一时。由于应用卫星直接为国民经济和军事服务,所以品种和发射数量最多,用途最广,对人类社会影响最大。目前常用的应用卫星有三种,一种是通信卫星,另一种是遥感卫星,第三种是导航卫星。通信卫星的出现使现代通信产生了极大的飞跃,成为当代社会不可缺少的支柱。现在,全世界有200多个国家和地区,正在应用约300颗地球静止轨道通信卫星,提供80%的洲际通信和80%的国际电视转播,并开通部分国内或区域卫星通信和电视广播业务,在航天领域率先形成产业化。自从1958年12月美国发射世界第一颗试验通信卫星“斯科尔”以来,通信卫星已广泛用于固定通信、电视直播、数据中继等方面。卫星固定通信业务大都采用地球静止轨道通信卫星。目前国际通信卫星已发展到第八代,它载有44台转发器。今后还将发射超大容量通信卫星(多于48台转发器)。卫星移动通信覆盖区域广、不受地理障碍约束和用户运行限制的优势,使光纤通信相形见绌,因而成为卫星通信发展的主要潮流之一。其趋势是高中低轨道卫星系统并存发展,但区域性移动通信将主要采用静止轨道通信卫星,而全球性移动通信则主要采用中低轨道移动通信卫星。当今最著名的静止轨道移动通信卫星是国际移动卫星-3,它可为全球陆、海、空用户提供移动通信服务。1999年升空的静止轨道卫星——“亚洲蜂窝卫星系统”(ACeS)可实现手持机区域移动通信。90年代问世的中低轨道移动通信卫星开辟了全球个人通信的新时代,大名鼎鼎的“铱”卫星已于1998年11月1日率先开通业务,使全球“铱”卫星手持机用户实现了无缝隙通信。但由于经济问题考虑不周,该系统已于2000年3月17日停止业务。除卫星移动通信外,卫星数字电视直播和卫星数字音频广播也已成为新兴产业,尤其是前者正在全球引起一场革命性变革,并迅速转向卫星电脑直联、高速宽带多媒体通信,有望成为空间信息高速公路的重要组成部分。遥感卫星主要有气象卫星和资源卫星两种。自从1961年4月美国发射第一颗气象卫星以来,已约有160多颗气象卫星升空,它们完全改变了过去两极地区、沙漠、森林和占地表70%的海洋是气象观测空白区的局面,大大提高了气象预报的准确性,从没漏过一次飓风和台风预报,并在海洋、农业、交通和环境监测等非气象方面也大显身手。当代最先进的极轨气象卫星是美国1998年5月13日发射的诺阿-15,它是获得全球气象资料的“大腕”,用于提供中长期数值天气预报所需要的数据。它与第四代极轨气象卫星最大的不同是增加了双单元组合的先进微波探测装置,从而可帮助气象学家预测飓风的强度和方向,并能提供陆地和海洋的瞬时降雨率数据。第一颗静止轨道气象卫星是1969年由美国发射的,目前美国使用的是第二代卫星戈斯-8、9、10,它们均采用三轴稳定,成像仪有5个通道,垂直探测器有19个通道,它们可同时进行工作,代表现今最高水平,主要进行区域观测,提供短期天气预报数据。中国于1988年、1990年、1999年先后发射了3颗极轨气象卫星,其中第3颗极轨气象卫星风云-1C与前两颗相比有了很大的改进。例如,星扫描辐射仪的通道数量由5个增加到10个,星上观测资料的存储时间由60min增加到300min。中国还积极研制静止轨道气象卫星,并于1997年发射风云-2卫星,它定点在105°E赤道上空。该星装有多通道扫描辐射仪,每半小时获取一幅覆盖1/3地球的全景原始云图。现在拥有极轨气象卫星的国家有美国、俄罗斯和中国,拥有静止轨道气象卫星的国家有美国、俄罗斯、欧空局、印度、日本和中国。这些国家的气象卫星已在全球组成严密的观测网。在气象卫星的基础上,美国于1972年7月23日又成功发射了世界上第一颗资源卫星——陆地卫星-1。它不仅使人类从新的高度观测地球上的千变万化,还把人的视觉从可见光扩展到紫外、红外及微波辐射区,从而发现了许多以前因人迹未到或手段落后而没找到的自然资源,并节省了大量人力、物力和财力。