2022-09-08 10:23:32

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航空器
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载人飞船(manned spacecraft) 能保障航天员在外层空间生活和工作以执行航天任务并返回地面的航天器。又称宇宙飞船。载人飞船可以独立进行航天活动,也可用为往返于地面和空间站之间的“渡船”,还能与空间站或其他航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所载消耗性物质数量的限制,不具备再补给的能力,而且不能重复使用。1961年苏联发射了第一艘东方号飞船,后来又发射了上升号和联盟号飞船。美国也相继发射了水星号、双子星座号、阿波罗号等载人飞船。阿波罗号是登月载人飞船。

基本信息

  • 中文名

    载人飞船

  • 外文名

    manned spacecraft

  • 主要功能

    保障航天员外层空间生活和工作

  • 别名

    宇宙飞船、航天器

  • 最早研制国家

    苏联

  • 中国代表飞船

    神舟

折叠 编辑本段 简介

载人飞船又称载人航天飞船,它借助于运载火箭发射进入太空,绕地球轨道运行或进行轨道机动飞行;飞船内有适合人工作和生活的人造载人飞船载人飞船环境;完成任务后,飞船的一部分返回大气层,用降落伞和缓冲装置实现软着陆。

载人飞船按照其飞行任务的不同分为:卫星式载人飞船、登月载人飞船和行星际载人飞船。载人飞船可以独立进行航天活动,也可以作为往返于地面和空间站之间的"渡船",还能与空间站或其它航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所载消耗性物资数量限制,不具备再补给的能力,而且不能重复使用。

1961年4月12日前苏联发射了的第一艘"东方号飞船",后来又发射了"上升号飞船"和"联盟号飞船"。于此同时,美国也相继研制成功"水星号飞船"、 "双子星座号飞船"和"阿波罗"号飞船,"阿波罗"号飞船是登月飞船,把人送上了月球。

折叠 编辑本段 组成

折叠 载人舱

飞船的主要结构特点是有载人舱。它的主要结构可分为几个舱段,例如,可采用两舱式结构和三舱式结构。如有对接任务时则有对接机构,它放在飞船的最前边。苏联第一代飞船东方号的结构很简单,是两舱式,飞船只载1个人。第二代飞船飞行时,苏联的上升号多了一个出舱用的气闸舱,且能载2~3人;而美国双子星座号飞船仍为二舱式加对接机构。第三代飞船是三舱式结构,如苏联的联盟号飞船。这种飞船的最前端是对接机构,然后接轨道舱,再接返回舱和服务舱,最后与运载火箭相连。有的舱之间有过渡舱段相接连。有出舱任务的载人航天器都增设出舱用的气闸舱。美国阿波罗号飞船除载人飞船载人飞船有两舱段结构外还增设登月舱。

折叠 轨道舱

飞船的轨道舱是飞船重点的舱段。它前端的对接机构供飞船与其它飞船或空间站对接用,其下端通过密封舱门与返回舱相连。它是航天员在太空飞行中,进行科学实验、进餐、体育锻炼、睡觉和休息的空间,其中备有食物、水和睡袋、废物收集装置、观察仪器和通信设备等。轨道舱还可兼作航天员出舱活动的气闸舱。

折叠 返回舱

也是密闭座舱,在轨道飞行时与轨道舱连在一起称为航天员居住舱。在起飞阶段和再入大气层阶段,航天员都是半躺在该舱内的座椅上,并有一定角度克服超重的压力。座椅前方是仪表板,以监控飞行情况;座椅上安装姿态控制手柄,以备自控失灵时,用手控进行调整。美国水星号飞船在返回地面时自控失灵,就是靠航天员手控使飞船返回地面的。在飞船返回地面之前,轨道舱和服务舱分别与返回舱分离,并在再入大气层过程中焚毁,只有返回舱载着航天员返回地面。

