宇宙飛船

宇宙飛船

宇宙飛船又稱載人飛船,(英語名為spaceship),是一種運送航天員,貨物到達太空並安全返回的一次性使用的太空飛行器。它能基本保證航天員在太空短期生活並進行一定的工作。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。截止目前只有美國、俄羅斯和中國具備建造和回收宇宙飛船的技術。

基本信息

簡介

宇宙飛船宇宙飛船

載人飛船又稱宇宙飛船,是一種運送航天員到達太空並安全返回的一次性使用的太空飛行器。它能基本保證航天員在太空短期生活並進行一定的工作。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號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。艙內設有能保障航天員生活的供水、供氣的生命保障系統,以及控制飛船姿態的姿態控制系統、測量飛船飛行軌道的信標系統、著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。設備艙內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號宇宙飛船總質量約為4700千克。它和運載火箭都是一次性的,只能執行一次任務。

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。

單艙式只有航天員的座艙,美國第一個航天員謝帕德就是乘單艙型的水星號飛船上天的;

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號飛船以及美國的雙子星座號飛船均屬於雙艙型;

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,用於增加活動空間、進行科學實驗等,或增加一個登月艙(登月式飛船),用於在月面著陸或離開月面,前蘇聯/俄羅斯的聯盟系列和美國阿波羅號飛船和中國的神舟號飛船是典型的三艙型。

系統組成

宇宙飛船的結構宇宙飛船的結構

宇宙飛船雖然是最簡單的一種載人太空飛行器,但它還是比無人太空飛行器(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,用於空氣更新、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、太空衣、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、姿態控制系統、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。服務艙用於裝載各種消耗器、安裝姿態和軌道控制系統發動機。軌道艙主要用於裝載各類儀器。

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 
返回 
著陸 
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標最多延長至14天。

各國飛船

前蘇聯宇宙飛船

 

 

 

東方1號宇宙飛船,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號宇宙飛船打開了人類通往太空的道路。

  宇宙飛船 東方號宇宙飛船

 

 

 

上升號宇宙飛船重5.32噸,球形乘員艙直徑與東方號飛船大體相同,改進之處是提高了艙體的密封性和可靠性。太空人在座艙內可以不穿太空衣,返回時不再採用彈射方式,而是隨乘員艙一起軟著陸。上升 1號載三名太空人,在太空飛行 24小時17分鐘;上升2號載兩名太空人,在太空飛行26小時2分鐘。

  宇宙飛船 上升號宇宙飛船
 

聯盟號宇宙飛船由軌道艙、指令艙和設備艙三部分組成,總重量約6.5噸,全長約7米,太空人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。

  聯盟號宇宙飛船 聯盟號宇宙飛船  

 

 

進步號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,共發射進步號42艘,進步M號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。

進步號貨運飛船 進步號貨運飛船  

美國宇宙飛船

 

 

 

水星號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”飛船計畫始於1958年10月,結束於1963年5月,歷時4年8個月。 

  宇宙飛船 “水星”飛船

 

 

 

雙子星座號飛船,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”號飛船載人登月飛行作技術準備。

  雙子星座號飛船 雙子星座號飛船  

 

 

 

 

“阿波羅”號飛船,美國實施載人登月過程中使用的飛船。“阿波羅”11號飛船於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”號飛船,其中5次成功,總共有12名航天員登上月球。

宇宙飛船 “阿波羅”號飛船

中國宇宙飛船

 

 

 

神舟一號飛船是中華人民共和國載人航天計畫中發射的第一艘實驗飛船,飛船於1999年11月20日凌晨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號捆綁式火箭的基上改進研製的長征2號F載人航天火箭。

  宇宙飛船 神舟一號

 

 

神舟二號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,飛船的技術狀態與載人飛船基本一致,由推進艙、返回艙、軌道艙三部分組成。
神舟二號飛船於台北時間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。

  宇宙飛船 神舟二號

 

 

神舟三號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,其技術狀態與載人狀態完全一致。飛船由推進艙、返回艙和軌道艙組成。飛船是在台北時間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。

  宇宙飛船 神舟三號

 

神舟四號載人飛船是“神舟”號系列飛船之一,是中國第三艘正樣無人飛船,除了沒有搭載人以外,其技術狀態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。
神舟四號飛船於台北時間2002年12月30日0時40分在酒泉航天發射場由長征二號F火箭發射升空,飛船按照預定計畫在太空飛行了6天零18小時,飛船在環繞地球飛行了108圈後,於台北時間2003年1月5日19時16分,準確降落在內蒙古中部地區的著陸場。

宇宙飛船 神舟四號

 

 

神舟五號載人飛船是“神舟”號系列飛船之一,是中國首次發射的載人航天飛行器,於2003年10月15日將航天員楊利偉送入太空。這次的成功發射標誌著中國成為繼前蘇聯(現由俄羅斯承繼)和美國之後,第三個有能力獨自將人送上太空的國家。

宇宙飛船 神舟五號模型

 

神舟六號載人飛船是中國“神舟”號系列飛船之一。“神舟六號”與“神舟五號”在外形上沒有差別,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,用長征二號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。

宇宙飛船 神舟六號

 

 

神舟七號飛船是中國第三個載人太空飛行器,是中國“神舟”號系列飛船之一,在台北時間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。神七上載有三名太空人分別為翟志剛(指令長)、劉伯明和景海鵬。台北時間2008年9月27日16點30分,景海鵬留守返回艙,另外兩人分別穿著中國製造的“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號載人飛船兼任氣閘艙的軌道艙。翟志剛出艙作業,劉伯明在軌道艙內協助,實現了中國歷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並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)。飛船於台北時間2008年9月28日17點37分成功著陸於中國內蒙古四子王旗。神舟七號飛船總計飛行2天20小時27分鐘。