此外,和气象卫星类似,资源卫星还是环保、减灾能手。目前,最先进的资源卫星当数法国的斯波特-4、美国的陆地卫星—7和加拿大的“雷达卫星”,它们在分辨率、幅宽、波段等方面各有所长,其中加拿大“雷达卫星”载有合成孔径雷达,能全天候、全天时进行对地观测,代表了未来的发展方向。中国和巴西合作的中巴资源卫星于1999年10月发射升空,几个月的运行表明,它取得的可见光和红外遥感数据与90年代国外同类卫星水平相当。卫星导航技术的发明引起导航定位技术的重大变革。它不受气象条件和航行距离的限制,实现了高精度、全天候、全天时、全球性、终端小等的导航定位,广泛用于国民经济的众多领域,并产生深远影响。第一颗导航卫星是1960年4月美国发射的“子午仪”,目前使用的是美国GPS和俄罗斯GLONASS,其中前者被誉为当代最伟大的科技成就之一,几乎可与个人计算机相媲美,成为一种科技产业。GPS在海陆空天四维空间任何需要以动态和静态方式使用定位或位移信息的设备以及系统中都可找到用武之地,并成为其中必不可少的核心技术。GPS应用已发展成为多维空间、多种模式(GPS、DGPS、RGPS……)、多种机型(测地型、定时型、全站型……)和在军民商各行各业广泛应用的国际性高新技术,是一种最先进、最活跃和最具渗透力的社会生产力。此外,卫星在军事领域影响越来越大,它导致武器在效能、武装力量结构和作战方式等方面发生重大变革。目前最先进的军事卫星均是美国研制的,其中光电侦察卫星的典型代表是高级KH-11,雷达侦察卫星的代表是“长曲棍球”,海洋监视卫星的代表是新一代“白云”,电子侦察卫星的代表是“号角”,导弹预警卫星的代表是“国防支援计划”(DSP)、军用气象卫星的代表是“国防气象卫星”(DMSP),军用通信卫星的代表是“军事星”和载有“全球广播服务”(GBS)转发器的“特高频后继星”(UFO),军用导航卫星的代表是GPS。其中,GPS在现代战争中表现特别突出,它不仅使海陆空天部队在静止或运动过程中永不迷航,还广泛应用于武器打击目标时的精确制导,从而大大减少了武器的消耗量和附带破坏,提高了武器平台的安全性。现代高性能小卫星现也日益走红。它具有造价低、风险小和适用性好等特点,在通信、遥感、天文和军事等许多领域都大有作为,尤其使用多颗小卫星组成星座就能完成许多大卫星力不从心的任务,“铱”卫星星座就是一个典型的例子。小卫星已登上太空大舞台“唱主角”,其前景广阔。总而言之,人造地球卫星技术已成为现代社会发展的巨大动力。3舱式智慧发射系统千百年来,人类一直渴望遨游太空,这个梦想终于在20世纪由载人飞船率先实现了。1961年4月12日,前苏联航天员加加林乘坐东方号载人宇宙飞船升空,成为世界航天第一人,开创了载人航天的新纪元。此举不仅使加加林名扬四海,宇宙飞船也因此蜚声全球,使这种最早的航天器家喻户晓。至今,人类已发射了大量多种宇宙飞船。载人宇宙飞船是一种天地往返运输器,也是载人航天器中最小的一种。每艘飞船只能使用一次,在太空一般可以单独飞行数天到十几天;它也能作为往返于地面和太空站之间或地面和月球及地面和行星之间的“渡船”;还可与空间站或其航天器对接后进行联合飞行。除了载人飞船外,还有货运飞船和载人货运混合式飞船,它们也均是为载人航天服务的。载人宇宙飞船又可分为卫星式、登月式和星际式三种载人宇宙飞船。前两种已在本世纪发射成功,后一种有望在21世纪实现,并且很可能是载人火星飞船。目前发射最多、用途最广的飞船是卫星式载人飞船。这种飞船像卫星一样在离地球几百公里的近地轨道上飞行,完成任务后其部分舱段沿弹道式或半弹道式路径返回地面。卫星式载人飞船现已研制出单舱式、两舱式和三舱式三种,其中单舱式最为简单,只有座舱;两舱式次之,由航天员的座舱和提供动力、氧气和水的服务舱组成;三舱式最为复杂,它比两舱式多一个轨道舱,用于为航天员增加一些活动空间,以及进行某些实验性科研。