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航天

(地球大氣層外的太空飛行的總稱)

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航天(Spaceflight)又稱空間飛行、太空飛行、宇宙航行或航天飛行,是指進入、探索、開發和利用太空(即地球大氣層以外的宇宙空間,又稱外層空間)以及地球以外天體各種活動的總稱。
航天活動包括航天技術(又稱空間技術),空間應用空間科學三大部分。航天技術是指為航天活動提供技術手段和保障條件的綜合性工程技術。空間應用是指利用航天技術及其開發的空間資源在科學研究、國民經濟、國防建設文化教育等領域的各種應用技術的總稱。空間資源係指地球大氣層以外的可為人類開發和利用的各種環境、能源與物質資源,入空間高遠位置、高真空、超低温、強輻射、微重力環境、太陽能以及地球以外天體的物質資源等。
中文名
航天
外文名
Spaceflight
別    名
空間飛行
別    名
太空飛行
宇宙航行
意    義
進入、探索、開發和利用太空

航天科學分類

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按航天器探索、開發和利用的對象劃分,航天包括環繞地球的運行、飛往月球的航行、飛往行星及其衞星的航行、星際航行(行星際航行、恆星際航行)。
按航天器與探索、開發和利用對象的關係或位置劃分,航天飛行方式包括飛越(從天體近旁飛過)、繞飛(環繞天體飛行)、着陸(降落在天體上面)、返回(脱離天體、重返地球)。
執行軍事任務(具有軍事目的)的航天活動,稱為軍用航天;執行科學研究、經濟開發、工業生產等民用任務(具有非軍事目的)的航天活動,稱為民用航天;執行商業合同任務(以營利為目的)的航天活動,成為商業航天。有人駕駛航天器的航天活動,稱為載人航天;沒有人駕駛航天器的航天活動,稱為不載人航天。
如今,航天的作用已經遠遠超出科學技術領域,對國家和國際的政治、經濟、軍事與社會生活都產生廣泛而深遠的影響。

