世界航天發(fā)展簡史

世界航天發(fā)展簡史探索浩瀚的宇宙，是人類千百年來的美好夢想。我國在遠古時就有嫦娥奔月的神話。公元前1700年，我國有"順風飛車，日行萬里"之說，還繪制了飛車騰云駕霧的想像圖。外國也有許多有關(guān)月亮的美好傳說。自從1957年10月4日世界上第一顆人造地球衛(wèi)星上天以來，到1990年12月底，前蘇聯(lián)、美國、法國、中國、日本、印度、以色列和英國等國家以及歐洲航天局先后研制出約80種運載火箭，修建了10多個大型航天發(fā)射場，建立了完善的地球測控網(wǎng)，世界各國和地區(qū)先后發(fā)射成功4127個航天器。其中包括3875個各類衛(wèi)星，141個載人航天器，111個空間探測器，幾十個應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)投入運行。目前航天員在太空的持續(xù)飛行時間長達438天，有12名航天員踏上月球?？臻g探測器的探測活動大大更新了有關(guān)空間物理和空間天文方面的知識。到上世紀末，已有5000多個航天器上天。有一百多個國家和地區(qū)開展航天活動，利用航天技術(shù)成果，或制定了本國航天活動計劃。航天活動成為國民經(jīng)濟和軍事部門的重要組成部分。航天技術(shù)是現(xiàn)代科學技術(shù)的結(jié)晶，它以基礎(chǔ)科學和技術(shù)科學為基礎(chǔ)，匯集了20世紀許多工程技術(shù)的新成就。力學、熱力學、材料學、醫(yī)學、電子技術(shù)、光電技術(shù)、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術(shù)、低溫技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、制造工藝學等對航天技術(shù)的發(fā)展起了重要作用。這些科學技術(shù)在航天應(yīng)用中互相交叉和滲透，產(chǎn)生了一些新學科，使航天科學技術(shù)形成了完整的體系。航天技術(shù)不斷提出的新要求，又促進了科學技術(shù)的進步。一、火箭技術(shù)火箭技術(shù)推動了人類航天發(fā)展的歷史?；鹚幨侵袊糯乃拇蟀l(fā)明之一，火箭是在火藥發(fā)明之后中國人發(fā)明的。早在公元1000年宋朝唐福獻應(yīng)用火箭原理制成了戰(zhàn)爭武器，13世紀初傳到外國。傳說在14世紀末，中國有個學者萬戶在坐椅背后安裝47支當時最大的火箭，兩手各持大風箏，試圖借助火箭的推力和風箏的升力升空。但是一聲爆炸之后，只見煙霧彌漫，碎片紛飛，人也找不見了。為紀念這位世界上第一個試驗火箭飛行的勇士，月球表面東方海附近的一個環(huán)形山以萬戶命名。18世紀，印度軍隊在抗擊英國和法國軍隊的多次戰(zhàn)爭中曾大量使用火箭并取得良好的效果。由此推動了歐洲火箭技術(shù)的發(fā)展。曾在印度作戰(zhàn)的英國人康格雷對印度火箭作了改進。他確定了黑火藥的多種配方，改善了制造方法并使火箭系列化，射程達3公里。這些初期火箭的原理成了近代火箭技術(shù)的基礎(chǔ)。19世紀末20世紀初，隨著科學技術(shù)的進步，近代火箭技術(shù)和航天飛行發(fā)展起來，先驅(qū)者的代表人物有前蘇聯(lián)的齊奧爾科夫斯基，美國人戈達德和德國奧伯特。齊奧爾科夫斯基畢生從事火箭技術(shù)和航天飛行的研究。在他的經(jīng)典著作中，對火箭飛行的思想進行了深刻的論證，最早從理論上證明用多級火箭可以克服地心引力進入太空。他建立了火箭運動的基本數(shù)學方程，奠定了理論基礎(chǔ)。他首先提出了使用液體推進劑火箭的倡議，經(jīng)過了短短的30年就實現(xiàn)了。