宇宙空间是在地球大陆、海洋和大气层以后人类进入的第四个活动领域。从嫦娥奔月的神话故事到万户升天的历史壮举，从竹蜻蜒、风筝的制作到火药、火箭的发明，探索浩瀚的宇宙一直就是人类的梦想。而日益恶化的地球环境迫使人们不得不把目光投向其他的星球。近百年来，人类不断地研制各式各样的空间探测器，希望能在茫茫宇宙中寻找新的家园。在征服宇宙的漫长过程中，人类从不畏惧艰难曲折，总是在吸取经验教训之后勇往直前。相信终有一天，人类会冲出太阳系、银河系，去开辟更为广阔的天地。
人类对太空的探索
1961年，“东方”1号飞船载着苏联的空军少校加加林，进行了第一次载人航天飞行。8年后，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上留下了人类的第一个足印。人类在探索太空的过程中，进行了空间对接、太空行走等高难度的实验。
太空时代的来临
1957年，苏联发射了“人造地球卫星”1号；1958年美国发射了“探索者”1号卫星；1958年10月，美国航空总署成立。从那以后，美国共进行了3000多次太空发射，先后有12位宇航员在月球表面漫步并成功返回地球，它们都标志着太空时代的来临。
人类探索太空取得的成就
1903年12月17日，美国人莱特兄弟制造的世界上第一架飞机试飞成功。戈达德于1926年成功地点燃了人类历史上第一枚液体驱动火箭。1932年，苏联成立了第一个航天组织，开始研究开发导弹和航天器。1957年10月4日，苏联成功地发射“人造卫星”1号。1958年美国发射了第一颗卫星“探险者”号。1961年4月12日苏联宇航员加加林首次乘飞船环绕地球成功。1969年7月16日，“土星”5号火箭载着“阿波罗”11号飞船，飞离地球。1970年4月，中国自己研制的第一颗人造地球卫星成功地发射。1981年4月12日，第一架航天飞机试飞成功。1986年2月20日，苏联发射了第三代载人空间站——“和平”号空间站。1998年7月，日本也发射了一颗星际探测器“希望”号火星探测器。2003年10月，中国第一艘载人飞船“神舟”5号成功发射。“神舟”6号于2005年10月12日发射。
空间交会与对接
空间交会对接技术包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接。交会对接的程序分为地面引导、自动引导、接近和停靠、对接合拢四个阶段。两个航天器进行轨道交会和对接时，需要非常细心，轴线不准不能对接，而动作稍猛，就会碰撞损坏对接器件和航天器。目前世界上已进行了100多次航天器空间交会对接活动。
太空行走
宇航员离开载人航天器，进入太空的出舱活动称为太空行走。舱外行走有两种方式，一种是用早期研制的“脐带”与乘员舱连接；另一种是靠装在航天服背后的便携式环控与生保装置以及载人机动装置行走，这样宇航员可以到100米外活动。太空行走的目的一般是维修航天器、安装大型太空设备、从航天飞机上发射卫星、进行各种科学研究等。
第一只太空动物
“史波尼克”2号发射的时候，全世界关注的焦点就是搭裁在太空船上的太空狗莱依卡，它是进入太空的第一个地球生物。莱依卡在发射升空时并没有不适应，但最后却因为氧气用尽而死亡。
宇航员
宇航员是指驾驶载人航天器、执行飞行任务、在飞行过程中对航天器进行维护保养的人。目前的宇航员可分为驾驶员、飞行任务专家和载荷任务专家三大类。他们在进行了艰苦的训练和严格的选拔后，才有可能成为宇航员。
驾驶员
驾驶员（包括指令长）负责航天器（航天飞机、宇宙飞船等）的驾驶。这类人员一般从具有1000小时以上飞行经验的喷气式飞机驾驶员中挑选，且必须具有数学、物理或工程等方面的学士学位。
载荷专家
宇航员中的第三类人员，即载荷专家，是到太空进行各项科学实验的科学家和工程师，只要身体健康，情绪稳定，在科学或工程方面有突出才能，年龄在47岁以下，经过一定的航天训练，为了完成某项科学实验任务就可以成为这类宇航员。
飞行任务专家
飞行任务专家负责飞行计划的协调、航天器的维修保养、施放（回收、修理）卫星、进行舱外活动以及处理其他特殊飞行任务。这类宇航员必须具有生物、物理、天文、地质、数学或工程等方面的学士或学士以上的学位。
宇航员的训练
宇航员训练项目分为八大类，即基础理论训练、体质训练、航天环境适应性训练、心理训练、专业技术训练、飞行程序与任务模拟训练、救生与生存训练及大型联合演练。以上除大型联合演练外，均为宇航员职业训练过程中必须完成的训练项目。其中，大型联合演练包括发射场紧急撤离演练、人船联合测试、人船地联合测试和人船箭地联合检查等项目，参加大型联合演练是宇航员执行载人飞行任务的前提。
宇航员必备的素质