航天航天生活

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宇宙環境是極為惡劣的,對人體有害的主要因素是高真空、高缺氧、宇宙輻射、温度差異等,這些不利因素會對人體產生嚴重傷害。在這種環境中,航天員是無法生存和工作的。面對嚴峻的宇宙空間環境,怎樣才能保證航天員的生命安全呢?我們的科技人員為其研製了一個基本與外界隔絕的密閉環境即密閉座艙,用來保護航天員。
一會兒是早晨,一會兒是黑夜
人們長期的生活習慣是“日出而作,日落而息”,睡眠一般都安排在夜晚。飛船在航天飛行中的晝夜週期和我們在地球上的晝夜週期是不同的。地球上的一天是一次日落日出,並定為24小時。空間飛行時的一次日落日出,週期長短不一,因為它和飛船繞地球飛行的軌道高低相關。軌道高,晝夜週期就長;軌道低,晝夜週期就短。飛船航天飛行期間的晝夜週期,白天和黑夜時間長短是不一致的,白天時間長,黑夜時間短,90分鐘一個晝夜週期,最長的黑夜僅僅是37分鐘。飛船由地球陽面進入陰面時,就如同由白天進入黃昏黑夜一樣。航天飛機速度很快,太陽出來時好像“迅雷”似的一躍而出,太陽落山時也如“旋風”一樣迅速地隱去。
一個航天員曾經這樣描述宇宙間的一天:早晨,計算機控制的鐘喚醒我們起牀。醒來拉開窗簾看宇宙空間,陽光燦爛,天色真美。可是不大一會兒,太陽沒有了,天暗下來了,黑夜來臨了,我們想又該睡覺了吧。真是有趣極了,一會兒是早晨,一會兒是黑夜……
站着睡躺着睡都一樣
在宇宙空間最特殊的就是睡覺姿勢,失重時,身體完全放鬆會自然形成一種弓狀姿勢。航天專家認為,在太空中睡眠,身體稍微彎曲成弓狀,比完全伸直平躺着要舒服得多。
航天員在太空飛行中,睡袋一般固定在飛船內的艙壁上,如果不這樣,飛船內的姿態在發動機開動時,就可能跟艙壁碰撞。所以,航天員一般還是喜歡將睡袋緊貼着艙壁睡覺,這樣就像睡在牀上一樣舒服。在失重時,反正分不清上和下,站着躺着睡都一樣,所以,航天員既可以靠着天花板睡,又可以筆直地站着靠牆壁睡,想怎麼睡都是可以的。
由於人在失重時飄浮,航天員行動起來會感到困難和不方便,動作都不像在地面上那樣協調。坐立不穩搖搖晃晃,稍一抬頭仰身就有可能來個大翻身,彎腰時又可能翻筋斗,所以一切動作都得小心從事。
航天員在宇宙飛行中可以遙望地球景色,這也是他們太空生活的一大樂趣。自古以來,飛向太空就是人類最美好的遐想。航天員在飛船上看到的地球漂亮極了,它是一個綠色的球體。白天你仔細看去時,地球大部分是淺藍色,密密的森林帶看起來更是藍色的,惟一真正的綠色地帶是中國的西藏高原地區。一些高山湖泊看起來是明亮的並且呈鮮綠色,好像硫酸銅礦地區顏色。温度很低又沒有云彩的地區,如我國喜馬拉雅山那樣的高山區域,就能很清楚地看到那兒的地貌。航天員能看到的最令人目眩神迷的奇景,要算是伊朗的卡維爾鹽漬大沙漠,這片大沙漠看上去像木星,中間有一個紅色、褐色和白色的大旋渦,這是因為鹽湖經過一代又一代的蒸發之後而留下的光輝耀眼的痕跡,它像綠寶石一般閃閃發光。
離不開體育鍛煉
航天員生活在太空當中,同樣離不開體育鍛煉。它除了增強體質外,還有其特 殊意義:增強對失重及其他航天環境的適應能力,減少航天飛行中不良環境對航天員的有害影響。在長期航天的空間站內,都設有專為航天員體育鍛煉的“小型體育場”,設置一些特殊的航天體育器具供航天員使用。這些器具有自行車功量計、微型跑道、彈簧拉力器及負壓筒等。
在宇宙中航行的航天員和地球上的人一樣,都需要有個人清潔衞生的處理,如刷牙、洗臉、洗澡、大小便等等。失重條件下處理清潔衞生及廢物非常複雜,需要有特殊的設施和技巧。