折叠 服务舱

飞船的服务舱也可称"仪器设备舱"。它的前端通过过渡舱段与返回舱相连,后端与运载火箭相接。联盟号飞船的这个舱又分前后两部分,前段是密封增压的,内部装有电子设备,以及环境控制、推进系统和通讯等设备;后段是非密封性的、主要是安装变轨发动机和贮箱等物。服务舱外部装有环境控制系统的辐射散热器和太阳能电池板

折叠 编辑本段 作用

折叠 常规用途

进行近地轨道飞行;试验各种载人航天技术;如轨道交会和对接、航天员出舱进入太空;考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响;发展航天医学;为航天站接送人员和运送物资;利用各种遥感设备进行对地球的观测;进行空间探测和天文观测;进行登月飞行或行星际飞行。

考察失重对人体的影响

载人飞船绕地球飞行并安全返回,可以研究人在空间飞行过程中的反应能力,研究人如何才能经受住飞船起飞、轨道飞行时以及返回大气层时重力变化的影响,研究人在太空环境中长期生存所必须的条件与设备,进行这一研究,将有助于了解太空环境对人身体的影响,为人类开发和利用太空资源,实现长时间的太空航行,以至于实现外星移民,积累经验。

进行微重力实验

载人航天是人类对太空的认识进一步加深,利用空间微重力、高真空和强宇宙粒子辐射等太空资源,进行微重力条件下的科学试验,生产地面所不能生产的材料,是人类实现载人航天以来一直所梦寐以求的。几十年来航天员在"太空工厂"里所取得的成果,给人类开发和利用太空资源带来了曙光。

多年来,航天员在太空中进行了大量的空间材料科学实验,其目的是利用空间独特的微重力条件,在无重力干扰的情况下,研究材料的特性和生产出地面所无法生产的各种材料。空间材料加工和技术发展,是载人航天发展的必然产物。自载人航天实现以来,航天员在太空研究了微重力条件下材料加工过程中的物理规律,生产出许多新材料,同时,还对空间材料加工工艺的研究,也得到了快速发展。

生命科学和生物技术试验

人类实现载人航天以来所进行的一系列生物技术、生命科学实验,在加深对人类生命自身的研究、合成新的药物、抵御各种疾病的影响、延续生命和提高生命质量上,取得了重要的成果,同时,又为未来在空间站或外星上建立长期居住基地,提供受控生态环境及生命保障体系,作了理论上和技术上的准备。

几十年来,航天员在太空中进行了一系列生物学实验,主要是对生物体物质、能量循环及调节研究的生物圈研究;利用微重力促进生命进程研究及对微重力环境如何影响地球上生物机体的形成、功能与行为研究的重量生物学研究;对暴露在空间高能环境中的生物体损伤与防护研究的辐射生物学研究;此外,还有生物体组织培养实验,即用于在不能使用整个生物体做试验的情况下,进行各种生理学研究的生物体体外细胞和组织培养。

进行工程与技术试验

未实现载人航天以前,人类围绕征服太空所需要的新技术、新材料等试验只能在地面进行,载人航天实现后,就可以在太空中进行各种试验了。利用载人航天进行工程与技术实验,具有方便准确等特点,因此,无论是美国的航天飞机还是前苏俄的空间站,都把进行工程技术实验作为一个重要任务。多年来,为进行大规模的空间活动、空间维修、空间操作作准备,进行了大量的模拟试验和硬件操作实验,以证实其方法和技术的可行性。同时,进行了新型航天器研制中的新技术、新材料、新工艺的试验。从而,载人航天为航天事业的进一步发展,充当了开路先锋。

进行地球和宇宙天体观测

在太空上观察地球不仅有"一览众山小"之感,而且人类进入太空发现,在空间条件下,由于克服了大气层的干扰,进行对地面和天体的观测效果远优于地面条件,特别是在地面无法进行的X射线探测和紫外探测,在空间却可以很方便的进行。更为重要的是载人空间飞行,可以充分发挥人的主观能动性,因此,较之卫星观测,能变被动观测为主动观测,因此,能获得比卫星观测更好的效果。