他預(yù)想到現(xiàn)代火箭的真實結(jié)構(gòu)，并論述了關(guān)于液氫-液氧作為推進劑用于火箭的可靠性，設(shè)想用新的燃料（原子核分解的能量）來作火箭的動力。他具體地闡明了用火箭進行航天飛行的條件，火箭由地面起飛的條件，人造地球衛(wèi)星及實現(xiàn)飛向其他行星所必須設(shè)置中間站的設(shè)想。他還提出過許多的技術(shù)建議，如建議用燃氣舵控制火箭，用泵來強制輸送推進劑，以及用儀器自動控制火箭等，都對現(xiàn)代火箭和航天飛行的發(fā)展起了巨大的作用。戈達德博士在1010年開始進行近代火箭的研究工作。他在1919年的論文中提出了火箭飛行的數(shù)學原理，指出火箭必須具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他認識到液體推進劑火箭具有極大的潛力，1926年3月他成功在研制和發(fā)射了世界上第一枚液體推進劑火箭，飛行速度103km/h，上升高度12.5米，飛行距離56米。奧伯特教授在他1923年出版的書中不僅確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理，而且還說明火箭只要能產(chǎn)生足夠的推力，便能繞地球軌道飛行。同齊奧爾科夫斯基和戈達德一樣，他也對許多種推進劑的組合進行了廣泛的研究。真正的近代火箭的出現(xiàn)是在第二次世界大戰(zhàn)時的法西斯德國。早在1932年德國就發(fā)射A2火箭，飛行高度達3公里。1942年10月發(fā)射成功V-2火箭（A4型），飛行高度85公里，飛行距離190公里。V-2火箭的發(fā)射成功，把航天先驅(qū)者的理論變成現(xiàn)實，是現(xiàn)代火箭技術(shù)發(fā)展史的重要一頁。1945年5月，第二次世界大戰(zhàn)德國戰(zhàn)敗，前蘇聯(lián)俘虜部分德國火箭技術(shù)人員，繳獲了幾枚V-2火箭和有關(guān)技術(shù)資料。在此基礎(chǔ)上，1947年前蘇聯(lián)仿制V-2火箭成功。1948年自行設(shè)計了P-1火箭，射程達300公里。1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，射程分別達到500公里和1750公里。1957年8月，成功發(fā)射兩級液體洲際導(dǎo)彈P-7，射程8000公里，經(jīng)過改裝的P-7于1957年10月4日，發(fā)射成功世界上第一顆人造地球衛(wèi)?quot;人造地球衛(wèi)星1號"，從而揭開了現(xiàn)代火箭技術(shù)新的一頁。前蘇聯(lián)由于發(fā)射多種航天器的需要，先后研制成功"東方"號、"聯(lián)盟"號、"宇宙"號、"質(zhì)子"號、"能源"號等多種型號的運載火箭，可將100多噸的有效載荷送入近地軌道。二戰(zhàn)后，美國俘虜了以馮·布勞恩為首的德國火箭專家，繳獲了100余枚V-2火箭。美國陸軍在布勞恩的幫助下于1945年發(fā)射了V-2火箭，1949年開始研究"紅石"彈道導(dǎo)彈，1954年制定人造衛(wèi)星計劃，1958年2月1日"丘辟特"C火箭成功發(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星，美國為發(fā)射多種航天器的需要，先后研制成功"先鋒"號、"丘諾"號?quot;紅石"號、"偵察兵"號、"大力神"號和"土星"號等運載火箭。中國于1960年11月5日第一枚近程火箭發(fā)射試驗成功。我國有"長征"號（CZ）系列運載火箭，主要有CZ-1、CZ-2、CZ-3、CZ-4四種基本型運載火箭和CZ-1D、C（CZ-2C）、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E、CZ-2F、CZ-3A、CZ-3B、CZ-4B等幾種改進型。