同时发展载人和不载人航天技术的原因
应该说，不载人的自动空间装置具有相当广泛的功能，诸如空间飞行器插入轨道，在宇宙空间机动飞行以及溅落体能返回地球。不载人航天的费用又相对低廉，所以不载人自动航天技术有着广阔的发展前景。但是，这种自动设备虽然有可能做得很先进、很可靠，在太空还是可能出现各种情况，有些情况只有人才能处理。例如，没有一个自动装置使飞船能够和失去控制的空间站对接。然而前苏联航天员弗拉基米尔·捷尼贝可夫凭其卓越技能在1985年6月却完成了这样的工作。
又如1965年，“格迷尼”6号发射后，其仪表显示出飞船出了故障。虽然合乎逻辑的做法是将航天乘员组人员紧急弹射出来。可指令长瓦尔特·舒拉对此不予理睬，决定继续飞行。他是完全正确的，因为经验告诉他，仪表出了错。倘若瓦尔特·舒拉启动弹射系统，飞船就可能失控，那么计划中和“格迷尼”7号在轨道的对接任务也就不可能完成。
专家们估计，一个自动星际飞行器的可靠性系数（因子）是22％，而载人航天器的可靠性因子是70％，如果航天员能修理设备，可靠性因子将增至93％。虽然这些数字可能不精确，但载人航天更可靠这个事实是科学家们公认的，是毋容置疑的。因此，自动装置发展的同时不能轻视载人航天的发展。
当然，自动方式工作的空间站在多年工作期间不发生一点故障，这只能是理想情况。另外，不是所有过程和操作可以自动化。当需要显示创造性的处理或直观或对经验的信赖时，自动装置是不能和人竞争的。
现代航天的实践表明，载人和自动航天并非竞争对手，而是相互促进的。在空间探索的经验中，自动装置和人的能力的完美结合是完成航天任务的最佳保障。
自动和载人航天是太空航行和空间探索的两个方面，是互为补充的。对于星际旅行，自动装置是人类登上其它星球的先导，只有自动探测器先探明情况，创造条件，才能进行载人旅行。对于空间材料加工和空间工厂的建造，载人航天是先导。先由航天员进行材料试验、工艺技术实验，并在工艺研究和试验性生产的基础上，待一切条件成熟后，才能有进行大规模的、无人自动化生产的空间平台和空间工厂。空间产业的开发，不载人航天和载人航天是其前后两个阶段。把人类活动扩展到太空，载人和自动航天技术都是不可缺少的。
载人航天飞船
载人航天飞船，从实质上说就是载人的卫星。和卫星相比，它的外形较简单，有球形、圆锥形等，但重量较大；卫星的外形则多种多样和不规则，重量比飞船轻许多。
载人航天飞船既是人造卫星，它就有和卫星相同的系统，除结构、能源、姿态控制、温度控制外，还有遥控、遥测、通信、信标跟踪等无线电系统，以保证与地面的通信联络、控制指令的传递、遥测信息的传输、资料参数的传送等。
载人航天飞船的特点是有人，因此就有与卫星不同的系统，包括应急营救、返回、生命保障等系统。具有交会、对接和机动飞行能力的载人航天飞船，一般还设有交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
例如，单就需要返回地面的载人航天飞船来说，其结构比一般不返回地球的卫星复杂得多，首先要对付气动加热造成的烧蚀，还要对微流星和宇宙射线进行防护等等。所谓气动加热，就是载人航天飞船开始返回时，由于离地高、速度大而具有相当大的动能和势能，在它进入大气层后，在空气阻力的作用下急剧减速，飞船能量的绝大部分都转化为热能，如果这些热量全部传导给飞船，完全可把飞船化为灰烬，这就是气动加热问题。载人飞船的结构设计必须解决这个问题。合理选择飞船返回舱的气动外形，可使它在再入过程中所产生热量的80％左右扩散到四周的大气里；剩下20％左右的热量，则必须采取可靠的防热措施加以解决。
载人航天飞船