要成为一名优秀的宇航员，首先应该有良好的身体素质，不怕牺牲的精神，在失重的时间里可以做各种试验，如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动，甚至可把一个舱体搬进机舱中，进行人在失重状态下从舱体爬出来的试验。除了出众的身体素质外，宇航员还要具有优秀的心理素质，必须要具有临危不乱，泰然处之的果敢与超出常人的心态。
火箭
如果我们建造梯子去登天，那么从地球到月球的梯子长度将达38万千米，这简直不可思议。所以，人类只有建造运载火箭了。火箭是指用特制的发动机，向后喷射高温高压燃气来产生反作用力，以获得前进动力，从而向前运动的飞行器。结构系统是火箭的躯壳；动力系统是火箭的心脏；控制系统是火箭的司令部，它控制火箭的飞行速度、飞行方向和飞行方式。
火箭的历史
火箭最初是由弓箭的箭发展而来的，其原来的含义是纵火之箭。中国是火箭的故乡。根据历史记载，中国最早的喷气火箭距今已有800多年的历史，如“神火飞鸦”“火龙出水”等。中国古代火箭是现代火箭的雏形，在科学技术史上占有重要地位。
火箭的分类
火箭的种类很多，运载火箭只是其中的一种，还有军用火箭和导弹，化学能火箭、离子能火箭、电子能火箭和原子能火箭，气象火箭、地球物理火箭和生物火箭等民用火箭。今天我们使用的是化学能火箭，通过燃烧燃料的方式产生推力。
火箭技术的发展
1903年，齐奥尔科夫斯基提出火箭公式：火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比，火箭自身的结构质量越小，火箭所获得的速度越高。这个公式后来被称为“齐奥尔科夫斯基公式”，也被誉为“宇宙航行第一公式”。虽然齐奥尔科夫斯基在理论上取得了巨大的进展，但真正的突破却发生在美国。戈达德在1909年开始进行火箭动力学的研究，三年后正式证明了火箭可以在真空中运行。他第一个制造出了齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭，被公认为现代火箭技术之父。
火箭的工作原理
火箭是依靠火箭发动机喷射燃气产生的反作用力推进的飞行器。它自身携带燃烧剂与氧化剂，不依赖空气中的氧助燃，既可在大气中又可在外层空间飞行。火箭在飞行过程中随着火箭推进剂的消耗，其质量不断减小，是变质量飞行体。现代火箭可用做快速远距离运送工具，如作为发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具，以及其他飞行器的助推器等。如用于投送作战用的战斗部（弹头），便构成火箭武器：其中可以制导的称为导弹，无制导的称为火箭弹。
火箭发动机
火箭发动机分为两种类型：推力发动机和喷气发动机，它们推动火箭穿行于大气层或没有空气的太空空间。
火箭的推进方式
火箭的推进方式是直线向前的。高温气体向一个方向喷射，火箭向反方向移动。喷气发动机可以使用空气中的氧气来促进燃烧。而火箭发动机与之不同，它需要自己携带氧气，燃料和氧气装在分隔的舱室内，燃烧时会被泵入一个燃烧室混合并燃烧。因此有人将火箭形容为燃料箱，事实上火箭绝大部分的重量都在燃料上。比如欧洲的“阿里安”火箭，它的燃料重量是整个火箭的90％，火箭本身的结构只占到9％，剩下的1％才是所运载的物体重量。
逃逸速度
科学家发现，当物体的运动速度达到7．9千米／秒时，物体就可以围绕地球运转；达到11．2千米／秒时，就能彻底摆脱地球引力，飞向太阳系的其他星球；达到16．7千米／秒时就可以飞出太阳系，向宇宙深处航行。这个速度分别被称为第一、第二、第三宇宙速度。火箭要飞离地球必须达到第二宇宙速度。20世纪20年代末，科学家们研究出了对抗地球引力的飞行器——火箭。到目前为止，人类送往太空的宇宙飞船及各种探测器都是借助火箭完成的。
多级火箭
为了有效提高火箭的飞行速度，解决其速度与重量之间的矛盾，科学家们研制出了多级火箭。这种火箭是分为一级一级的，每一级里都有燃料，烧完一级就扔掉一级，这样火箭就越飞越轻，速度也越来越快。再加上离地球越来越远，地心引力和空气阻力都随之减小等其他因素，火箭便可以有超过其他任何交通工具的速度。最后，由火箭的最末一节把卫星“顶”到预定轨道。但是火箭级数并不是越多越好，级数越多，构造就越复杂，工作时的可靠性也就越差。
大力神
美国“大力神”运载火箭系列由大力神-2洲际导弹发展而来，1964年首次发射。该系列由大力神-2、大力神-3、大力神-34、大力神-4和商用大力神-3等型号和子系列组成。它的最大近地轨道运载能力为21．9吨，地球同步转移轨道运载能力为5．3吨。
运载火箭
