飞向太空

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飞向太空　　

飞上蓝天，遨游太空，是人类千百年来的梦想与企望。蓝天、白云、繁星、皓月，自古以来，多少人为之心驰神往、梦绕魂牵，想象有朝一日，能够“上穷碧落”“蟾宫折桂”。

宇宙之大，大至无限；宇宙空间之无限，决定着人类对宇宙的认识、斗争和利用，必然也是无限的，不会永远停留在一个水平上。

伴随着人类认识自然、改造自然的活动不断深入，特别是近现代科学技术的飞速发展，人类已经初步掌握了打开宇宙空间神秘之门的金钥匙。从蒙格尔费兄弟的热气球首次载人升空到莱特兄弟发明的第一架飞机；从火箭上天到前苏联发射第一颗人造地球卫星；从“阿波罗”号宇宙飞船登上月球到

“哥伦比亚”号航天飞机试飞成功……航空、航天事业飞速地发展着，并且随着科学技术的进步，必将发生更大的变化。

浩渺的太空无限深邃，永远放射出诱人的光芒，吸引人们对它一步一步地进行探索。

　　　无限的宇宙空间

古时候，人们缺乏宇宙的科学知识，对大地是一个球体没有认识，他们习惯地把自己居住的地表称为地，相对于地表的空间称为天。有人把天地形成的原因解释为：混沌初开的时候，轻气上升成为天，浊气下降成为地。并认为天是圆的如斗笠，地是方的如棋盘，这就是古代有名的天圆地方说。

唐代大诗人李白说：“天地者，万物之逆旅；光阴者，百代之过客。”

李白把天地比作万物栖身的旅舍，把时间比作匆匆来往的过客，他引出了时间的概念，并把时间和空间巧妙地结合起来，成为一个完整的概念，这就是今天我们所说的宇宙。宇是空间，宙是时间，茫茫宇宙曾引起古人无限的遐想，从而产生了许多美丽的神话传说。比如，盘古开天辟地、女娲炼石补天、

银河隔断牛郎和织女等。这些美丽动人的传说，反映了古人对宇宙的认识。

千百年来，人们不断地探索，终于揭开了所谓“天地”之谜，宇宙正被人们逐步认识。宇宙是广阔无垠的。其中，银河系只不过是宇宙里众多星系中的一个，而银河系本身是由大约１０００亿个太阳系这样的恒星系组成的，其形状有如运动员投掷的铁饼，中间厚而四周薄，这说明群星密布在银河系的中央，我们在地球上看到的银河，就像一个铁饼的投影。那么这个铁饼究竟有多大呢？它的直径是１０万光年，就是说，以光的速度每秒３０万公里也要走１０万年！这个路程是多么遥远。这样看来，我们居住的地球，在宇宙这个大海洋中不过是“沧海一粟”了。可是，在这个“沧海一粟”的小小星球上生活的人类，却凭他们的智慧和能力，创制了许多大型超级望远镜，通过这些望远镜，能看到离我们几十万甚至上百万光年的星系。这正好说明，宇宙虽然是无限的，人类的认识能力却是无限的。

我国古代的飞行尝试　　　

人力飞行　遨游太空是人类的愿望。人类飞行最早受到动物，特别是鸟类飞行的启发。飞行的最初尝试是单纯模仿鸟飞的飞人试验。

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我国西汉王莽时代，有人用羽毛（鸟羽）做成两只大翅膀装在身上，并在头和身上粘满羽毛，模仿鸟飞行，飞行了数百步才落地。

这是人类最早的飞行尝试。

到了东汉时期，我国科学家张衡制造出一种木鸟，身上有翅膀，腹中有器件，能飞数里。这就是历史上记载的木鸟飞天的故事。

孔明灯　相传五代时，莘七娘随丈夫进入四川作战，他们用竹和纸做成方形的灯笼，底盘上点燃松树脂（松香油），当热气充满灯笼时，这灯笼会扶摇直上，晚上高挂在空中，作为军中联络信号。这种松脂灯，称之为孔明灯，

以纪念三国时期蜀国的政治家和军事家孔明（诸葛亮）。

孔明灯流传于中国许多省份，但形状各异，大多数为球形或圆柱形，灯中燃烧的燃料除松脂外，还有用一般的油和木柴等。名称也五花八门，如云灯、云球、飞灯、天灯或宫粉（云南西双版纳的名称）等。

孔明灯就是一种原始的热气球。可见，我国古代热气球已广为流传。

原始火箭　在古希腊，有代达罗斯父子向太阳飞行的神话。在我国，有嫦娥奔月的传说。到１８世纪初，我国已有“顺风飞车，日行万里”的说法，还画出了飞车腾云驾雾的想象图。后来，关于飞人、飞木鸟的故事就更多了。

可见，航天已经是人类几千年孜孜以求的愿望。

现代火箭的诞生，使千百年来人类遨游太空的理想终于实现了。火箭是现代先进科学技术的一大标志，但是，火箭在历史上又是十分古老的。

火箭是中国发明的，在１１世纪左右，我国人民已制造了火箭。当然这是一种原始火箭。它用纸糊成一个筒，把火药装在筒内（实际上就是固体火箭发动机），然后把这个药筒绑在箭杆上。药筒前头封闭，后头开口（即喷管）。

火药燃烧时从后口喷出大量气体，利用反作用力推动火箭前进。这种原始火箭，实际上是现代火箭的雏形。

火箭利用反作用力推动前进。在自然界，利用反作用推动原理为自己前进提供动力的动物有许多，如鲍鱼就用向后喷水的方法使自己快速前进，乌贼鱼是用向后喷汁的手段使自己前进的。

我国古代劳动人民不但发明了火箭，而且将火箭用于军事，如用火箭攻击敌营等。据古书记载，１１２６年，宋、金的开封府之战，宋将就用火箭抗击金兵。

火龙山水　现代多级火箭的思想是俄国的齐奥尔科夫斯基在２０世纪初才提出的，而我国早在１６２１年的《武备志》著作中就已经记有名为“火龙出水”