登月式载人飞船是在两舱式飞船的基础上增设一个载人登月用的登月舱。这样,登月飞船进入月球轨道后,航天员使可乘登月舱在月面着陆;完成月面考察任务后,再乘登月舱飞离月面,与在月球轨道上飞行的飞船会合,一起返回地球。至今,只有前苏联/俄罗斯和美国掌握了载人飞船技术,它们均已发展了三代,各有千秋。前苏联/俄罗斯一直很重视宇宙飞船的发展及其应用,现仍用它为在轨的和平号空间站提供服务。其第一代飞船为东方号,是人类登天的“元老”。它采用两舱式,但只能乘一名航天员,最长飞行时间为5天。世界第一名男女航天员都是乘东方号上天的,并在太空进行了科学、医学和生物学研究及技术试验。第二代是上升号。它是在东方号的基础上改进而成的,即把笨重的弹射坐椅改为三把普通的坐椅,以便坐三人。在座舱外增设气闸舱,供航天员出舱使用,等等。1964年10月,上升—1飞船首次载科学家绕地球飞行,进行了天体物理学、航天医学、生物学研究和技术试验。1965年3月发射的上升—2则使列昂诺夫成为世界太空行走第一人。第三代便是至今仍活跃在载人航天第一线的联盟号。它于1967年开始使用,采用三舱式,可坐三名航天员,主要用于为空间站提供服务,其轨道舱不仅是航天员在轨工作和生活的场所,前端还有交会对接机构,可与空间站对接,使航天员进入空间站。与东方号相比,联盟号内部可居住容积增大了一倍,返回时最大过载也从8～9g减少到3～4g。这使航天员好受得多。联盟号飞船在轨曾作过编队飞行、交会对接试验、材料焊接试验和天地观测等,它既能自主飞行较长时间,也可为空间站接送航天员。1979年、1986年,联盟号又先后改进为联盟—T和联盟—TM飞船,在对接系统、太阳能电池、轨道机动和新材料上更进了一步。美国的第一代飞船是水星号,它采用单舱式,美国的第一个航天员格林就是乘坐水星号上天的(他于1998年又以70多岁高龄乘航天飞机重返太空)。1965年投入使用的双子星座号是美国的第二代飞船,它采用两舱式。该飞船进行过10次载人飞行,具有轨道机动、交回和对接能力,并能让航天员出舱作业,主要用途是为以后的阿波罗号进行飞船载人登月飞行做技术准备。大名鼎鼎的阿波罗号飞船是美国的第三代飞船,也是目前唯一上过天的登月式载人飞船,一共发射了7艘,其中6艘登月成功。1969年7月20～21日,阿波罗—11飞船首次登月成功,实现了人类千百年的梦想,航天员阿姆斯特朗率先踏上了月面。载人登月是本世纪人类最伟大的壮举。“阿波罗”计划完成后,美国停止使用飞船,把人力、物力和财力投向可部分重复使用的航天飞机研制方面去了。载人飞船为人类的航天事业立下了汗马功劳。人类通过它突破并掌握了载人航天的基本技术,并进行交会对接、出舱活动和医学生理等多种试验;它还是重要的天地往返运输器,为空间站接送航天员和物资,且费用较航天飞机低;由于体积小、重量轻和成本低,因而飞船可长期停留在空间站上,作为空间站的救生艇,1984年它曾把出故障的礼炮—7空间站的航天员运回地面,现正研制的国际空间站也将用联盟—TM飞船作为救生艇。中国第1艘试验飞船于1999年11月20日发射成功,它标志中国载人航天技术有了重大突破。未来的行星际飞行从目前看也只能用飞船来实现。人类现在研制可重复使用的多功能飞船,我们祝愿它焕发青春。4多模块东北部数字独立空间组织的监狱见图2虽然宇宙飞船为人类登天作出了巨大贡献,但由于它仅是一种航天运输器,因而在太空飞行时间较短,一般为几天至十几天;另外,它的内部空间太狭窄,无法放开手脚开展大型科学试验活动和开发,所以宇宙飞船只算得上是一种能乘人的返回式卫星。然而人类并不满足于在太空作短暂旅行,为了大规模开发太空资源,必须在太空建立能长期运行的大型生活和工作基地。