折叠 重要用途

载人飞船的重要用途是作为天地往返运输器,为空间站接送航天员。前苏联/俄罗斯的"礼炮"号空间站及"和平号"空间站上的航天员都是由"联盟"号载人飞船接送的。"国际空间站"的主要运载工具是也是飞船。

载人飞船也是救生船 航天员在空间站内长期工作,随时都可能出现危险,例如,外层空间微流星或人造天体碎片击穿压力舱舱壁、空间站控制系统失稳或航天员突然生病等,当出现上述各种危急情况时,航天员需要立即离开空间站,返回地面。为此,当空间站内有航天员工作时,至少有一艘载人飞船与空间站对接在一起,作为轨道救生船,准备着随时接航天员离开空间站,返回地面。

折叠 编辑本段 各国飞船

折叠 苏联

苏联最早的载人飞船系列是"东方号",每艘只能乘坐一名航天员,共发射6艘。1961年4月12日,世界上第一艘载人飞船东方-1飞上太空。苏联航天员加加林乘飞船绕地球飞行108分钟安全返回地面,成为世界上进入太空飞行的第一人。1963年6月16日,苏联的捷列什科娃乘东方-6飞船进入太空,成为世界上第一名女航天员。联盟号联盟号以"东方号"飞船为基础改造而成的"上升号"是苏联的第二代飞船,共发射2艘。1964年10月12日发射的上升-1飞船是世界上第一艘载3名航天员的飞船。航天员列昂诺夫乘坐上升-2号进行了人类首次太空行走,历时10分钟。

前苏联、俄罗斯使用历史最悠久的载人飞船系列是"联盟号",分为联盟号、联盟T和联盟TM三个阶段,能载3名航天员,具有轨道机动、交会和对接能力,是苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。1969年1月15日,联盟-4与联盟-5首次进行了两艘飞船的太空对接。

折叠 美国

"水星号"是美国第一个载人飞船系列,共发射6艘。1961年5月5日阿兰·谢泼德乘第一艘水星号飞船进行了亚轨道飞行,揭开了美国载人航天的序幕。1962年2月20日,约翰·格伦乘第3艘水星号飞船进行了首次轨道飞行,成为第一个进入太空的美国人。

美国第二个载人飞船系列是"双子星座号",共发射12艘,其中前2艘未载人。1965年3月23日发射的双子星座位-3是美国第一艘载2名航天员的飞船。在1965年6月3日发射的双子星座-4飞船上,怀特出舱21分钟,成为美国首次太空行走的航天员。阿波罗号阿波罗号"阿波罗号"飞船是根据美国阿波罗计划量身定做的载人航天飞船。1968年10月,第一艘载人的阿波罗-7号飞船发射升空。在此之前,阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。从阿波罗-7号到阿波罗-18号,美国发射了12艘阿波罗载人飞船。其中1969年7月16日发射的阿波罗-11号于7月20日实现了人类历史的首次登月,1971年7月26日发射的阿波罗-15号飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个阿波罗计划中,共有6次登月成功,12名宇航员登上月球。

联盟号与阿波罗对接:1975年7月15日发射的联盟-19飞船与美国的阿波罗-18飞船在轨道上成功对接,实现了世界上首次太空国际飞行。

折叠 中国

中国载人航天工程正式起步于1992年,经过7年的努力,于1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的载人飞船发射场,中国第一艘试验飞船"神舟1号"由新研制的长征二号F运载火箭发射升空,并准确进入轨道。经过21小时的轨道飞行,飞船返回舱在15圈时进入返回轨道,并于21日凌晨3时41分准确着陆于预定回收场,圆满地完成了试验任务。这项试验任务的成功标志着中国的载人航天技术取得了重大突破,为中国载人航天技术的发展奠定了基础。2001年1月和2002年3月"神舟2号"和"神舟3号"又相继完成了无人试验。尤其是2002年12月30日,"神舟4号"飞船搭载了2名模拟人又升入太空并安全返回,为实现载人航天打下了坚实的基础。2003年10月15日9时,2005年10月12日9时中国"神舟5号"和" 神舟6号 "载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功,把中国第一为航天员杨利伟,以及费俊龙、聂海胜2位宇航员送上了太空,实现了中华民族千年的飞天梦想。载人飞船的发射成功,也是中国自1970年4月24日成功发射东方红一号人造卫星以来,中国航天史上又一座新的里程碑,中国成为继美、俄之后,世界上第三个掌握载人航天技术,成功发射载人飞船的国家。