1990年4月7日，中國CZ-3運載火箭發(fā)射成功美國制造的"亞洲一號"衛(wèi)星。長征火箭成功地進入了國際商業(yè)發(fā)射衛(wèi)星的行列，至今已將27顆外國衛(wèi)星發(fā)射上天。法國從50年代開始自行研制探空火箭和導(dǎo)彈，并在此基礎(chǔ)上研制"鉆石"號運載火箭。1965年11月至1967年2月，法國"鉆石"號火箭將A-1、D-1人造衛(wèi)星送入太空。法國積極推動西歐國家聯(lián)合發(fā)展歐洲航天事業(yè)，它是歐洲空間局的主要成員國，并承擔"阿里安"號運載火箭的大部份研制工作。歐空局正式成員國有比利時、丹麥、法國、聯(lián)邦德國、愛爾蘭、意大利、荷蘭、西班牙、瑞典和英國；非正式成員國有奧地利和挪威；加拿大為觀察員國。量的圖像，有關(guān)土星主外光環(huán)很有價值的資料，它們通過小行星帶時沒有受到損害，它們最終將飛出太陽系進入恒星際空間，它們帶有會被地外文明世界理解的信息牌。為了探索宇宙的奧秘，美歐聯(lián)合研制的"哈勃空間望遠鏡"于1990年4月發(fā)射升空，這項計劃獲得了巨大的成功，十年間進行了10多萬次的天文觀測，觀測了大約13670個天體，向地球發(fā)回了黑洞、衰亡中的恒星、宇宙誕生早期的"原始星系"、慧星撞擊木星以及遙遠星系等許多壯觀圖像，為近2600篇科學論文提供了依據(jù)。這是人類空間天文觀測工作的一個里程碑。1997年7月4日，美國"探路者"號火星探測器在火星表面安全著陸，并釋放出一輛火星?quot;漫游者"號，第一次拍攝到火星的彩色三維立體圖像，傳回地球大量的火星表面的照片。四、載人航天載人航天在航天活動中占有重要位置。盡管航天器攜帶裝置精確、靈敏度高、能自動觀察、操作、儲存、處理數(shù)據(jù)，但它們不能代替人的思維。初期載人航天器一方面研究航天技術(shù)，另一方面進行生物學和醫(yī)學試驗，研究航天員在長期失重條件下的反應(yīng)，航天員在密閉艙中的工作能力，航天器對接時和走出航天器時的人的生理反應(yīng)。前蘇聯(lián)自1961年4月到1970年9月共發(fā)射了17艘載人飛船（"東方"號6艘、"上升"號2艘?quot;聯(lián)盟"號9艘）。1965年3月航天員在"上升"號上第一次走出飛船，1966年1月兩艘"聯(lián)盟"號飛船第一次在軌道上交會對接，并實現(xiàn)兩個航天員從一艘飛船向另一艘飛船轉(zhuǎn)移。1971年到1982年發(fā)射了7艘重量為18~20噸的"禮炮"號空間站，截至1985年還發(fā)射了27艘載人飛船（"聯(lián)盟"T號、TM號）和25艘無人飛船（"進步"號）用作天地往返運輸系統(tǒng)。1986年發(fā)射了"和平"號空間站，這是未來永久性空間站的核心艙，將于90年代建成由7個艙組成的大型空間站。俄羅斯計劃21世紀前期發(fā)射無人和載人火星飛船以及建立載人月球基地。設(shè)計壽命為五年的"和平號"空間站運行了十五年，于2001年3月23日13時59分安全地墜落在南太平洋海域。美國自1961年5月至1966年11月發(fā)射了16艘載人飛船（"水星"和"雙子星座"）。"水星"和"雙子星座"計劃是載人登月飛行目標"阿波羅"計劃的頭兩個階段。1965年6月"雙子星座"飛船上的航天員第一次步入太空，1966年3月"雙子星座"-8號和"阿金納"飛行器在軌道上第一次成功地實現(xiàn)對接，此后，"雙子星座"飛船系統(tǒng)進行過多次交會和對接。1967年至1972年共發(fā)射了14次"阿波羅"飛船（其中3次無人飛行，3次載人繞月飛行，6次載人登月飛行，12名航天員登上月球）。1973年發(fā)射了"天空實驗室"并和"阿波羅"飛船