失重時刷牙,牙膏泡沫很容易飄浮起來,水珠在艙內飛飄,會影響人的健康和儀器正常運轉。飛船中的航天員不能採取地面上的刷牙工具和方法。那樣做,説不定在哪一環節把水泄漏出去,水就會飄浮起來,所以,航天員只能採用比較簡單的方式來刷牙。美國採用的是一種特製的橡皮糖,讓航天員充分咀嚼以代替刷牙,達到清潔牙齒的目的。航天員洗臉,其實是取一塊浸泡有清潔護理液的濕毛巾擦洗面部。隨後,把毛巾鋪在按摩刷上用來梳理頭髮。
航天員若在空間站上長期生活,還需要洗澡。長期的載人空間站上,就配備有航天工程技術人員設計製作的航天浴室設施。這種浴室,只不過是一個強力尼龍布浴罩,浴罩上下有固定的框架,上連天棚下連地板,成為通天式密閉浴罩,平常摺疊着固定在生活艙的頂棚上。頂棚上還設有圓形水箱、噴頭、電加熱器,洗澡用的水箱,有管道跟大水箱相通。
洗澡前,先把廢水回收淨化裝置中的淨化吸附劑配好,準備用來回收和淨化洗浴時的污水,然後清理給水管道、抽水裝置和過濾淨化裝置(除去雜質和不良氣味),並將卷在頂棚上的尼龍罩放下,直到底框並固定好,形成一個連接天棚地板的圓桶,就好像一個完全透明的大玻璃缸。啓動電加熱器,把水箱中的水加熱到合適温度,這時人可脱去衣服進入浴室。圓筒底下有一雙固定的拖鞋,人穿上它後就不會飄浮起來。在打開水龍頭之前,應先將呼吸器戴好,呼吸器同一條通到外面的軟管相連接,航天員可呼吸艙內空氣,避免洗浴時的空氣、水汽混合物吸入呼吸道發生危險。航天員洗澡時,還要將耳朵塞起,帶上護目鏡,就像潛水員一樣。一切準備好之後,就可打開水龍頭,一陣陣細細的水流噴在身上,形成一層夾着無數氣泡的水膜,必須用毛巾或吸水刷將水吸走。失重時水不會自動流出,水箱中有氣加壓,水就會源源不斷地流出來。
飛船上航天員大小便的處理也有其相當的科學性。尿盆是特製的,抽水馬桶同一個塑料套相連接,大便後快速關閉橡皮閥,大便通過氣流落入透氣的大便收集袋裏,然後用密封袋密封投入便筒,便筒裝滿後會自動彈出艙外。
這就是航天員特殊的生活起居,是不是真的很奇妙?
航天:指人造地球衞星宇宙飛船等在地球附近空間或太陽系空間飛行。
在當今科學技術高速發展的形勢下,工具書總是顯得相對了舊或定義含糊不準確。雖然有跟隨形勢發展的局部修改,但往往也會因此產生出矛盾來。
在現代的自然科學中,“宇宙”採用上述第二種解釋。通俗地説就是:宇宙是空間和時間的總和。我們的祖先早就對宇宙有正確的認識。漢代古籍《淮南·齊俗訓》中説,“四方上下謂之宇,往古來今謂之宙”。漢代著名天文學家張衡説:“宇之表無極,宙之端無窮”。
隨着科學技術的發展,對空間和時間的劃分要求愈來愈精細。
在生產力低下的古代,人們只要把時間區分為、月、日就足夠了。後來要求區分出時辰或小時來才感到方便。近代工業和火車、汽車、飛機等交通事業的興起,進一步要求劃分出分和秒來。對現代科學技術來説,這還不夠,還要求用毫秒、微秒和納秒來計時。
對空間的劃分也是這樣。古代只要有天空、空間和地面這樣的概念就足夠了,但卻遠遠不能滿足現代科學技術的要求。特別是航天技術誕生後,要求把“天”與“空”嚴格區分開來。 “天”是指地球大氣層以外的廣大宇宙空間。這大致與“天空”、“太空”相當。説“大致”,是因為若日月星辰不包括地球,“天”則只有地球大氣層以外才有,那“天空”就是太空,而“太空”又籠統地説是“極高的天空”,沒有精確的物理性質上的劃分。
“空”是指地球表面以上的大氣層空間。
按照上述劃分,“天氣”、“天氣預報”和“星空”,是否就應叫“空氣”、“空氣預報”和“星天”呢?但這裏有個約定俗成的問題,無須修改也不會產生歧義。同樣,使用的“空間科學(技術)”一詞,也應叫“太空科學(技術)”,如因“太空”一詞太含糊,則需再進行一次約定俗成的過程。