的初始两级火箭。

“火龙出水”是一种最早的两级火箭，它由约１．６米长的毛竹制成，前边装有一个木制的龙头，后边装有一个木制的龙尾。龙身下边一前一后装两枚大火箭，而肚子内又另装几枚火箭，并把肚子内几枚火箭的引火线总联到龙身下面两枚大火箭的底部。

茅元仪的《武备志》中说，“水战，可离水三四尺燃火，即飞水面二三里去远。如火龙出于江面。筒药将完，腹内火箭飞出，人船俱焚”。也就是说，火龙出水发射时，离开水面约１～１．３米，由龙肚子底下的两枚大火箭提供推力，把它送到１～１．５公里路之外。大火箭烧完时，引燃龙肚子内的所有火箭，由它们去攻击目标，烧伤敌人，烧毁船只。

这种两级串联式火箭，其原理与我国“长征”３号串联式运载火箭相似。

我国“长征”３号三级火箭，就是采用一级燃烧完，点燃二级；二级燃烧完，

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点燃三级，从而把通信卫星送上太空的。

万户登天　在月球背面，有一个“万户”火山口。人们为什么把它起名为

“万户”呢？这是有原因的。

谁都知道世界上第一个航天员是前苏联的加加林。１９６１年４月，加加林由“东方”号运载火箭送上太空而轰动了全球。可是，你是否知道，最早进行这类尝试的却是中国明朝的一位学者万户。

中国是最早发明和使用火箭的国家，这是举世公认的事实。１５００年前后，万户提出了乘火箭遨游太空的设想，这个设想的时间比前苏联的“火箭始祖”齐奥尔科夫斯基早了３００多年。

万户的设想是这样的：在一把椅子后面绑上４７枚当时最大的火箭，人坐在椅子上，双手拿着大风筝。利用火箭的推力把人送上天再巧妙地拿着风筝返回地面。万户不仅这样想了，而且这样做了。那是一个晴朗的早晨，万户把椅子架起来，把４７枚火箭捆在椅子后面。他自己高兴地坐在椅子上，让助手同时点燃这４７枚火箭。霎时，火箭被点燃了，可惜，一声巨响，火箭爆炸了，只见硝烟弥漫，碎片纷飞，再也找不到万户本人了，他为人类航天事业献出了生命，他是宇航的先驱。

世界科学家们为纪念我国万户献身航天事业的伟大创举，就将月球背面的一个火山口命名为“万户”火山口。

飞行先锋——热气球　　　

无论是万里无垠的蓝天，还是群星璀璨的夜空，都令人产生无限遐想与渴望。千百年来，人类一直不断地探索与尝试，梦想着能够像飞鸟一样在蓝天白云间自由翱翔。

１７８３年６月５日，法国的约瑟夫和艾田・蒙格尔费兄弟成功地进行了热气球的飞行表演。该气球是一个直径为１０米的布气球，上升至１８００多米的高空，１０分钟后降落。此后，法国学术协会邀请蒙格尔费兄弟到首都巴黎进行表演。

这一年的９月１９日，巴黎富丽庄严的凡尔赛宫前宽阔的广场上，高高耸立着两根木柱，上面系挂着一个用金色的纸和麻布制成的漂亮的大球，它高１７米，形状像一个倒挂的大梨。热气球的发明人蒙格尔费兄弟不断地往灶里添加羊毛和稻草，灶中喷出的股股热浪和浓烟，使大彩球一点儿一点儿地膨胀起来。广场上人群涌动，热闹非凡，连法国国王路易十六世和王后也率领满朝文武到场观赏气球升空表演。有史以来首次升空的第一批乘客是一只山羊、一只公鸡和一只鸭子，它们被放进热气球下面的吊篮中。不一会儿，美丽的大彩球充满了热气徐徐地升起来，三位乘客也随之飞到４５０米的高空。

飘呀飘呀，８分钟后，气球和吊篮降落在３公里以外的森林里。山羊跳出吊篮，贪婪地吃起绿草；鸭子若无其事地踱着方步，怡然自得；只有可怜的公鸡在气球着陆时被压伤了胸膛，奄奄一息。

成功的飞行极大地鼓舞了人们。年轻而勇敢的罗泽尔和德尔朗达决定乘坐热气球，承担首次载人空中飞行的重任。

１７８３年１１月２１日，睛空万里，阳光明媚，好奇的人们聚集在米也特堡观赏历史上前无古人的载人气球飞行表演。

新设计的热气球是一个很耀眼的蓝色和金色相间的大球，上面印有十二

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宫图和其它图案，它直径为１５米，全高为２３米，底部安装有载人的围圈。

蒙格尔费兄弟紧张而兴奋地往灶里添加着羊毛和稻草。数分钟后，充满浓烟和热气的巨型气球挣脱了系留索，载着两位航空飞行的勇士在欢呼声中冉冉升起。人群变得越来越小了，罗泽尔和德尔朗达从容镇定，向欢乐的人群频频挥手致意。气球升到９００米的高空，飞过塞纳河，２５分钟后，在９公里外的蒙马尔特安全降落，从而完成了历史上首次热气球载人飞行的创举，开辟了人类航空的新时代。

从此以后，人们不断乘坐热气球进行飞行尝试。１７８４年６月，巴黎妇女姬泊夫人和弗伦特先生在法国里昂乘坐热气球升空，她光荣地成为历史上第一位女飞行员。

飞行器的进步——氢气球和飞艇　　　

氢气是一种无色无味的气体，它的密度最小，仅为空气的１／１４．５。根据氢气的这种特点，科学家们设想把这种最轻的气体充入容器中制成气球，

浮上高空。

１７８３年８月２７日，在法国巴黎，查理教授用浸涂橡胶的丝织品首次制成了氢气球，升入高空。氢气球飘飞了约２４公里后降落。由于氢气球散发出一股股浓烈的硫磺气味，所以当地的居民认为是恶魔。人们在天主教司祭的怂恿下，开枪打漏了气球，并把它绑在马尾巴后面，拖成了碎片。