运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具，它能把人造地球卫星、载人飞船、空间站或空间探测器等准确地送到科学家指定的轨道。它们一般有2～4级。许多运载火箭的第一级外围捆绑有助推火箭，又称零级火箭。助推火箭可以是固体火箭，也可以是液体火箭，其数量可根据运载能力的需要来选择。
发射场
发射场是专供火箭发射的特殊场所。火箭发射场的前身是导弹发射场，后来由于火箭的使用越来越频繁，也就渐渐出现了专门的火箭发射场。至今为止，全世界已经有17座颇具规模的发射场。
火箭发射中心
火箭从航天中心发射升空。航天中心中最引人注目的是高耸入云的发射台，它用来支撑火箭。航天中心的技术监控室对火箭起飞前及起飞后的各种技术参数进行监控，并下达指挥命令。火箭发射中心越靠近赤道，越有利于火箭升空，
土星5号
1967年，当时世界上最大的运载火箭“土星”5号问世。它是三级火箭，长85．6米，直径10．1米，起飞重量2950吨，近地轨道的有效载荷达139吨，飞往月球轨道的有效载荷为47吨。从1967年到1973年共发射13次，其中6次将“阿波罗”载人飞船送上月球，在航天史上写下了极为光辉的一页。
长征系列火箭
自1970年4月24日“长征”1号运载火箭诞生，首次发射“东方红”1号卫星成功。目前，中国长征系列运载火箭已研制成功7个型号。现在，长征系列火箭已经走向世界，享誉全球，在国际发射市场占有重要地位。
人造卫星
人造卫星是环绕地球在空间轨道上运行（至少一圈）的无人航天器，人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90％以上。完整的卫星工程系统通常由人造卫星、运载器、航天器发射场、航天控制和数据采集网以及用户台（站、网）组成。人造卫星和用户台（站、网）组成卫星应用系统，如卫星通信系统、卫星导航系统和卫星空间探测系统等。
人造卫星的分类
人造卫星是个兴旺的家族，如果按用途分，它可分为三大类：科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。科学卫星是用于科学探测和研究的卫星。主要包括空间物理探测卫星和天文卫星，用来研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射等，也可以观测其他星体。技术试验卫星是进行新技术试验，或为应用卫星进行试验的卫星。应用卫星是直接为人类服务的卫星，它的种类最多，数量最大，有通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星等等。
人造卫星的轨道
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道、大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制、视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。
人造卫星的结构
人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统、也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。
世界上第一颗人造卫星
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星“斯普特尼号”1号从拜科努尔发射场升空。这颗卫星直径只有580毫米，重83．6千克，在密封的铝壳内，装着一只化学电池、一只温度计、一台双频率的小型发报机。尽管这颗“小星”在天空不过逗留了92天，但它却“推动“了整个地球，推动了各国发展空间技术的步伐。不久，1957年11年3日，为给载人航天预作试验，前苏联又发射了第一颗载有名叫“莱依卡”的小狗乘坐的“卫星”2号人造地球卫星。
应用优势
人造卫星观测天体不受大气层的阻挡，它可以接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测。人造卫星在几百千米以上高度飞行，不受领土、领空地理和气候条件限制，视野广阔。人造卫星能飞越地球任何地区，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行观测。因此人造卫星可用于天文观测、空间物理探测、全球通信、电视广播、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量、搜索营救等方面。
卫星测控