航天航天系統

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1957年10月,世界上第一顆人造地球衞星Sputnik 1在前蘇聯發射成功,開創了人類航天新紀元,宇宙空間開始成為人類活動的新疆域,並且將這一年定為第一個國際空間年。近半個世紀以來,航天技術已經在世界範圍內取得了巨大的進展,航天技術已經廣泛應用於科學活動、軍事活動、國民經濟和社會生活的許多部門,產生了極其重大而深遠的影響。
航天系統是指由航天器、航天運輸系統、航天發射場航天測控網、應用系統組成的完成特定航天任務的工程系統。其中應用系統指航天器的用户系統,一般是地面應用系統,如各類衞星的地面應用系統、載人航天器的地面應用系統、空間探測器的地面應用系統。
航天系統按是否可載人可分為無人航天系統、載人航天系統;按用途可分為民用航天系統和軍事航天系統;按航天器種類可分為多種,如衞星航天系統、載人飛船航天系統、月球衞星航天系統等。
航天系統是現代典型的複雜工程大系統,具有規模龐大、系統複雜、技術密集、綜合性強,以及投資大、週期長、風險大、應用廣泛和社會經濟效益十分可觀等特點,是國家級大型工程系統。組織管理航天系統的設計、製造、試驗、發射、運行和應用,要採用系統工程方法,在航天工程實踐中形成了航天系統工程,進一步豐富和發展了系統工程的理論和方法。完善的航天系統是一個國家航天實力和綜合國力的重要標誌,世界上只有為數不多的國家擁有這種實力。

航天太空資源

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太空資源泛指太空中客觀存在的、可供人類開發利用的環境和物質。主要包括:相對於地面的高遠位置資源,高真空和超潔淨環境資源,微重力環境資源,太陽能資源,月球資源,行星資源等。
太空上可利用的資源比地球上可利用的資源要豐富的多。僅從太陽系範圍來説,在月球、火星和小行星等天體上,有豐富的礦產資源;在類木行星和彗星上,有豐富的氫能資源;在行星空間和行星際空間,有真空資源、輻射資源、大温差資源,那裏的太陽能利用有效率也比地球上高的多。並取得了巨大的社會效益。高真空和高潔淨是外層空間的顯著特徵,是進行許多科學實驗、發展航天技術、生產電子產品和高級藥品的理想環境,尤其它是人類的航天活動的先決條件。高真空、超潔淨環境資源取得了相當大的實際效果,但微重力資源和太陽能資源的利用還處於試驗、研究和創造條件的階段。