然而，在１７８３年１２月１日，查理和他的助手罗别尔终于乘坐他们研制的氢气球顺利升入天空，以无可置疑的成功证明了胜利永远是属于科学的。

他们共飞行了２个多小时，行程约４０公里，达到６５０米的高度。当天，查理还独自乘坐氢气球进行了飞行，并达到２０００米的高度，从而开创了人类历史上飞行高度的纪录。查理的氢气球的一些设计细节一直沿用到现代气球上。

此后，人们对气球渐渐狂热起来，除氢气球外，又出现了氦气球。气球的用途也越来越广泛，可用于气象研究、跳伞训练、投掷宣传品以及拦阻敌机等各个方面。现代气球已发展成为一种进行高空探测的重要工具，如银河外星系的γ射线、银河系中的反物质等都是首先靠气球获得的。

早在１８７３年，人类便开始了乘坐气球飞越大西洋的尝试，只是那个从纽约起飞的气球，飞离海岸不远便失败了。此后的１００多年间，人们不断进行探索，试图开通这条航线，但一次次努力均告失败，留下的只是一个又一个悲壮的记录。

经过许许多多的挫折和失败，终于在１９７８年８月１７日，“飞鹰”２号气球载着３名美国飞行家本・阿布鲁佐、马克西・安德森、拉里・纽曼，经历了６天６夜的飞行，从美国的缅因州海岸出发，飞越大西洋，降落在法国巴黎西北１００公里的小镇米塞雷，完成了横渡大西洋的壮举，实现了１００多年来飞行家们的梦想，同时创造了载人气球飞行距离最远和留空时间最长两项世界纪录。

１７８３年，人类利用热气球和氢气球首次实现了升空飞行。但使用气球在空中飞行，只能随风飘荡，无法控制它的航向，人们开始尝试在气球上安装推进装置。由于当时还没有发明发动机，所以只能依靠人力，于是出现了早期的人力飞艇。

１７８４年，法国的罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇。这艘飞艇长１５．６米，

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最大直径９．６米，气囊容积９４０立方米，在充满氢气后可产生９８００多牛顿的升力。由于制造者认为飞艇在空气中飞行也许和鱼儿在水中游泳差不多，因此把它制成鱼形。前进的动力则是靠人力划桨。划气桨是用绸子绷在直径近２米的框上制成的。１７８４年７月６日，飞艇进行了首次试飞，由７个人划桨，

在空中近７个小时，沿着不同方向徐徐移动了几公里，进行了初步的尝试。

在以后的几十年里，人们不断地提出新的设计方案，陆续进行试验，但全部都是以人力为动力。直到１８世纪末蒸汽机、内燃机相继出现，才真正实现了飞艇的动力飞行。

　　　第一架飞机的问世

１９０３年，威尔伯・莱特和奥维尔・莱特兄弟发明了第一架以内燃机为动力的可操纵的有人驾驶飞机。

莱特兄弟是自行车技师，在美国俄亥俄州德顿城开了一个自行车小作坊。他们没有上过大学，只有中学文化程度。他们的外祖父和母亲都是技术很高的手艺人，因此他们从小受过很好的制造手艺的教育。

莱特兄弟少年时代就对飞机很感兴趣。小时候，父亲送给他一个用橡皮筋作动力可飞行的小玩具，他们照这个玩具仿制了几个都能飞起来，们在制造一个尺寸大得多的玩具时，却失败了。成年以后，他们从报纸、杂志上看到德国人奥托・李林塔尔从小山顶往下做滑翔飞行试验和几个月后滑翔时摔死的消息，少年时代对飞行的兴趣又萌发出来。于是，他们开始搜集有关飞行的书籍，不断思考着：既然鸟能不费力地用两个翅膀在空中翱翔，那么人为什么不能用同样的手段在空中飞行？

１８９５年５月３０日，威尔伯・莱特写信给斯密森学会，询问有关飞行方面的书籍，几天后收到了由学会副理事长Ｒ．腊斯本签署的回信和一些航空书籍。通过仔细阅读他们找到的各种书籍，如法国人马雷著的《动物机理》、

德国飞行家李林塔尔著的《飞行器的进步》等，他们不仅掌握了一定的航空知识，而且了解了前人飞行的经验和教训。

１９０１年９月，莱特兄弟搞了一个小型风洞，在里面做了多项测量工作。

他们通过风洞出来的气流吹到薄板上产生压力，从而得到表面升力的精确数据，同时，他们还设计和制造了另一种测量升力和阻力比例的设备，用这两种设备对升力及升力和阻力的比例做了上千次的测量。

１９０２年，莱特兄弟设计出较大的带动力装置的新飞机。

为了给新飞机弄到一台发动机，他们写信给几家最有名的汽车制造商，

但是没有得到满意的答复。于是他们开始自己设计。在自行车技师泰勒的帮助下，他们花了６个星期的时间制造出一台１２马力、重７７公斤的活塞式发动机，链式传动，带动两叶螺旋桨。

１９０３年１２月１７日，莱特１号飞机开始试飞。这架飞机长６．５米，翼展１２．３米，全架飞机重２８０公斤。第一次飞行由奥维尔・莱特驾驶，飞行距离为３６米，留空时间为１２秒钟。在第４次飞行中，威尔伯・莱特驾驶飞机在５９秒钟内飞行了２６０米，这是后来得到世界公认的第一次自由飞行的记录。

此后，莱特兄弟又不断对飞机进行改进和研究，并多次到世界各地进行飞行表演。后来，莱特兄弟被誉为航空奠基人。

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现代飞机的大家族　　　

多才多艺的水上飞机　　亨利・费勃１８８２年生于法国的一个船舶世家，从小他就目睹了风暴、海啸的凶猛以及在海洋中航行的艰辛，因此自飞机发明以后，他便立志制造一种能在水上起飞降落的飞机，以防备海上航行时遭遇不测。１９１０年３月２８日上午，在法国南部最大的商港马赛港附近，亨利・费勃驾驶着自己设计制造的飞机，从海上起飞，以每小时６０公里的速度飞行了５００米，并安全降落。下午，他又做了公开飞行表演，飞行距离６０００米。第一架水上飞机从此诞生了。亨利・费勃被人们誉为水上飞机之父。