1992年,中国"921"载人航天工程正式立项研制。1999年11月20日,中国第一艘无人试验飞船"神舟"一号飞船在酒泉起飞,21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆,圆满完成"处女之行"。这次飞行成功为中国载人飞船上天打下非常坚实的基础。2003年,"神舟五号"搭载首位中国宇航员杨利伟前往太空;2008年,"神舟七号"搭载三名宇航员进入太空,翟志刚完成首次出舱行走。

飞船

发射日期

飞行目的

神舟一号

1999年11月20日

第一次测试飞行,成功实现天地往返。

神舟二号

2001年01月09日

第一艘正样无人飞船。

飞行试验的主要目的是对工程各系统从发射到运行、返回、留轨的全过程进行考核,

检验各技术方案的正确性与匹配性,取得与载人飞行有关的科学数据和实验数据。

神舟三号

2002年03月25日

飞行试验的主要目的是考核火箭逃逸功能、控制系统冗余、飞船应急救生、

自主应急返回、人工控制等功能,这次任务载有模拟宇航员。

神舟四号

2002年12月29日

无人状态下全面考核的一次飞行试验,主要目的是确保宇航员绝对安全,

进一步完善和考核火箭、飞船、测控系统的可靠性。

神舟五号

2003年10月15日

首次载人飞行,承载的宇航员是杨利伟,成功围绕地球十四圈。

神舟六号

2005年10月12日

首次进行多人多天的航天飞行,承载的宇航员是费俊龙聂海胜

神舟七号

2008年09月25日

首次承载三名宇航员进入太空,承载的宇航员是翟志刚、刘伯明和景海鹏,

成功进行出舱活动(又称太空行走)。

神舟八号

2011年11月01日

由改进型"长征二号"F遥八火箭顺利发射升空。2011年11月3日凌晨,与组合天宫一号成功实施首次交会对接任务,成为中国空间实验室的一部分。

神舟九号

2012年6月16号

2012年6月18日与天宫一号首次载人交会对接对接,承载的宇航员是景海鹏刘旺刘洋

神舟十号

2013年6月11号

2013年6月11日17点38分发射,将与天宫一号对接,载人短期管理空间站,承载的宇航员是聂海胜张晓光王亚平

神舟十一号

未定

发射时间未定,将与天宫二号对接,为了更好地掌握空间交会对接技术。

神舟十二号2021年6月17号执行神舟十二号载人飞船任务的乘务组人员为:聂海胜,刘伯明,汤洪波。

折叠 编辑本段 事故

阿波罗飞船地验起火

1967年1月27日,美国肯尼迪航天中心34号发射阵地上进行载人飞船地面联合模拟飞行试验。

乘坐有3名航天员的阿波罗4A飞船对接在土星1B运载火箭上。3名航天员是:曾参加过水星4号亚轨道飞行、双子星座3号飞行且经验非常丰富的弗吉尔·卜格里索姆上校,曾参加过双子星座4号飞行并是美国第一个到太空行走的爱德华·H·怀特中校,还有一名是准备第一次上天飞行的罗杰·B·查非少校。如果这次地面模拟试验成功,这3名航天员即乘此飞船进入环地轨道飞行,以考验登月飞行的程度。

后来查明,这次起火原因是飞船导线短路,电火花引燃了舱内塑料制品。阿波罗飞船采用的是1/3大气压力的纯氧方案,一些在正常空气中本来是耐火的塑料制品,在纯氧中却成了易燃物品。此外,舱门打开时间设计为90秒,着火时船内形成负压,无论在外面还是在里面,舱门在极短的时间内都无法打开。