于是,在70年代,一种可供多名航天员巡访、长期居住和工作的大型航天器应运而生了,它就是空间站。1971年4月19日,前苏联成功发射了世界第一个空间站礼炮-1,此后美苏又分别把8个空间站先后送上太空,目前还正在建造多国合作的国际空间站。在已建成的9个空间站中,有8个是苏俄的,只有1个是美国的,它表明苏俄在空间站领域居当今领先地位,其主要原因是美国好高鹜远,在研制成功一个空间站后,就把所有力量都集中到研制航天飞机方面去了。从总体结构上讲,已发射或正在研制的空间站可分为单模块和多模块组合式两大类,前者是指用运载火箭一次就能送入太空轨道运行的空间站;后者则是由多次运送入轨的空间站单元和组件在轨对接或装配而成,即是由多个舱段式模块在轨组装的空间站。单模块空间站具有所用硬件少、技术简单、不需要航天员出舱等优点,因而早期的空间站都采用这类构型,它包括前苏联的礼炮—1～7和美国的“天空实验室”。其缺点是太死板,不能扩展,容积小,效率低,影响了许多科学实验活动的进行,并且很难长期载人航天。这种空间站发展了两代。1971～1997年升空的礼炮—1～5和“天空实验室”为第一代,具有试验性质,寿命都不长。其主要特征是站上仅有一个对接口,每次只能接纳一艘客体货两用飞船(运送往返人员和少量物品),因而站上的科研仪器和主要物品均是发射前就装入了空间站内,很难补给。这就限制了载人航天的时间和空间站在轨运行寿命。不过,这一代空间站解决了许多有关的重大科技问题。例如,证实了在太空也和地面一样,有必要把卧房、工作间等按各自的特点分别建造,以免相互束缚和影响;人在太空呆上若干天,可用轮换航天员的办法,使空间站利用率大为提高;空间站即使是短暂性的,它也比其他航天器有较大的进步。前苏联的礼炮—6、7是第二代单模块空间站,它们分别于1977、1982年入轨,属于实用型。其主要特点是有两个对接口;可以同时接纳两艘飞船,从而可把载人与运货分开,延长空间站的寿命和航天员在轨时间。在第一代空间站中,寿命最长的礼炮—4工作了两年多,而第二代空间站中的礼炮—6、7分别运行了5年、9年。所以,第二代空间站又叫长寿命空间站。多模块组合式空间站也分两代。第一代采用积木式构型,它由多个舱段在轨道上直接对接组成。有些像家具中的组合柜。其只发射过一个,即目前仍在轨运行的和平号空间站。这种空间站由一个有多个对接口的核心舱和对接在上面的多个模块式舱段组成。具体到和平号就是,由一个有6个对接口的核心舱和量子—1、2、晶体舱、光谱舱和自然舱及联盟—TM载人飞船、进步—M货运飞船组成,总质量达100多吨。其中晶体舱还能对接美国航天飞机,使其总质量达200多吨。积木式空间站扩展灵活,它像一个多居室住宅,有单独的卧室、“书房”和实验室,因而既舒适,工作效率又高,寿命可达十多年,被称为永久性空间站。俄美男女航天员在和平号上分别创造了439天和188天的连续载人航天世界纪录。多国航天员先后在和平号上进行了大量对地观测、天文、生物实验、材料加工等活动,取得了丰硕成果。其主要不足是各舱段都需装有姿控、电源系统,且它们之间过于紧凑,因而相互有一定影响,特别是太阳能电池板很难安排,易被遮掩,影响电力生产。于1998年11月20日开始在轨建造的国际空间站是第二代多模块组合式空间站。它采用桁架挂舱式构型,即以长达数十米或数百米的组装式或展开式桁架为基础结构,然后将多个舱段和设备安装在桁架上。其中的桁架就像“空中阁楼”的大梁一样是“主心骨”。这种空间站的优越性是灵活性更强,可根据实际需要组成各种不同的形状;安装在桁架上的各舱段、设备、太阳能电池板的拆卸,修理和更换很方便;因为它采用集中式供电和使用统一的控制系统,这可大大提高空间站的工作效率;其结构也不像舱段式那样紧凑,有效载荷能方便地从对接口出入,桁架间的宽阔空间使多种观测仪器的安装和增设太阳能电池板变得容易得多。