我国旅美华侨谭根在１９１０年也设计制造出水上飞机，并在当年举行的万国飞机制造大会上参加比赛，获得水上飞机比赛第一名。

早期人们对水上飞机十分重视。１９１３年，在地中海沿岸的摩纳哥公园举行了第一次水上飞机的国际比赛，规定飞机绕一定的回路飞行。在比赛中，

法国驾驶员姆・普雷伏斯特创造了每小时２０４公里的直线飞行速度纪录。

此后，水上飞机不断发展。３０年代初投入使用的德国“多尼ＤＯ—１０”水上飞机，用１２台美国冠蒂斯发动机作动力，总功率７８００马力。螺旋桨前后排列，前拉后推，起飞重量达５６吨。机内设备豪华舒适，首次飞行运载１６９名旅客，环绕地球一周，在航空史上写下了壮丽的一页。

现在，随着陆上飞机性能的不断完善，以及直升机和航空母舰的发展，

水上飞机在航空事业中的作用远不及２０年代了。但是，由于它具有水上起落的特点，因此仍具实用价值。目前，世界上许多国家仍在发展水上飞机。

快如闪电的火箭飞机　　世界上的飞机，根据它们所选用动力装置的不同，可以分为活塞螺旋桨飞机、涡轮螺旋桨飞机、涡轮喷气飞机。涡轮风扇飞机、冲压式喷气飞机和火箭飞机等。火箭飞机是用火箭发动机提供动力的有翼飞行器。它的特点是速度快、飞得高，因此主要应用于航空和宇航事业进行的研究试验中。

世界上第一架以火箭为动力的飞机是德国海因克尔公司的ＨＥ—１７８，它的设计师就是后来成为美国“火箭之父”的但当时还不出名的工程师冯・布劳恩。ＨＥ—１７８火箭飞机于１９３９年６月２０日首次试飞，该飞机装有一台推力为５８８０多牛顿的ＨＷＫ—ＲＩ—２０３火箭发动机，用过氧化氢和甲醇作推进剂。

在同年７月３日的一次试飞时，速度达每小时８５０公里，可算是当时的最高纪录。但由于飞行持续时间太短、不久又爆发了第二次世界大战，因此中断了研制工作。

两年后，德国的梅塞施米特公司设计制造出世界上第一架能作战使用的ＭＥ—１６３火箭飞机。ＭＥ—１６３机体很小，翼展１０米，机长７米，无尾翼。后掠机翼采用了普通的翼型，但厚度与翼弦比很大，目的是为了把燃烧箱装在机翼里。在１９４１年１０月２日的试飞中，　ＭＥ—１６３的速度达每小时１００３．７７公里，首次突破时速１０００公里的大关。

灵活机动的直升机　　２０世纪内燃机的问世，推动了工业革命的发展，也使直升机的研究，进入载人试飞阶段，并逐步获得成功。

１９０７年，法国人保罗・科尔尼制造了历史上最早飞行的直升机。这架直升机机身前后各装有一副飞轮式的旋翼，每副旋翼有两片桨叶，靠２４马力的发动机驱动。１１月１３日，保罗的直升机首次飞离地面，在２０秒的时间内，

上升了约３０厘米的高度。

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早期的直升机在发展过程中，除遇到动力问题外，还有操作性和稳定性差的难题。在攻克这个技术难题上，西班牙人马科斯・佩斯克拉做出了巨大贡献。他早在１９１９年便开始从事共轴式直升机的研究。１９２３年，他在第３个型号上，安装了现代直升机必不可少的有铰桨叶、总矩操作和周期交矩操纵系统，初步解决了直升机稳定性的操作性问题，并实现了侧飞、自转下降和瞬间增矩着陆等具有重大实用价值的机动飞行。

１９４２年１月，在美国陆军航空队某基地，诞生了人类第一架具有实用价值的ＸＲ—４直升机。ＸＲ—４的原型是被誉为“近代直升机之父”的伊格尔・西科斯设计的ＶＳ—３００，它于１９４０年５月１３日首次自由飞行试飞成功，成为世界上第一架单旋翼实用型直升机。

这架外形奇特的新式飞行器，骨架是由１０根钢管焊接而成，装有一台７５马力的四缸气冷活塞式发动机，发动机主轴经齿轮箱减速同时带动直径８．５米的三叶旋翼和呈水平状态的可操纵的两叶尾桨。ＸＲ—４为英美政界要人们作了在６米见方的地面上垂直起降、悬停、前飞、侧飞、垂直上升到１５０米的高度、关机自转下滑、近地悬停等飞行表演。最令人拍手叫绝的是吊一网篮生鸡蛋着陆而无一破碎。至此，直升机首次向人们展示出它奇特的飞行特性和技术上的初步成功。

１９８２年８月１日，美国人罗斯・帕罗特和詹伊・高波恩驾驶贝尔２０６Ｌ

“远程突击队”直升机从得克萨斯州出发，向西绕地球一周，９月３０日返回原起飞点，完成了直升机的首次环球飞行。此后，澳大利亚人戴伊克、史密斯驾驶贝尔２０６Ｂ“喷气突击队员”直升机进行了单人环球飞行，从而再次证明了直升机进行远程飞行的可靠性。

应用广泛的旋翼机　旋翼机是介于定翼机和直升机之间的一种飞行器。在历史上，旋翼机无论在技术方面还是在应用方面，都曾比直升机要成熟得多，

应用也更广泛。

早在１９２３年１月９日，西班牙人拉・西瓦亲自驾驶改良后的Ｃ８Ｌ型旋翼机，载着一名乘客，从伦敦起飞，首次成功飞越英吉利海峡直抵巴黎。这一创举还独创性地采用了旋翼有动力预转起飞的方法，从而缩短了起飞滑跑距离。

此后，人们一直不断研制各种旋翼机。

ＶＸ—１５是美国贝尔直升机公司根据军事部门、国家航空与宇航局的要求研制的旋翼机。这种飞机在机翼两端各装有一部可以转动的短舱，内部安装有三叶螺旋桨式发动机。当短舱垂直上升时，它能像直升机一样垂直起飞，