航天名詞來源

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“航天”一詞源自錢學森
錢學森是中國航天事業的拓荒者和奠基人,許多人不知道的是,“航天”一詞,就是由錢學森首創,在此之前,國內普遍採用的是“宇航”一詞。錢學森從毛澤東主席的詩句“坐地日行八萬裏,巡天遙看一千河”中得到啓示,提出將人類在大氣層之外的飛行稱為“航天”;而大氣層之內的飛行則應該叫做“航空”。現在,“航天”一詞已經成為中國官方的正式名詞 [1] 
《錢學森傳》作者葉永烈:“航天”一詞由錢學森創
葉永烈,上海作家協會一級作家,教授。1979年2月23日,時任《向宇宙進軍》一片導演的葉永烈 [2]  就與錢學森見過面。當時,錢學森擔任國防科委副主任,因為該片涉及到航天火箭方面,所以錢學森就負責影片的審查。
30年後,葉永烈開始寫作《錢學森傳》,並於國慶前夕完成,共40萬字,已交與出版社排版校對。下午記者專訪了葉永烈。
認識錢學森源於一次影片審查
我結識錢學森已經整整30年。 事情的起因是我當時擔任《向宇宙進軍》一片的導演,這是一部一個半小時的影片,共分三輯,我把拍攝提綱寄往主管部門——國防科委以及第七機械工業部審查,沒想到當時擔任國防科委副主任兼第七機械工業部副部長的錢學森親自看了拍攝提綱,乘來滬之際跟我談談他的意見。當天晚上,我如約前往上海延安飯店。柳鳴領着我來到樓上一間會客室,我剛坐定,穿着一身軍裝的錢學森就來了。他摘下軍帽,露出寬廣豐滿而白淨細嫩的天庭,書生氣質,温文爾雅。一雙眼睛,射出睿智的目光。雖説他出生在上海,由於三歲時便隨父親前往北京,所以滿口京腔。他謙遜地自稱“笨人”,“對藝術外行”,卻對影片提出諸多建設性意見。
他告訴我,來上海之前,曾經與第七機械工業部副部長任新民就拍攝提綱交換了意見。第七機械工業部領導這麼重視影片的拍攝,真使我感動。
錢學森説,影片的開頭應該表現中國古代對太空的美好幻想:從馬王堆漢墓出土的立軸上的月亮、太陽、神仙,到嫦娥奔月神話、敦煌飛天壁畫。在歷數古人的飛天之夢時,錢學森還建議,這一組鏡頭最好以古箏配上中國古典樂曲……其實,淵博的錢學森對藝術十分在行,尤其是音樂。他當年在上海交通大學就讀時,曾是校樂隊的主力圓號手,何況他的夫人蔣英是留學德國的女高音聲樂家。
錢學森創“航天”一詞 源於毛主席詩句啓示
錢學森告訴我,“航天”一詞是他創的。他把人類在大氣層之外的飛行活動稱為“航天”,是從航海、航空“推理”而成的。他説,最初是從毛澤東主席的詩句“巡天遙看一千河”中得到啓示。他還提出了“航宇”一詞,亦即“星際航行”,他在《星際航行概論》一書中詳盡地論述了行星之間以至恆星之間的飛行。如今,如果説“航宇”一詞對於普通百姓還有點陌生的話,“航天”一詞已經是家喻户曉了。
我問錢學森,如何把握有關火箭的保密尺度。他回答説:“關鍵看你是不是泄露要害。如果拍火箭,一個圓筒子,朝上跑,那有什麼可保密?大家都是這個樣子的嘛。你們別多想這些保密問題,多想了,會束縛思想。思想束縛了,什麼都不敢動了。”
錢學森很健談 一口氣説兩個多小時
錢學森非常健談,一口氣談了兩個多小時。見面的第二天,我根據筆記整理出一萬多字的錢學森的談話記錄,交打字員打印(那時候還沒有電腦)。這份打印稿,如今成為珍貴的文獻。
從那以後,我與錢學森有了多次交往,有時在北京國防部他的辦公室,有時在文化部電影放映室,有時在他家中。每一回去北京送審影片,他總是親自看,一邊看一邊談意見,而我則坐在他的旁邊作詳細記錄。
錢學森説:“中國人最早發明火箭。這是世界公認的。我們發明了火箭,這是我們民族的光榮。在南宋的時候,我們發明了火箭。這一點,提綱中是講到了,不太着重,但是值得給予相當的份量,這件事應該好好宣傳一下。”根據錢學森的意見,後來在影片中,我特地加了一個動畫鏡頭,按照中國古代的火箭“飛火龍”的形象,設計了“火龍出水”的場面。錢學森在審查影片時,對這個動畫鏡頭十分滿意。
我發現,錢學森審查影片非常仔細,尤其是涉及保密的問題。比如,在我看來,火箭發射時,尾部噴射的火焰極其壯觀,所以先用尾部噴火近景,再跳接火箭上天遠景。錢學森告訴我,那個近景一定要剪短,火箭尾部的噴射口剛一露出,馬上跳遠景。他説,那個近景,“外行人看熱鬧,內行人看門道”,泄密就會泄在近景上。所以,在影片中,大都用“一個圓筒子,朝上跑”,這樣就避免了泄密。

航天中國航天

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航天神舟五號

1999年11月20日~21日,中國載人航天工程第一艘“神舟”無人試驗飛船飛行試驗獲得了圓滿成功。2001年初至2002年底又相繼研製併發射成功了神舟2~4號無人試驗飛船,獲得了寶貴的試驗數據,為實施載人航天打下了堅實的基礎。神舟-5飛船是在無人飛船基礎上研製的我國第1艘載人飛船,乘有1名航天員,在軌運行1天。整個飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件,同時將航天員的生理數據、電視圖像發送地面,並確保航天員安全返回。
飛船由軌道艙、返回艙、推進艙和附加段組成,總長8860mm,總重7840kg。飛船的手動控制功能和環境控制與生命保障分系統為航天員的安全提供了保障。
飛船由長征-2f運載火箭發射到近地點200km、遠地點350km、傾角42.4°初始軌道,實施變軌後,進入343km的圓軌道。飛船環繞地球14圈後在預定地區着陸。
神舟-5飛船載人航天飛行實現了中華民族千年飛天的願望,是中華民族智慧和精神的高度凝聚,是中國航天事業在新世紀的一座新的里程碑。

