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任何事物都不是单独存在的，一个事物的存在总是依赖于相关的很多事物，比如航空飞行器的飞行，要依赖可以起落的机场，驾驶员或自动控制仪器的操纵，地面人员对空中的交通管理等等。载人航天作为一个复杂的系统同样也要包括很多部分，这个系统首先包括载人航天器和运载火箭；为了发射和回收载人航天器还需要有发射场、着陆场；对航天器而言我们需要知道它的位置、轨道，这就要对其进行跟踪、轨道测量、遥控和通信，这就靠测控和通信系统来完成；此外还要包括应用系统以及地面保障设施；最重要的还有保障航天员安全、健康所必需的航天员系统。
载人航天器
根据用途、使用情况来看，载人航天器大致可分为三个主要单元：载人飞船、航天飞机、空间站，这三种航天器分别执行了不同的任务。从使用情况看载人飞船可作为载人往返的运输工具，也可作为空间站机组人员的应急救生艇，航天飞机既可运送人员往返也可运货，空间站则是我们在太空中进行科学研究或活动的一个基地。各国在发展自己的航天器计划时，除了把它作为自己综合国力的体现，更重要的考虑因素还包括投入和收益比，以及航天器的用途。
当你要出差时，你需要用什么来装你的用品呢？当然根据你的需要来决定。如果你出差的机会不多，你很可能买个简易的包或拿自己平时用的包来携带自己的东西，甚至有可能用几个塑料袋来装东西，这主要根据你的要带的东西来决定了，等出差回来，这些包很可能就不用了。但随着业务的增多，出差的机会多了，你发现需要有个好的、结实耐用的旅行包，这样你就决定去商场买一个包，来满足你的要求。当你的业务比较固定时，只集中在了某个城市而且来回跑的频率比较高的时候，有些东西比如你的一些衣服可能就不会来回携带，而是存放在那里了。航天器的发展也是根据航天的需要综合考虑的。
载人飞船
载人飞船是指小升阻比的载人航天器，它必须用火箭发射，在空间轨道运行后经过制动，沿着一定的弹道穿过大气层，用降落伞和着陆缓冲系统系统实现软着陆。
升阻比指飞行器升力与阻力的比值。
弹道是指飞船返回时；其重心运动的轨迹。
软着陆指在天体（如月球）上作不损坏飞行器的着陆
一般来说这种航天器都是单次使用的，完成了宇宙飞行的任务后不是全部返回地球，只保证飞船的一部分——返回舱的正常降落。载人飞船由乘员返回舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成，登月飞船还具有登月舱。返回舱为飞船的座舱，航天员在发射入轨时，在完成对飞船的在轨和降落控制的基本操作时，以及着陆后在等待撤离工具时都在这个舱内。它是整个飞船的控制中心，不仅要承受起飞、上升和轨道运行的各种条件，还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速和加热过程。轨道舱用来进行科学研究，以及航天员的进餐、锻炼、睡觉和休息。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备，对飞船起到服务保障的作用。对接舱是用来与空间站或其它航天器对接的舱段。
载人飞船的用途主要有：进行近地轨道飞行，试验各种载人航天技术，如轨道交会、对接和航天员在轨道上出舱，进入太空活动等；考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响，发展航天医学；进行载人登月飞行；为空间站接送人员和运送物资；进行军事侦察和地球资源勘测；进行临时性的天文观测。
航天飞机
航天飞机是以火箭发动机为动力具有飞机外形，往返于地球表面和近地轨道之间的可重复使用的载人及载货飞行器。航天飞机所承担的任务比载人飞船要多，除了可以完成载人飞船的任务，它还可以完成卫星的释放、回收与维修，进行各种微重力科学试验等多种任务。在返回大气层中下降时航天飞机可以完成较大的气动机动飞行；在大气层中下降平稳，降落地点的精度高。
航天飞机中的航天员包括驾驶员、任务专家和有效载荷专家，一般的人数是7人。