然后在空中转动发动机短舱，使其对准飞行方向，此时，飞机像普通飞机一样平飞。ＶＸ—１５的最大起飞重量为５．９吨，飞行高度达９０００米。在５０００米的高度上，速度可达每小时５５０公里。

这种旋翼机实际上是直升机与普通飞机相结合的产物，其飞行速度、高度和经济效益都大大超过了现代直升机。各国军事专家普遍对研制这种具有直升机和普通飞机双重功能的旋翼机尤为感兴趣。

“空中自行车”——人力飞机　在近代人力飞机的发展过程中，英国的克莱默奖起了很大的促进作用。

１９６０年１月，英国皇家航空学会宣布，微电池公司主席兼经理、工业家克莱默提供了一笔５０００英镑的奖金，授予能实现８字飞行的人力飞机。条件规定人力飞行必须完全依靠人力从地面起飞，绕相距８００米的两根立柱飞出

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一条８字形航线，飞行高度要超过３米。

１９６７年，仅英国就制造了十几架人力飞机，但没有一架能完成８字航线的飞行。克莱默在失望之际决定将奖金由５０００英镑提高到１００００英镑，并宣布此项奖金不再局限于本国。而是面向全世界。１９７３年，世界上的人力飞机超过３０架，但仍没有人能够完成此项飞行。于是克莱默又将奖金提高到５００００英镑。这样克莱默奖一举超过诺贝尔奖，成为航空史上金额最大的一笔奖金。

面对克莱默奖的巨额诱惑和飞行难题的挑战，英、日、法、美等国积极进行研制工作，展开激烈竞争。

１９６１年１１月，由英国骚桑普敦大学的学生们制造的第一架由人力从地面自行起飞的人力飞机试飞成功。这架人力飞机具有自行车式驱动的推进螺旋桨，翼展２４．４米，重５８公斤，最远飞行了６００米的距离，离地约１．５米。

此后不久，英国霍克・西德利宇航公司的职工制造一架更精致的人力飞机——“海鸭号”，并在１９６２年创造了直线飞行９０８米的纪录。这个纪录一直保持了１０年，直到１９７２年，才被英国空军研制小组的“木星”号人力飞机所打破。

“木星”号人力飞机长９米，翼展２４．３８米，重６６公斤。１９７２年６月，

它创造了人力飞机直线飞行距离１０７０米的新纪录，留空时间为１分４７秒。

它的特点是把螺旋桨由机尾移至机身中部的桨架上，从而简化了传动机构，

提高了螺旋桨的效率。

日本从６０年代开始研究人力飞机，日本的大学生用３年时间制造了“红雀”号人力飞机。后来又在“木星”号的启发下，研制成功“白鹤”号人力飞机。“白鹤”号飞行距离多次超过５００米，并完成了１８０°转弯。１９７６年１１月，还创造了２０９３米的飞行成绩，成为克莱默奖的有力争夺者。

１９７６年，美国加利福尼亚州的航空工程师麦克里迪制造了一架奇特的人力飞机——“飘忽秃鹰”号。麦克里迪曾经是一名优秀的滑翔运动员，还是伞翼滑翔的爱好者，他在设计中打破了最流行的人力飞机的设计方案，而应用了伞翼滑翔的原理。

“飘忽秃鹰”号翼展长３０米，重３２公斤，翼表面蒙着一块极薄的薄膜，

大机翼下方有一个驾驶座，座前挡了一块流线型挡板。驾驶座下方是一对脚蹬，它用传动链条带动飞机后方的双叶螺旋桨。机身前方伸出一根细长的铝管，管的前端安装了一只鸭式前翼，用来操纵飞机的飞行。飞行员是２４岁的运动员布鲁安・艾伦，他在短时间内可蹬出１．２马力。

１９７７年８月２３日，“飘忽秃鹰”号人力飞机飞行了７分２８秒，航程２１７３米，不仅作了直线飞行，而且顺利完成了８字航线的飞行，从起飞到着陆，

飞越指定标志线时，离地距离超过了３米。麦克里迪因此获得了举世瞩目的克莱默奖。

在８字航线被征服之后，１９７８年，英国皇家航空学会宣布了新的克莱默奖，即以１０万英镑奖给第一架飞越英吉利海峡的人力飞机。

消息传出后，人们议论纷纷，飞越英吉利海峡是人力飞机所能完成的吗？

人力飞机的研究者们无不苦心钻研、跃跃欲试，展开激烈的角逐。

１９７９年６月１２日，在英国南部小镇福克斯通的码头上停放着一架古怪的飞机，这就是麦克里迪设计的又一架人力飞机“飘忽信天翁”号。它有一对细长的机翼，没有尾翼。翼展长３０米左右。机翼正下方的座舱中安装了两只小小的塑料轮子。飞机不带发动机，只有一套用塑料链条传动的脚踏机构，

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带动机翼后面的塑料螺旋桨。飞行时，飞行员的脚踏动力使螺旋桨旋转，产生升力。

飞行员艾伦整装待发了。他的目的地是海峡对岸的法国加来地区。这是历史上首次乘坐人力飞机飞越海峡的尝试。

５点５１分，飞机顺利起飞。原计划“飘忽信天翁”号可以在２小时之内飞完全程，但是１小时１５分钟之后，海上波涛汹涌，引起海峡上空空气的扰动，这给飞行带来很大困难，艾伦顶风前进，速度减慢下来。由于闷热和脱水，艾伦的腿部发生了痉挛，他已经精疲力竭了，但仍然坚持着。

８点４０分，“飘忽信天翁”号终于顺利抵达了法国的格里内角海滩。

此次飞行历时２小时４９分，航程３７公里，不愧为当代航空史上的又一奇迹、人力飞机发展道路上的又一里程碑。设计师麦克里迪因经再次摘取了克莱默奖。

此后，麦克里迪和助手们把“飘忽信天翁”号修复一新，送往当时尚未闭幕的巴黎航空博览会上公开展出。

以后，实业家亨利・克莱默再次向英国皇家航空学会捐赠１０万英镑。作为人力飞机的速度竞赛的奖金。这个速度竞赛被称为克莱默世界速度竞赛。

竞赛要求人力飞机在３分钟内沿三角形航线飞行１５００米。奖金中２万英镑奖给第一个完成这种飞行的人，以后每打破一次速度纪录奖给５０００英镑，直到１０万镑发完为止。

１９８３年９月２５日和２７日，在美国加利福尼亚州萨夫特机场上，一架名为“仿蝙蝠　”的人力飞机以每小时４１公里的平均速度两次飞完了一个１６００米长的锐角三角形的航线，平均每次飞行时间为２分３８秒。