航天神舟六號

神舟六號載人飛船是中國神舟飛船系列之一。“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。

航天神舟七號

全國政協委員、載人航天火箭系統顧問組組長、“神舟”五號火箭總指揮黃春平表示,“神舟”七號發射時間將推遲半年左右,原定2007年的發射計劃將拖後到2008年。與“神舟五號”、“神舟六號”不同,“神舟”七號火箭在研製上的關鍵點是宇航服和氣閘艙。因為“神舟”七號將實現太空行走,航天員能否從艙內氣壓驟然適應真空環境,氣閘艙和宇航服扮演了重要角色,還要出艙,三名航天員,一個要出艙行走,一個在軌道艙迎接,返回艙還要留人,最終堅持了下來,成功完成這一計劃!神舟七號於2008年9月25日21點10分04秒988毫秒發射升空。飛船於2008年9月28日17點37分成功着陸於中國內蒙古四子王旗主着陸場,成功將翟志剛(指令長)、劉伯明和景海鵬三位宇航員帶回地球,神舟七號飛船共計飛行2天20小時27分鐘。
王兆耀2008年9月24日下午14時30分在酒泉衞星發射中心的“神舟七號”載人航天飛行任務總指揮部新聞發佈會上,受“神舟七號”載人航天飛行總指揮部的委託宣佈:9月25日21時07分至22時27分直接發射,進行載人航天飛行。屆時中國航天員將首次出艙進行太空行走。當前,氣閘艙等核心技術難關已被攻克,整船已進入綜合測試階段,用於發射神舟七號飛船的長征二號F火箭預計在2007年12月底前完成全箭總裝。據悉,“神舟七號”時的太空行走對航天員的考核要求更高。由於航天服內的壓力比正常情況下低,有可能會使人體組織內的氮氣釋放,在血管內形成氣栓,導致減壓病,甚至危及人的生命。因此航天員在穿好航天服以後,必須在氣閘艙內充分吸氧,協助工作的航天員回到內艙(即軌道艙),關閉內艙門,然後氣閘艙開始泄壓到真空,與飛船外的真空狀態保持一致,此時航天員可以出艙活動。而完成艙外任務回到艙內時,還要對航天服進行一定的減壓,再對氣閘艙充氣。
“航天員出艙活動是一項高難度、高風險的活動。”專家介紹,“神舟七號”時的太空行走要求航天員必須在地面做充分的試驗和訓練,其地面訓練一般在一個對比重有一定要求的中性水池裏進行。這種水池通常建在大型的試驗房裏面,把航天器放在水池中,利用水的浮力模擬太空的失重現象,然後航天員在水池裏面進行出入艙和艙外操作訓練。
中國載人航天工程副總指揮張慶偉表示,未來的神舟七號飛船,不會是神舟六號的簡單重複,突破許多關鍵技術。發射神舟七號飛船的仍然是長征二號F型運載火箭,此前這種火箭已經成功地將六艘神舟飛船送入太空,具有成熟的技術基礎。新一枚運載火箭元器件的採購與生產已經展開,火箭總設計師荊木春説,這一次他們將採用質量更高的元器件。針對前幾發火箭的飛行情況,科研人員還將對這枚火箭進行局部改進,來進一步提高火箭的可靠性。此外,他們還考慮在火箭上增加一些攝像頭。
從神舟七號開始,我國進入載人航天二期工程。在這一階段裏,將陸續實現航天員出艙行走、空間交會對接等科學目標。整個二期工程的所有發射任務全部由長二F火箭擔任。
參考資料