神舟七號飛船返回艙 神舟七號飛船返回艙  

新型宇宙飛船

宇宙飛船美科學家設計的新型防輻射宇宙飛船模型圖

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設計出一種可禁止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。

對於進入外太空的太空人來說,宇宙射線是最嚴重的威脅之一,當前的技術情況下,宇宙飛船主要採用鋁製防護罩來保護太空人免受宇宙射線之害,但這主要適用於近太空探索。火星之旅由於距離遙遠,所需時間漫長,採用傳統的鋁製防護罩的話就太重,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太空人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於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,從而保護太空人的安全。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製成,主倉體的防護層則採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)。

商業套用

英國《每日電訊報》2009年12月1日報導,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號在2010年初進行首次試航,此後太空船二號將被正式用於開展太空旅行業務。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註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。太空船二號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。

災難事件

在二十五年的發展歷史中,宇宙飛船計畫既有令人興奮的成就,又有毀滅性的失敗。宇宙飛船已經運載太空人成功執行了數十次太空行動,取得了難以估量的科學成果。但在取得成功的同時也付出了慘重代價。

1986年,挑戰者號宇宙飛船在發射過程中爆炸。

2003年,哥倫比亞號宇宙飛船返回時在德克薩斯州上空解體墜毀。自哥倫比亞號失事之後,其他宇宙飛船亟待重新設計以提高安全性,因此一直處於停飛狀態。探索號宇宙飛船原定於2005年恢復飛行,但當時有一大塊絕緣泡沫材料從它的外部燃料箱脫落,科學家們必須解決此問題,宇宙飛船計畫再次擱淺。

太空飛行器分類導航

太空飛行器,又稱空間飛行器、太空載具等,是指在地球大氣層以外的宇宙空間中,基本按照天體力學的規律運動的各種飛行器。
航天套用間諜衛星氣象衛星太空探索
 衛星導航系統  
載人航天太空人航天計畫運載火箭
太空飛行器運載工具太空梭運載火箭
空間站載人飛船月球太空飛行器
空間探測器人造衛星

探索太空:人類永不止步

宇宙飛船

宇宙飛船又稱載人飛船,(英語名為spaceship),是一種運送航天員,貨物到達太空並安全返回的一次性使用的太空飛行器。它能基本保證航天員在太空短期生活並進行一定的工作。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。截止目前只有美國、俄羅斯和中國具備建造和回收宇宙飛船的技術。 

 前蘇聯宇宙飛船東方號宇宙飛船|上升號宇宙飛船|聯盟號宇宙飛船
 美國宇宙飛船:水星號載人飛船|雙子星座號飛船|阿波羅11號
中國神舟系列宇宙飛船
早在20世紀70年代初,中國就開始載人航天的研究,並曾做出過一個名叫“曙光”號的雙艙式飛船的全尺寸飛船模型,可當時的政治、經濟和工業基礎等條件均不成熟。隨著國民經濟和科學技術的不斷發展,1992年,黨中央批准研製載人飛船工程。自此,中國的載人航天工程正式啟動,並取得巨大成功。中國載人飛船系列有一個動聽的名字——“神舟”,它是以中國空間技術研究院為主研製的,採用了多項新技術,其中一些達到國際先進水平,使中國載人飛船技術達到或優於國際第三代載人飛船的水平。
神舟一號1999年11月20日,中國自行研製的第一艘試驗飛船神舟一號在中國酒泉衛星發射中心新型長征-2F運載火箭發射升空,次日在內蒙古中部地區成功著陸。
神舟二號“神舟二號”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。“神舟二號”飛船於2001年1月10日在酒泉衛星發射中心發射升空,在軌運行7天后成功返回地面。
神舟三號神舟三號由推進艙、返回艙和軌道艙組成。飛船上沒有搭載航天員,只搭載了一個模擬太空人,該裝置可以模擬人體代謝、模擬人生理信號、能夠定量模擬航天員在太空中的重要生理活動參數,其技術狀態與載人狀態完全一致。台北時間2002年3月25日22時15分,該飛船由“長征二號F”捆綁式大推力運載火箭在酒泉衛星發射中心成功發射升空的。2002年4月1日,神舟三號飛船在太空繞地球飛行107圈後,準確降落在內蒙古中部的著陸場。
神舟四號神舟四號飛船是在神舟一號、神舟二號、神舟三號飛行試驗成功的基礎上,經進一步完善研製而成,其配置、功能及技術狀態與載人飛船基本相同。台北時間2002年12月30日0時40分,中國自行研製的“神舟”四號無人飛船在酒泉衛星發射中心發射升空並成功進入預定軌道。
神舟五號神舟五號載人飛船是中國首次發射的載人航天飛行器,於2003年10月15日將航天員楊利偉送入太空。這次的成功發射標誌著中國成為繼前蘇聯(現由俄羅斯承繼)和美國之後,第三個有能力獨自將人送上太空的國家。
神舟六號“神舟六號”與“神舟五號”在外形上沒有差別,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,用長征二號F型運載火箭進行發射。它是中國第一艘執行“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。執行任務太空人是費俊龍聶海勝
神舟七號“神舟七號”在外形上與“神舟六號”有明顯的不同。神舟七號載人飛船於2008年9月25日21點10分04秒從中國酒泉衛星發射中心載人航天發射場用長征二號F火箭發射升空。飛船於2008年9月28日17點37分成功著陸於中國內蒙古四子王旗主著陸場。神舟七號飛船總計飛行2天20小時27分鐘。 神七上載有三名太空人分別為翟志剛(指令長)、劉伯明景海鵬。“神舟七號”實現了中國歷史上太空人第一次的太空漫步,令中國成為第三個有能力把航天員送上太空並進行太空行走的國家。

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