有效载荷对载人航天器而言指在空间中直接执行如空间技术试验、空间生命科学试验、空间材料制作试验等特定任务的系统。有效载荷是一个相对的说法，对运载火箭而言它的有效载荷指的就是火箭送入太空的内容，包括卫星、航天员、载人航天器等，但箭体及推进剂就不包括在内。
载人空间站是在近地轨道上运行的有人居住的设施，其用途可以从小型实验室扩展到具有加工生产、对天对地观测及星际飞行运转等综合功能的大型轨道基地。
载人航天器的运行因为完全脱离了大气层，在与地球完全不同的环境中运行，一旦运行中出现了问题将会直接威胁到航天员的安全，所以载人航天器必须解决一系列极其复杂的问题，比如实现运动的控制、维持航天员生命活动的正常条件、保证规定的工作温度、为在轨装置提供电能、向地面传送遥测信息等等。为了完成这些任务，航天器里有专用的在轨系统、发动机装置、机电等其它设备。航天技术中把这些设备划分成不同的子系统，可以有十几种之多，而每个子系统又都是相当复杂的。
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运载火箭
任何飞行器的升空首先都要克服地球引力的作用，飞机是利用空气的压力差来获得升力的，而航天器需要的升力要比飞机的大很多，这样才能有足够的速度来把它送入到太空轨道中，不断的理论证明要获得这样的效果只有通过运载火箭这个巨人的肩膀才能实现。在载人航天系统中提到运载火箭系统不仅包括运载火箭，还包括相应的地面保障设施。
在早期火箭研究甚至现在有些人的概念里有一个错误的概念，火箭是靠推动空气来获得力的。但事实上，在没有空气的太空中火箭的表现更加惊人。
目前运载火箭的技术已经比较成熟，相应的理论基础——火箭学也相当完善，各国都拥有不同的运载火箭系列，科研人员在每一次航天任务中往往根据不同的需要来选择火箭。
发射场
我们看到飞机的升空需要一个专门的机场，用来使它达到起飞速度，从而获得足够的升力。同样航天器的升空也需要特定的场址，即通常所说的发射场。发射场内具有整套的试验设施和设备，航天器的装配、储存、监测和发射都是在这里进行，发射后测量飞行轨道、发送控制指令、接收和处理遥测信息，也是在这完成。载人航天器发射场还包括航天员在空间飞行前留住和体检的设施。
由于载人航天器的特殊性其发射场的场址选择要根据载人航天器发射试验技术的特点和安全要求来确定。发射场场址的选择，有着十分复杂的综合性要求。如它应靠近工业区，这样有方便的交通条件，但又应远离人口稠密的地区，这样利于缩小出现发射失败所造成的地面损失；它要求雷雨少、湿度小、风速低、温差变化不大的地方，又要有丰富的水源，且应尽量靠近赤道的低纬度地区；它要求地质坚实，有较好的安全条件，又要求地势平坦开阔，有良好的布局和发射条件等。
世界主要航天发射场
发射场 所在国家 经纬度 主要发射方向
拜科努尔发射场哈萨克斯坦 °N °E东北
普列谢茨克基地俄罗斯 °N °E东北
卡普斯金亚尔发射场俄罗斯 °N °E北
肯尼迪航天中心美国 °N °W东南
西部航天导弹试验中心美国 °N °W西南/南
沃洛普斯飞行中心美国 °N °W东南/南
酒泉卫星发射中心中国 °N °E东南
西昌卫星发射中心中国 °N °E东南
太原卫星发射中心中国°N °E南
种子岛航天中心日本°N °E东南
鹿儿岛航天中心日本°N °E东南
库鲁发射场法国航空局°N °W东
圣马科发射场意大利°S °E东
斯里哈里科塔发射场印度°N °E东
帕尔马基发射场以色列°N °E西
N…北纬S…南纬E…东经W…西经大部分发射场的发射方向都是朝东的，主要为了利用地球的自转角速度，节约火箭能量。
十大著名发射场
拜科努尔发射场建于1955年；是前苏联（俄罗斯）最大的载人航天器发射场，也是世界上最大型的发射场之一。该发射场位于哈萨克斯坦共和国境内的丘拉塔姆地区。发射场东西长约80公里，南北约30公里，场区地形起伏，是人烟稀少的半沙漠草原区。1967年以来，“联盟”系列飞船、“宇宙”号卫星、“礼炮”号空间站和前苏联第一架航天飞机〃暴风雪“号都是从这里开始太空之旅的。发射场分成几大作业区：载人航天器发射区、大型运载火箭发射区、航天飞机发射区，还设有航天博物馆和各种陈列室，用以进行航天科普教育。