不过它还不是十全十美。其主要缺点是规模大、技术复杂、费用太高,尤其是需要航天员多次出舱完成组装工作,因此风险较大。为此,国际空间站方案多次改变,目前实施的方案实质上是一种集积木式和桁架挂舱式构型于一体的综合型空间站,以便充分利用已成熟的技术,减少建造难度、费用和风险。在空间站运行期间,航天员的替换和物资设备的补给是由航天飞机或宇宙飞船提供的。理论和实践都证明,空间站是当代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,又简化了研制过程。这些都是其他航天器无法比拟的。空间站是航天发展过程中合乎逻辑的一步,被称为开发太空的理想“圣地”。5美国是全球最大规模飞行的城市宇宙飞船不能重复使用,且无法作为运载器把较大的卫星、空间站等航天器送入太空。那么,有没有一种既可当运载器,又能作运输器且像普通飞机一样可多次重复使用的天地往返飞行器呢?有,它就是航天飞机。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草图,试图进行高空高速飞行。但是由于技术条件限制,当时根本不能实现。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思想就从来没有间断过,人们一直在研究一种能像普通航空飞机一样飞行的天地往返系统。进入70年代以后随着航天技术的长足发展,卫星、飞船和空间站的发射量越来越大,但它们上天时均只能使用一次性运载火箭,因此很不经济。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年把人力、物力和财力都集中到可部分重复使用的航天飞机项目上,其主要的目的是降低航天费用。航天飞机是集现代航空技术、火箭技术和空间技术于一身的综合产物,既能作为运载工具,发射各类航天器,又可像飞机一样绕地球轨道运行数圈后,最后返回地面,并经过维修再次发射使用。有人称它是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,除了考虑使运费降低至1/10外,还有一个目的是将航天员升空时所承受的超重比乘飞船少一半,这可使任何一个没有晕车病的健康人经过简单训练均可以上天。经过10年努力,1981年4月12日,恰逢世界第一位航天员加加林上天20周年之日,世界第一架航天飞机——美国的哥伦比亚号作了处女航行。这次具有历史性的54.5小时的太空遨游,意味着载人航天进入了一个崭新的阶段。至今,已先后有6架航天飞机出入过太空,其中有5架是美国制造的。它们频繁升空,进行了大量载人航天实验卫星发射与维修活动,取得大量成果。但1986年挑战者号航天飞机因故障凌空爆炸,使机上7名航天员全部遇难,成为航天史上的最大惨剧。另一架航天飞机是前苏联制造的,它仅进行过一次无人驾驶的自动飞行,便销声匿迹了。欧空局和日本也曾研究名为“赫尔墨斯”和“霍普”的小型的航天飞机,但不是中途夭折就是推迟到21世纪实现,简言之,它们在本世纪都没研制成功。所以说,美国航天飞机是20世纪唯一一种使用的载人航天运载运输器,它使人类能更加自由的展翅高飞了。美国航天飞机由固体助推器、外贮箱和轨道器组成。其中轨道器的外型类似普通飞机(通常所说的航天飞机就是指它),是整个系统中唯一可以载人,真正在地球轨道上飞行的部件。它跟一架大型喷气式客机的大小差不多,但所经历的飞行过程及其环境比普通飞机要恶劣得多,并可重复使用100次,所以很复杂。整个轨道器由机头、机身和机尾三段组成。机头含驾驶室(4个座位)、生活室(内有厨房、卫生间和舱口)和仪器设备室(装载环境控制设备)三部分。