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航天器与太空舱

什么是航天器?

航天器是任何为在外太空旅行而设计的飞行器。有些航天器载有宇航员,而另一些则没有任何船员在上面飞行。载人航天器需要生命维持系统,为机上人员提供空气、水和舒适的温度。航天器根据其任务有许多不同的形状和大小,从小型卫星到巨大的空间站。自1957年第一艘航天器发射以来,人类已经建造了数千台这样的机器来探索太空。

早期航天器与太空舱

1957年10月4日,苏联发射了斯普特尼克——第一颗人造卫星,太空时代由此开始。此后不久,苏联和美国都开始建造载人进入太空的太空舱。苏联的东方号太空舱于1961年4月12日载着尤里·加加林完成了人类首次太空飞行。美国的水星号太空舱是小型锥形飞行器,每次只能容纳一名宇航员。这些早期太空舱非常小——水星号太空舱如此狭窄,以至于宇航员开玩笑说更像是穿着航天器而不是坐在里面飞行。

双子座和阿波罗计划

水星计划之后,美国宇航局建造了更大的双子座太空舱,可以搭载两名宇航员并在太空停留长达两周。双子座任务练习了登月所需的技能,包括太空行走和在轨道上对接两艘航天器。阿波罗飞船更大,可容纳三名宇航员,并有一个单独的登月舱用于登陆月球。1969年7月20日,阿波罗11号的登月舱鹰号在月球着陆,尼尔·阿姆斯特朗成为第一个在另一个世界上行走的人。总共有六次阿波罗任务在1969年至1972年间成功地将十二名宇航员送上月球。

航天飞机

美国宇航局的航天飞机是一种革命性的航天器,可以反复使用,不像早期只能飞行一次的太空舱。航天飞机看起来像一架大型飞机,发射时附有两个固体火箭助推器和一个巨大的外部燃料箱。它最多可以携带七名宇航员和一个大型货舱,用于发射卫星、运载科学实验和建造国际空间站。共建造了五架航天飞机——哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号——它们在1981年至2011年间共执行了135次任务。航天飞机计划帮助科学家学会了如何在太空中长期生活和工作。

国际空间站

国际空间站(ISS)是有史以来建造的最大航天器。它在地球表面约250英里的高空绕地球运行,从一端到另一端的长度大约相当于一个美式足球场。国际空间站从1998年开始在太空中逐步组装,部件由美国和俄罗斯的火箭分别发射。来自19个以上国家的宇航员在空间站上生活和工作,在失重环境中进行了数千项科学实验。自2000年11月以来,国际空间站一直有人持续居住,使其成为人类在太空中最持久的家园。

现代载人太空舱

如今,新一代载人太空舱正在将宇航员送往太空。SpaceX的载人龙飞船于2020年开始将宇航员运送到国际空间站,最多可搭载四名船员。波音开发了星际客机太空舱,作为向空间站运送宇航员的另一种方式。中国有自己的神舟飞船,将中国宇航员(称为航天员)送往天宫空间站。与旧的溅落在海洋中的太空舱不同,载人龙飞船使用降落伞在海洋中着陆,而神舟飞船则在蒙古草原的陆地上着陆。

深空航天器

科学家和工程师现在正在设计能将宇航员带到远超地球轨道之外的航天器。美国宇航局的猎户座太空舱是为前往月球并最终前往火星而建造的,它于2022年在阿尔忒弥斯I任务期间完成了首次绕月无人试飞。猎户座有一个隔热罩,当以高速返回地球时能承受近5000华氏度的温度。SpaceX也在开发星舰,被设计为有史以来建造的最大、最强大的航天器。这些下一代航天器有朝一日可能会载着第一批人类踏上火星。

航天器如何保护宇航员

太空是一个极其恶劣的环境,航天器必须保护其船员免受许多危险的伤害。航天器的舱壁保护宇航员免受来自太阳和深空的有害辐射。太空舱外部的隔热罩在再入大气层时保护宇航员,因为与地球大气层的摩擦会产生足以熔化金属的高温。生命维持系统循环利用空气和水,使宇航员能够在数月内呼吸并保持水分。航天器还配备紧急逃生系统,在发射过程中出现问题时可以将载人舱拉离火箭。