联盟1号飞船返回坠毁

1967年4月,前苏联拟用新研制的联盟号飞船进行计划中的登月飞行交会对接模拟试验,安排联盟1号、联盟2号分别于4月23日、4月24日发射,然后于4月25-26日在地球轨道上交会对接,并实现空间转移。

4月23日凌晨3时35分,弗拉基米尔·M·科马罗夫上校乘坐联盟1号飞船,在一片欢呼声中,从拜科努尔发射场准时发射升空。

飞行到第2圈时,科马罗夫报告说:"飞船左边的太阳能电池帆板没有打开,电源供电不足,无线电短波发射机没有工作。姿态稳定系统也受影响,飞船处于不规则运行之中。"到了第5圈时,飞船故障进一步加剧。科马罗夫尽力排除故障,试图启动飞船发动机以稳定飞行,但没有成功。弄得精疲力尽的科马罗夫在第10圈时,请求睡一觉。经允许后,中断了与地面的通信联络。飞到13圈时,恢复了同地面飞控中心的通信联络。但飞船故障未消失,姿态仍不稳定。飞控中心决定,联盟2号中止发射,联盟1号立即应急返回。

第17圈时,飞船调姿失败,未能返回。第19圈时,科马罗夫手动控制返回,使飞船进入了返回轨道。当飞船按返回轨道降落至离地面10公里高度,该打开主降落伞时,地面指挥人员听到了科马罗夫说:"降落伞没有打开!"4月24日6时24分,飞船带着一团火光,以每秒100多米的速度冲向地面,降落于乌拉尔地区奥尔斯克以东65公里处,并发出几声猛烈的爆炸声。科马罗夫当场牺牲。

联盟11号返回时空气泄漏

1971年6月6日,联盟11号飞船从拜科努尔发射场发射升空,载着肩负首批进入礼炮1号空间站重任的3名航天员,朝空间站飞去。这3名航天员是乔治·多勃罗沃尔斯基、弗拉基斯拉夫·沃尔科夫、维克多·帕查耶夫。飞船经变轨飞行后,在距空间站100米的地方开始交会对接,并获得成功,3名航天员打开舱门进入了空间站。

他们在空间站共停留了23天18小时22分,进行了一系列天文观测、植物在失重条件下生长的实验和一些医学实验,获得不少宝贵资料,干得相当出色。对接期间,还两次将空间站的轨道抬高。

1971年6月29日下午9时,3名航天员离开礼炮1号返回。但3人都未穿航天服。飞船离开空间站后飞行了4个多小时,并保持着同地面上的联系。1971年6月30日1时35分,飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前,返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后,返回舱的压力阀门被震开,密封性能被破坏,返回舱内的空气从该处泄漏,舱内迅速减压,致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。

这次事故的原因是飞船设计不合理,座舱拥挤,只有脱掉臃肿的航天服才能坐下。当时联盟号返回程序就明确规定,航天员在返回前必须脱掉航天服。对此设计和程序,不少科学家当时就反对,但航天部门的领导人不接受正确意见。为此,苏联航天负责人卡马宁将军被撤职。

折叠 编辑本段 时代终结

美国东部时间7月21日5时58分(北京时间21日17时58分),"阿特兰蒂斯"号航天飞机在肯尼迪航天中心安全着陆。由于这是最后一架穿梭于天际的航天飞机,此次着陆也意味着美国为期30年的航天飞机项目宣告终结。

美国未来的航天计划将重启载人航天飞船项目,新一代的MPCV飞船正在揭开神秘面纱。不过,在今后数年内,美国将缺乏自己的载人航天器,必须要依靠俄罗斯的"联盟号"飞船将宇航员送往国际空间站。只有俄罗斯的"联盟"飞船能运载着宇航员与国际空间站交会对接,俄罗斯已成为国际空间站宇航员的唯一"承运人"。

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