普列谢茨克基地曾是前苏联一个秘密的导弹发射场。虽早建于1957年，但直到1966年3月发射“宇宙112号”侦察卫星时，才被英国一中学业余卫星跟踪小组发现而暴露于世。该基地位于俄罗斯白海以南300余公里的阿尔汉格尔斯克地区。它早期是洲际导弹的作战基地，从1966年起才使用四种火箭和九座发射台来发射大倾角的侦察、电子情报、导弹预警、通信、气象和雷达校准卫星，其中三分之二为军用，是世界上发射卫星最多的发射场，发射次数达到全世界总数一半左右，繁忙时一天发射两枚运载火箭。由于该基地不进行载人飞行器的发射，因此发射操作的自动化程度很高，每年的发射次数，平均是拜克努尔发射场的倍。
肯尼迪航天中心成立于1962年7月，是美国宇航局进行航天器测试发射最重要的场所，特别在载人航天器方面是美国独一无二的。该中心位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛，与卡纳维拉尔角相邻，不过两者的隶属关系不同，后者属于美国空军，有长达一万公里的射向航程，主要从事战略导弹飞行试验。场区总面积560多平方公里，有14个发射区，其中多数已停止使用或拆除，梅里特岛北端有为著名的“阿波罗”登月计划建造的39号发射场及其工业区，后改建为美国航天飞机的发射场，是观看壮丽的航天飞机起飞的最佳场所。在肯尼迪航天中心发射过“双子星座”号、“阿波罗”号飞船以及“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“奋进”号和“阿特兰蒂斯”号航天飞机。
西部航天导弹试验中心成立于1964年5月，曾是空军试验靶场，1979年10月改为现名，是美国最重要的军用航天发射基地，主要用于战略导弹、武器系统试验和各种军用卫星、极轨卫星的发射。它位于美国西部洛杉矶北面的西海岸，占地近400平方公里，场区全为起伏的丘陵。它有跨越太平洋直达夸贾林岛区的8000公里航线以及十分完善的落点定位系统。
酒泉卫星发射中心建于1958年，原为导弹武器试验靶场，位于甘肃酒泉以北的戈壁滩，海拔约1000米，是中国第一卫星发射场中心，拥有完整的卫星、火箭测试发射系统，高精度的跟踪测量设备，先进的控制、指挥、计算系统和配套的保障设施。一年中适合航天发射的天数高达320天。该发射中心的主要任务是利用长征系列火箭，发射大倾角、中低轨道的各种试验卫星和应用卫星。酒泉卫星发射中心为中国航天事业做出了一系列重大贡献，以“八个第一”载入史册：发射第一枚导弹和火箭，发射第一枚导弹核武器，发射第一颗人造地球卫星，发射第一颗返回式卫星，胜利地实现第一次洲际导弹的太平洋发射，第一次“一箭三星”，第一次向国外用户提供搭载服务。在中国已成功发射的卫星中，有三分之二是从酒泉大地上天的。现包括“神舟”系列载人飞船的发射和试验基地。
西昌卫星发射中心1970年开始筹建、1983年建成，是中国最南端的航天发射场，目前专门用于发射地球静止卫星。它位于西昌市西北65公里的幽深峡谷中，四季如春、雾天极少、能见度极高，是卫星升空出发的最佳“起点站”。中心共有测试发射、指挥控制、跟踪测量、通信、气象和技术勤务六大系统，拥有上万台各种设备仪器，是世界上第一流的航天城。两座高大的发射架分别用来发射长征二号、长征三号和长征二号捆绑式火箭。为适应对外发射服务，中心建成亚洲最高大的卫星厂房，海外运来的“外星”首先在这栋超净的大楼里进行“体验”。
种子岛航天中心位于日本本土最南部种子岛的南端，1974年建成。它在竹崎和大崎有两个发射场地，占地平方公里，拥有发射塔、控制中心、静态点火试车台和火箭与卫星装配车间等技术设施，是日本最大的航天发射场。日本大多数试验卫星和应用卫星都在这里发射，而相邻的鹿儿岛航天中心主要发射科学探测卫星。由于日本渔民的反对，这两个发射场只能在每年的l、2月和8、9月渔业淡季时进行发射活动。
库鲁发射场也称圭亚那航天中心，是目前法国惟一的航天发射场，也是欧空局（ESA）开展航天活动的主要场所。它位于南美洲北部法属圭亚那中部的库鲁地区，在沿大西洋海岸的一片狭长草原上。由于发射场紧靠赤道，对发射静止卫星极为有利。库鲁发射场1966年动工兴造，1971年建成，共耗资亿法郎。早期仅进行探空火箭和“钻石号”运载火箭发射。1979年12月“阿里安那”运载火箭在这里首次发射成功，至今该系列发射成功率已达90％以上，独揽了全球一半以上的卫星发射市场。