又如，载人飞船上的生命保障系统是另一个十分重要的技术问题，它不仅复杂，而且必须绝对可靠。船舱要气密，舱内的温度和大气压力要适合人的生命需要，控制要求极高。在载人飞船中要造成一个与地球相似的微小气候，首先要模拟大气的混合比例，用灌装气体或电解供氧办法使航天员的座舱中氮占80％，氧占20％，保障每个航天员每天所需的576～930克氧；而对他们每人每天呼出的约1000克二氧化碳，则采取用分子筛吸附的方法，控制其浓度不大于1％。调节飞船座舱温度湿度，也十分重要，座舱的热源，有13来自人体，通常每人每天大约产生75千卡～150千卡；来自太阳辐射和各种电子仪器的热量也各占13。座舱除对壳体采取隔热措施外，还采用专门的热交换器把多余的热量吸收和辐射出去，使相对温度维持在18摄氏度～25摄氏度。人体每天的呼吸和出汗，排出水分约15升，在座舱内形成水蒸气，故要采取冷凝和化学吸收的办法，使湿度控制在60％～70％。由于座舱狭小和密封，而人体代谢物达400多种，易造成舱室污染；在失重状态下，气体对流消失，热平衡难于维持等一系列问题，都需要在飞船上很好解决。
载人航天飞船在航天飞行中，可研究各种特殊因素对人体的影响和相应的防护措施，以及人在航天环境中长期生存所必需的条件和设备等问题。
在飞船急剧升空时，人体重量会相应增加而产生超重；飞船返回地球时，必须制动，速度急剧降低，也会产生反方向的超重；飞船进入绕地轨道后，它就在某种程度上摆脱地球引力的作用，这时人体就失去重量，进入失重状态。超重和失重对人体各个器官都会产生生理影响。因此，载人航天飞船进入轨道飞行并安全返回地面时，可以研究人在空间飞行过程中的反应和能力，研究航天员如何才能经得住起飞、轨道飞行以及再入大气层重力变化的影响。在科学上应用载人航天飞船，可以进行生物、医学、天文、物理研究和天体观测；可以进行各种空间科学试验以及进行地球自然资源勘测等等。
目前，世界上发展载人航天飞船、并完全掌握这种载人空间技术的国家，有美国、俄罗斯和中国。此外，欧洲和日本正在积极准备发展载人航天飞船。估计不久的未来，掌握载人航天技术的国家会渐渐地多起来。
40多年来，已经实现的载人航天计划有：前苏联先后发展的“东方”号、“上升”号、“联盟”号以及“礼炮”号、“和平”号等载人空间计划；美国先后发展的“水星”、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”和航天飞机等载人空间计划；我国的“神舟”系列载人飞船航天计划。为何要对载人航天器进行遥控
虽然飞船或航天站上有航天员，但是还有很多事情需要地面遥控。
第一，宇宙飞行需要很多计算，这里有轨道校正、飞船向航天站汇合、着陆用的弹道导航计算。
第二，重要的是分析大量有关飞船和航天站技术条件、功能的数据以及航天员身体条件的数据，这些数据从安装在飞船上的近1000个和航天站的约2000个遥测传感器传送到地球。
第三，航天员进行的实验结果数据，必须尽快处理和鉴定。为了消化如此大量的信息，要有功能很强的计算机系统支持。地面测控中心拥有计算机群体系统，占有数百平方米空间。显然，上述种种工作应该传送到地面进行。
第四，新一代载人飞船和航天站越来越复杂。虽然航天员经过全面训练，但他们不可能像研制这些系统的科学家和工程师那样熟悉所有系统。因此，他们有时需要得到地面科学家和工程师的帮助。
为了从地面测控中心控制飞船和航天站上的系统，作为测控集体的一部分，有一批科学家和工程师昼夜工作着。
航天站在轨道上长期运行，使得有必要建立永久性测控服务。显然，服务人员还应定期轮换。为了有效地进行培训以及进行有效率的试验，必须研究和建立专门的训练模拟器。它带有一个能显示飞行状态的显示器，且和测控中心的那个完全一样。指导老师从他的控制台制造故障来模拟飞船系统和仪器故障，训练学员确认这些故障，并能提出解决故障的建议。学员的操作演示将显示他在何种程度上已准备好与实际的宇宙飞船打交道。学员正式到地面测控中心工作，还要经过有效的考试。