“仿蝙蝠”人力飞机是在麦克里迪指导下，用石墨、Ｋｅｖｌａｒ、聚苯乙烯和聚酯树脂制造的，重３６．３公斤，翼展长１４．６米。它带有电储能系统，在飞行前１０分钟，飞行员踏动脚蹬带动发电机给电池充电。电池是与带动变矩推进式螺旋桨的发动机接通的，这样电动机可帮助飞行员驱动螺旋桨。

这次飞行由麦克里迪的儿子完成，使麦克里迪再度获得了克莱默速度竞赛奖。

翩翩翱翔的太阳能飞机　　太阳能飞机是以太阳能为动力飞行的飞机。世界上第一架太阳能飞机是由美国航空工程师麦克里迪设计的。

麦克里迪设计了“飘忽企鹅”号人力飞机，在机翼上安装了１６０００块光电池。光电池又叫太阳能电池，它是一种夹有光敏层的硅片，可见光通过硅片时，光粒子与光敏层的化学物质作用，释放出电子，产生的电流经过导线传递给发动机，发动机带动螺旋桨转动，使飞机飞行。

１９８０年８月，“飘忽企鹅”号由女驾驶员珍尼丝・布朗操纵，飞行了３．２公里，飞行时间为１４分３２秒。在初次飞行中，飞行的高度仅为３０米，虽然在这一高度上不能保证获得足够的阳光，但初次飞行的成功，足以证明了麦克里迪的设计思想是可行的。

随后，麦克里迪决定进一步改进他的太阳能飞机，他得到了著名的杜邦公司的支持。杜邦公司为他提供了一系列航空和宇航用的新型材料——工程塑料，以及经费、工程师和摄影组等。

１９８０年１２月，新设计的“太阳挑战者”号太阳能飞机试飞成功。它的主翼和尾翼上装有１６１２８块太阳能电池，飞机全长９．１米，翼展１４．３米，机体重量仅为９０公斤。在８小时的时间里，飞机飞行了３７０公里，高度达到

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４３６０米。即使在云彩遮住阳光的时候，飞机下降的速度也仅有３０米／分，

能确保飞行安全。

“太阳挑战者”号太阳能飞机几乎是一架全塑飞机。首先，在机翼的主支撑结构，以及操纵、着陆装置等部位，使用了强度是钢铁５倍的聚芳族纤维，在整个机体的增强部位，也都使用了这种材料。其次，在机休和机翼的蒙皮上采用了聚脂薄膜。最后，在主翼的夹层结构中，还使用了聚芳纤维纸蜂窝。此外，用得较多的材料是具有优异耐气候性和不易变色的丙烯酸薄膜和氟塑料薄膜。正是由于采用了这些性能优异的工程塑料，“太阳挑战者”

号才既牢固又轻便，成功地完成了飞行。

１９８１年春天，“太阳挑战者”号即将飞越英吉利海峡的飞行。飞行员是２８岁的普达塞克，他既进行过滑翔机的飞行，又驾驶过喷气式飞机，经验十分丰富。１９８１年６月，太阳能飞机由一艘航空母舰运往法国。７月７日，晴空万里，太阳能飞机就要起程了。普达塞克依次接通５组太阳能电池，开始驾驶“太阳挑战者”号滑跑起飞，经过７次试飞，飞机终于离开地面，以大约每分钟７０米的速度迅速上升，几分钟后达到６００米的高度，然后昂首飞向英吉利海峡。

普达塞克稳稳地爬升，同时不断调整航向和转动可调螺旋桨，以便进入最佳飞行状态。突然，平静的空气中出现了一股紊流，“太阳挑战者”号剧烈地俯仰、扭摆起来，原来附近出现了两架飞机，上面满载着新闻记者和摄影师。虽然距离相当远，但那强烈的尾流足以令轻盈的“太阳挑战者”号面临灭顶之灾。幸亏法国空中交通管制部门及时解围，才把热心的采访者打发走了。

此后，普达塞克耐心地斜飞Ｚ字航线，避开云朵，捕捉更多的阳光。不久，英国的多佛尔海滩终于映入眼帘，太阳能飞机飞临英国领空。在连续飞行５．５小时、行程２６０公里以后，“太阳挑战者”号终于安全降落在蒙斯顿皇家空军基地。

这次具有历史意义的飞行，标志着太阳能作为一种崭新的能源进入了人类航空领域。

飞向太空的运载工具——火箭　　　

俄国双耳失聪的中学教师齐奥尔科夫斯基，对火箭理论的研究和发展做出了震古铄今的贡献。他首先敏锐地指出，巨大火箭的动力应当是液体火箭发动机。他设计了用液体火箭发动机作动力的飞行器草图，并设想用煤油和液氧作推进剂（燃料）。

１８５７年９月５日，齐奥尔科夫斯基诞生于俄国的一户贫寒农家。９岁那年，由于患了严重的猩红热病，双耳丧失了听力，无法继续上学。从此，他在母亲的指导下，学习功课。童年的不幸，使他整天呆在家里阅读书籍，再也无法与别的孩子一起玩，从而疏远了与他同龄孩子的联系。两年后，他母亲去世，这种不幸，使他变得更加孤独，同时也使他开始沉醉在书本的海洋中。

１６岁那年，父亲把他送到莫斯科学习。他住在一位贫苦洗衣妇女家里，

每天忘我地自学，不论是炎热的夏天，还是寒冷的冬天，他都到附近图书馆里埋头读书，甚至常常忘记饥饿和寒冷。他认识到，刻苦自学，是猎取科学

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知识的唯一道路。尽管生活上很艰辛，只能用一点黑面包充饥，但在莫斯科的３年里，他自学完微积分、解析几何、球面三角、高等数学、物理学、化学、天文学等许多科学知识，其中关于飞行问题像吸铁石一样吸引着他，使他脑子里充满了各种幻想。