机身是一个长18m、直径4.5m的大货舱,可装20～30t货物,能装载卫星、空间实验室、大型天文望远镜和各种深空探测器并配有一个机械手,可伸可屈,随意转向,最远能伸到15m远的地方,用于释放或回收卫星。机尾有3个以液氢、液氧为推进剂的主发动机,总共能产生640t推力。轨道器的三角形机翼和垂直尾翼也极为重要(飞船没有机翼),它们可使航天飞机返回地球时,能像普通飞机一样飞行自如。机上各种设备所需电源由三个氢氧燃料电池和三个镍镉电池提供,前者每个可发出7～10kw的电力,后者供给短时间内需要大电流的设备用电。航天飞机系统的外贮箱是为轨道器上的主发动机贮存入轨前所用的全部推进剂。它可装700t左右推进剂,位于轨道器下方,是唯一不可回收的部件。两个固体火箭助推器平行装在外贮箱的两侧,每个推力1300t,可重复使用20次。航天飞机的问世是一个伟大的创举,它能完成多种任务,具有人造卫星、宇宙飞船甚至小型空间站的许多功能,并能把失效卫星带回地面或在轨维修有故障的卫星,此特技使一般航天器望尘莫及,所以也有人叫它太空全能冠军。不少专家把“阿波罗”登月计划看作是空间时代的第一个里程碑,而把航天飞机列为第二个里程碑。航天飞机的大容积货舱可大大放宽对有效载荷尺寸和质量的限制,从而大幅度降低了一些有效载荷的研制费用、增加了功能、延长了寿命(可含备份)。其经济性还表现在能在轨回收和维修卫星及更换卫星的组件,最突出的一个例子就是用航天飞机在太空维修“哈勃”空间望远镜,极大的改善了这个价值连城的太空“巨眼”的功能,增加了它的使用寿命。用航天飞机可大大扩展空间活动的规模和范围。例如,1998年开始建造的国际空间站的许多部件都将由航天飞机送上太空并由机上的航天员组装,这是其他手段力不从心的。航天飞机的优越性举不胜举。尽管后来的多次实践证明,使用航天飞机并不像原设想的那么便宜,其运输费用比一次性运载火箭还要高,但它使航天技术大大接近了普通飞机的活动能力和水平。例如,它起降时的变速很缓,未经训练的专家也可以承受;由于能水平着陆,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。当然,这一切都是来之不易的,需攻克许多技术难关。航天飞机独有的重复使用性、多用途性、经济性和良好的环境条件等,正是以解决大量复杂的技术问题为代价换来的,从而为人类的航天活动开辟了新途径。现在,美国正在研制物美价廉的新一代航天飞机,此后还将发展可水平起落的空天飞机。6空间探测器的发展历程由于天文卫星是绕地球运行的,所以它所进行的观测受到距离的限制,对遥远的星球只能是“雾里看花”,而且存在“可望而不可及”的先天不足。空间探测器的问世弥补了这些不足,它能走近地外星球进行“贴身采访”,甚至就地考察,因而可以明察秋毫,洞察宇宙的奥秘。人类的空间探测是从据地球最近的月球开始的。1959年1月2日,前苏联发射了世界第一个无人月球探测器月球—1。从此至今,美苏日三国又陆续发射成功了49个无人月球探测器,并在1969～1972年期间,把6艘美国载人飞船送上月球,使12名航天员踏上月面,成为本世纪最重大的科技成果。这些活动不仅大大充实了人们对月球的认识,而且对促进科技发展,将来开发月球上的氦—3等矿产资源及水资源,建立月球基地等都是十分有意义的。目前在月球轨道运行的美国月球勘探者号探测器在1998年证实月面有大量水冰,从而极大激发人类开发月球的兴趣,其造价仅仅2000万美元,体现了当代空间探测器的发展趋势,即更快、更好、更省。日本定于1999年发射月球—A探测器,它在进入月球轨道后将向月面投放三个研究月震的穿透器。月球探测正掀起新的高潮,并逐渐把科学探索与经济利益相结合。在行星探测中,人类最青睐的就是火星,因为它是离地球最近、且最为相似的一颗行星。世界上第一个成功飞掠火星的探测器是美国的水手—4,它于1965年7月15日从距火星