长期的测控飞行经验已经显示出另一个问题：控制飞船上的系统已经证明是极其单调的。由于疲劳，测控专家们的注意力会平稳地减弱。为了防止这些，必须采取专门措施。如随着时间进程自动系统性能分析中断，并使信息失真（两个或三个参数出问题）。在一个系统中模拟的这种故障功能自动传送给监督者，一个专门训练小组观察责任专家对故障的反应，并评价他的工作效率。
由于从设计到发射的全过程实行全面质量控制，空间设备具有很高的可靠性，但新设备发生故障情况仍是不可避免的。如果飞船系统有了故障，或者，如果一个航天员的身体状况不佳，那么，不仅是航天员组，而且很多地面专家应掌握这情况，他们分析它、模拟它，寻找消除故障的办法并提出建议。测控中心、研制该系统的机构和宇航训练中心都要随时应付这种情况。
地面测控中心的另一项重要工作，是使航天员摆脱一些不太重要的事务。航天员飞向太空研究宇宙和地球，获取新的信息，他们要进行试验和观察的项目不断增加。航天乘员必须进行越来越多、要求越来越高的创造性研究工作。因此，飞船上的一些日常工作便落到测控中心，由地面发出指令让仪器和系统来完成。
地面测控中心的职责是复杂而多变的，它们由几百名专家组成的卓越集体来完成。为了在任何时刻都能帮助太空飞船或航天站的乘员们，他们密切注意着飞船动向而昼夜轮班工作着。
如何维修载人航天器
宇宙飞船、航天站、航天飞行器及其设备需要经常维护修理，这是很自然的道理。但是，这项工作是在轨道上做呢？还是把分离出来的单元和组件带回地球修理好呢？修理工作及单元和组件的更换，在太空进行确实是更困难些，尽管如此，航天站和飞船的设计师们还是规定维护、修理以及设备的置换必须在飞行中进行。若将有故障设备由专门派出的宇宙飞船运回地球，修理后再派船送回太空，费用实在太高，不太可取。
前苏联和美国的载人航天飞行经验表明，在空间，航天员有能力纠正设备中的各种类型故障。他们会及时采取正确措施，在危急状态下修好有故障系统。这种情况在前苏联的“礼炮”号、“和平”号航天站以及美国的“天空实验室”中都发生过。
例如，弗拉基米尔·廖科夫与万利弗·路敏曾设法将足有三层楼房大小的无线电望远镜天线从“礼炮6”号航天站分开，但是被卡住了。要做这项工作，必须到开放空间去，由于他们的出色工作，问题最后解决了。又如当“天空实验室”进入地球轨道后，它的热防护层被扯掉，要进行修理。由于美国航天员训练有素，在地面上曾受过模拟修理训练，因此他们在轨道上成功地执行了修理任务。又如1984年，在“礼炮7”号航天站逗留过237天的列沃尼特·砍什和弗拉基米尔·索洛伏夫对推进系统进行过复杂的修理工作：当氧化剂开始泄漏时，传感器不能指示泄漏点。要寻找出泄漏点并进行密封，非常困难。这时必须把故障区划分为小区，从瓶中取氮，为做这些工作，航天员不得不5次进入开放宇宙空间，才终于修好。这种工作以前在航天飞船上从未做过，而且只能在轨道上进行。“和平”号航天站“量子2”号舱的舱口盖紧固部件损坏了，曾多次修理都未修理好。1991年1月7~26日，航天员阿法纳西耶夫和马勒罗夫不得不再次修理，他们先后3次来到开放空间，用专门工具拆下损坏的舱口，盖好紧固件，换上了由“联盟TM”送来的新部件，才算修理好。在开放空间，航天员停留时间有限，修理操作在高速飞行中进行，再加上穿着航天服，修理不如在地面方便。但总的说来，日常维护应在飞行中做，有的也只能在飞行中做；但也不能绝对排除例外情况，当有必要检修某些重要部件或设备的唯一零件时，可能需要运输飞船或航天飞机把它运回地球，在工厂修理后再重返地球轨道。
空间站与载人飞船的区别
或许我们一直在关心一个问题，那就是空间站究竟是什么样子呢？它们的构造和用途又怎样呢？为了使大家进一步地了解情况，我们首先要了解空间站与载人飞船有什么不同。
无论在体积、重量和功能上空间站都与载人飞船有很大的不同。空间站由多舱段构成，技术要求更高，设备更完善。在它长期运行期间，宇航员可以替换，物资设备也可以补充。