３年半后，他回到家乡，当了中学教师。

后来，齐奥尔科夫斯基全力以赴地投身于火箭和宇宙航行问题的研究之中。他确信只有火箭才是实现宇宙航行的最理想的交通工具，并首先提出多级火箭理想速度的计算公式。这个公式就是著名的齐奥尔科夫斯基公式。它解决了火箭及其运动的一系列理论问题。１８９８年，他完成了第一部有关火箭原理研究的科学论著。这部著作为航天事业树立了一个里程碑，为火箭技术的发展奠定了基础。

１９３５年这位前苏联火箭之父的心脏停止了跳动。但前苏联人们沿着他的足迹，于１９５７年首先发射了世界上第一颗人造地球卫星。

世界上第一个制成液体火箭并投入试验的，是美国科学家戈达德。１９２６年３月１６日，在罗斯维尔的荒郊，架起了一座两米多高的发射架，上面竖着一枚高约３．９米的火箭，戈达德要在这里进行划时代的试验。开始发射了，

火箭下面喷出燃气，火箭直往上窜，可是只飞了１２米高、５６米远。这和现代的火箭相比，自然不可同日而语，但它毕竟是世界上第一枚发射成功的液体火箭。戈达德的贡献是把航天理论与火箭技术结合起来，使火箭进入实际的研制阶段。戈达德不断地改进他的火箭，最终使火箭有了相当可观的高度和速度。戈达德是制造液体火箭的创始人。刚开始发射的火箭，由于没有控制设备，火箭不能按预定的方向飞行，１９３２年，戈达德开始用高速旋转的陀螺来解决火箭的稳定性。陀螺能绕某一个支点自由旋转。最简单的陀螺就是民间玩具“地转子”或称“地牛”。当“地牛”在地面围绕自身轴线飞快转动时，你越使劲抽它，它就转得越欢，立得越稳；不使劲抽就转得慢，开始摇晃；如果不抽，“地牛”最终会倒地，这一特性就是旋转物体的定轴性。

火箭装上这种陀螺就能扶摇直上了。

火箭上升到一定高度后，还要改变方向，这就需要操纵。为了解决这个问题，戈达德发明了燃气舵，它的功用有如飞机的方向舵，不过飞机的方向舵是靠外部气流的作用，使其偏转以改变飞机的航向，而燃气舵却是装在火箭发动机的内部靠近喷口的地方，它利用燃气流的作用使其偏转，从而达到改变火箭方向的目的。１９３２年，戈达德完成了陀螺和燃气舵控制火箭飞行的试验。１９３５年，戈达德制造的火箭的速度超过音速，射程达到７０公里，他的成功就使３０年代一大批火箭研制者受到鼓舞，德国的奥伯特就是其中一个。

奥伯特提出许多关于火箭构造和飞行的新观点，他的名著《通向航天之路》又激发了许多青少年对航天事业的兴趣，许多国家相继成立了火箭和航天爱好者的组织。１９２７年，德国创建了太空旅行协会，由奥伯特任会长，１９２８年，前苏联成立了反作用运动研究会，随后英美等国也相继成立了星际旅行的学会或协会，这些组织中的不少成员后来都成为各国研究第一代火箭的领导者或技术骨干。

我国的“长征”系列运载火箭　　　

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中国第一颗卫星与“长征”１号火箭　　１９７０年４月２４日，我国酒泉发射场区风和日丽，春风拂面，人们精神抖擞，期待着第一颗卫星上天。

发射时刻终于来到了。晚９点３５分，火箭在震耳的隆隆声中离开了发射架，徐徐上升，发动机喷出的几十米长的火焰，光亮夺目。火箭越飞越快，

直冲云霄。

晚上９点４８分，从现场指挥所里传来卫星进入太空的喜讯，人们顿时沸腾起来。人们临时在发射场上召开了庆祝大会，著名科学家钱学森及其他领导，发表了热情洋溢的讲话，热烈庆祝我国第一颗卫星发射成功。

我国第一颗人造卫星发射成功，在我国航天史上具有划时代的意义，是我国发展航天技术的一个良好开端。

把第一颗卫星“东方红”　１号送上太空的火箭叫“长征”１号。它是我国第一枚多级运载火箭，以两级液体火箭为基础，加第三级固体火箭而成。

火箭全长２９．４６米，竖起如同大烟囱。火箭最大直径为２．２５米，起飞重量８１．５吨，起飞推力１０２０千牛，能把３００公斤重的卫星送入４４０公里高的太空。

１９７１年３月３日，“长征”１号火箭又把“实验”１号科学实验卫星送入地球轨道。

返回式卫星与“长征”２号火箭　　１９７６年１２月１０日，新华社宣布：我国１２月７日发射的人造地球卫星已按预定计划准确返回地面。

卫星返回是异常复杂的技术，我国发射的卫星顺利地返回地面，使我国成为世界上第三个掌握回收技术的国家。

我国历史上，曾出现过返回式火箭。在明代史籍中记载的多种火箭中，

飞空砂筒火箭就是一种回收式火箭。

飞空砂筒火箭箭身前端两侧各绑一个药筒。一个筒口向前，另一个筒口向后，筒口向后的药筒前面放有爆竹，长约２．３厘米，直径约０．２３厘米。爆竹的引线与药筒底部连通，爆竹外裹３～５层纸，前面装细砂，以纸封糊严密。

使用时利用筒口后的药筒将火箭射出，钉在敌方营寨的帐篷上。药筒内火药烧完后引燃爆竹，细砂喷出伤人双目。然后筒口向前的药筒点燃，将火箭送回。

今天我国回收卫星成功，当然在技术上已远非昔比，所用火箭也非原始火箭，而是大型运载火箭“长征”２号。

“长征”２号火箭是两级液体火箭，长约３２米，最大直径３．３５米，起飞推力约２７５０千牛，能把１．８吨的有效载荷送入近地轨道。

从１９７６年至今，“长征”２号已把１０多颗返回式卫星送入太空，卫星完成任务后，按预定计划，顺利地返回地面。

中国通信卫星与“长征”３号火箭　　　１９８４年４月８日，在西昌火箭发射场，巍峨耸立的发射架里，一枚载着试验通信卫星的乳白色运载火箭——“长征”３号，昂首挺立，在阳光下闪烁着耀眼的光芒。