圣马科发射场是世界上惟一的海上航天发射场，位于距肯尼亚福莫萨湾海岸约5公里的海上，比库鲁发射场更靠近赤道。海上发射场与陆上发射场不同，发射台的台柱完全固定在汪洋大海的大陆架上台面露出水面，类似海上石油钻井平台。卫星和火箭由大型舰船运来。再安装在发射架上实施发射。发射场1967年正式启用，曾多次用美国的“侦察兵”等火箭发射小型航天飞行器。
斯里哈里科塔发射场是印度的导弹试验和卫星发射场，位于印度南部东海岸的斯里哈里科塔岛。发射场于1979年正式使用，1980年7月18日印度用自制的火箭成功发射人造卫星，成为世界上第6个自行发射卫星的国家。
着陆场
载人飞船返回舱进入着陆状态要与地面的系统进行通信，地面人员需要迅速的估计和测量出着陆点，当航天器落地（有可能是海中）后地面人员要及时地赶到那里，营救航天员以及回收返回舱，并对返回舱内的有效载荷进行处置。
可以看到航天器的着陆因为其返回方式的不同不能使用它的发射场来着陆。为了使航天员安全可靠地着陆和回收，必须建设返回用的着陆场。着陆场在我们看来很可能就觉得它是一片广袤的草原、或是无际的大海。看不出与其它的草原、海洋有什么区别，但实际上这些着落场都是经过了计算、综合考虑多方面因素才选定的。比如，着陆场的选择要便于综合使用本国的航天测控与通信网；要有足够大的场地面积，以适应较大落点偏差的情况；根据本国的地域特点和国情选择陆上着陆还是海上着陆。
前苏联（俄罗斯）拥有辽阔的中亚细亚草原和西伯利亚大平原，东西绵延万里，所以较多采用国内陆上回收方式。着陆场设在拜科努尔发射场东北的一片草原上——东经66°~74°、北纬46°~52°的区域，面积约为40多万平方公里。之所以选择这个地区在于这里地域开阔，人烟稀少，自然条件适宜；同时拜科努尔发射场的测控通信设备可用于飞船返回和回收测控。
美国东西两边均濒临大海，拥有一支训练有素的海岸救生队伍和先进的海上救生技术与装备，且大海一望无际，便于搜索和回收，所以多选用海上着陆。但各个飞船的着陆区有所不同。执行任务中根据具体任务情况选定主着陆区、副着陆区和偶发事件应急着陆区。美国“阿波罗”飞船轨道飞行的回收计划要求有4个大的着陆区。 。 想看书来
我国在进行“神舟”飞船的试验时根据本国国情和飞船运行轨道特点，在内蒙古草原上建造了主着陆场，拥有回收1号、回收2号搜索雷达，并组建了直升机分队和地面搜索分队，配备跟踪、通信、运输、救护等设施，保证了〃神舟〃无人试验飞船的安全着陆和顺利回收。
测控和通信系统
载人飞船的在轨运行离不开地面的支持。地面与航天器要通过测控与通信系统保持联系。测控与通信系统一般由轨道测量、遥测、遥控、火箭安全控制、航天员逃逸救生控制、计算机系统及监控、船地间通信和地面通信等设备组成。
应用系统及地面保障设施
载人航天器的应用系统是指在太空中直接执行特定科学研究任务或开展其它活动的设备、仪器。
人类进入太空是为了寻找更广阔的活动空间，载人航天器使人类具备了太空遨游的条件，作为工具它使我们可以更好地探索空间。但载人航天器不是我们根本的目的，就像计算机为我们的工作生活提供了便利，航天器同样为我们开展太空探索提供了一条便利的通道。
火箭学：牛顿定律与火箭学
牛顿在1687年发表的著作《自然哲学的数学原理》中阐明了牛顿定律，这些理论后来成为火箭学的基础，那么如何用牛顿定律来揭示火箭及航天器的运动规律呢？首先我们讨论力和质量的概念。
力的作用在我们的生活中随处可见，比如手提着东西时的臂力，在水中的浮力等等，一般情况下，力量源（如推车的手）是可以看见的。不过产生这些力的真正能量却总是看不见的。力会使物体运动，或者改变其运动方向，或者停止物体的移动，但对物体的影响程度取决于该物体的物理特性，这个物理特性被称为质量。
在日常生活中，我们常说某个东西重量是多少千克（公斤），其真正的含义是这个物体的质量是多少千克。而实际的重量却不是这个。重量所表述的是重力对物体的作用程度，即在地表附近的物体要受到地球引力的作用，这个引力的大小与物体到地球质量中心之间的距离的平方成反比，通俗的说将一个物体到地球中心的距离增加1倍，地球对该物体的引力就