夜幕降临了，巨型发射架上点点明灯像是挂满了夺目的明珠，同太空的群星交相辉映。万籁俱寂，发射架缓缓张开，一个重要的时刻即将到来。我国的试验通信卫星就要从这里起飞，冲出地球束缚，飞向太空。

晚７时２０分，“长征”３号发出巨大轰鸣，拔地而起，直刺苍穹。卫星顺利地入轨，绕地球飞翔。中国第一颗静止卫星——试验通信卫星发射成功了。这一喜讯，飞向全世界。

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至今，我国已有５颗通信卫星，风尘仆仆，定点于赤道上空，我国一盏又一盏“明灯”高挂太空。

“长征”３号是以“长征”２号为基础，加第三级组成的三级火箭。火箭全长４４．５６米，起飞重量２０２吨，起飞推力达２７５０千牛，第三级氢氧发动机

（以液氢和液氧为推进剂的发动机）在高空失重条件下２次启动。它能把１．４吨重的卫星送上地球静止轨道。

１９９０年４月７日，“长征”３号为香港卫星通信有限公司成功地发射了

“亚洲”１号通信卫星。

“长征”３号的改进型“长征”３号甲将装上具有更大推力的液氢液氧发动机，可以把２．５吨重的卫星送上地球静止轨道。

一箭三星与“风暴”１号火箭　１９８１年９月２０日清晨５时２８分４０秒，

一枚带着三颗卫星的运载火箭，从发射台上起飞。这时，地处祖国西北的发射场还被黎明前的夜空笼罩着，７秒后，火箭开始朝东南方向拐弯；３分钟后，

火箭从人们的视野中消失。

起飞后７分２０秒，火箭携带的“实践”　２号甲、“实践”２号乙卫星与运载火箭分离；又过了３秒，“实践”２号卫星也与运载火箭分离。“实践”

２号卫星进入太空翱翔后，它的４块太阳电池帆板便展开，此时，很像停留在天空中的老鹰。卫星上的姿态控制系统使卫星逐步转向太阳，实现卫星对太阳定向。卫星顶面和４块帆板上的太阳电池在太阳光照射下，为卫星各系统供电。

我国首次一箭把三颗卫星顺利地送入太空，使我国一箭多星发射技术跨进了国际先进行列。

发射一箭多星的运载火箭叫“风暴”１号。它是两级液体运载火箭，全长３２．６米，直径３．３５米，起飞推力２７５０千牛，起飞重量１９１吨，能把１．５吨重的卫星送入地球轨道。

　　　人造卫星的诞生

第二次世界大战以后，苏美纷纷在Ｖ—２的基础上发展自己的运载火箭和航天器。由于前苏联在火箭研究方面投入了巨大的人力、物力，终于在苏美航天竞争中超过美国，于１９５７年１０月４日成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星“东方”１号。

人造地球卫星的发射成功，开创了人类航天的新纪元，具有划时代的意义。世界各国的报纸一连十几天都在重要版面报道了这一消息。

“东方”　１号人造卫星呈球形，直径５８厘米，重８３．６公斤，由铝合金制成。卫星安装了４根无线电发射机的柱形天线，其中两根长２．９米，另两根长２．４米。无线电设备和供电电池放在一个充满氮气的密封的球形容器中，由一个小型内扇驱动容器中的氮气，来保持设备和容器间的热交换。

“东方”１号卫星的轨道为椭圆形，近地点为２１５公里，远地点为９４７公里，轨道倾角为９６．２度。卫星绕地球一周需９６分钟。

发射卫星的运载火箭全长２９米，起飞重量２６７吨，起飞推力３９００牛，

是当时世界上最大的运载火箭。

第一颗人造地球卫星存在了９３个昼夜，围绕地球运行了近１４００圈。

仅一个月之后，１９５７年１１月３日，前苏联又发射了第二颗人造地球卫

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星。这颗人造卫星为锥形，重量多达５０８公斤。它不仅携带了相当多的科学仪器，而且还带着一只名叫莱伊卡的小狗。

小狗在密封的圆柱形的生物舱内，身上连接着测量脉搏、呼吸、血压等机体状况的医学仪器。生物舱内安装有使舱内空气保持新鲜的空气再生装置、为小狗提供一日三餐的自动供食装置，以及处理小狗粪便的排泄装置。

在卫星的球形容器里除了生物舱外，还有两台无线电发射机、供电源、

温度调节系统以及记录气温、气压和其他参数的仪器。在最后一级火箭上安装了两个研究宇宙射线的仪器和一个研究太阳紫外线与Ｘ射线谱段的仪器。

时间程序装置周期地开动专门的无线电遥测设备，将卫星的全部测量数据发回地面。

由于当时的技术水平有限，这颗卫星无法回收。小狗在生物舱生活了一个星期之后，完成了实验任务，被迫服毒自杀。为人类的科学事业而“光荣牺牲”。小狗莱伊卡的太空旅行，充分说明了生物可以平安地生活在人造飞船中。

美国在前苏联人造卫星两次发射成功的刺激下，不甘落后加紧研制运载火箭，力争早日发射卫星。终于在１９５８年１月３１日，成功地发射了第一颗人造地球卫星——“探险者”１号。

“探险者”１号人造卫星的发射场地是美国的太平洋导弹发射场，采用的是“丘比特”运载火箭。卫星近地点为３６０公里，远地点为２５３１公里。轨道倾角有３３度。运载火箭的末级和卫星一起进入太空，总重量约１４公斤，

卫星本身重量只有８．２公斤。这颗人造卫星虽然很小，但它装有许多观测仪器。

美国这次人造卫星发射的领导者是第二次世界大战后从德国移居美国的著名火箭专家冯・布劳恩。

“探险者”　１号的发射高度在２０００公里以上，超过前苏联的“东方”１号。在这个高度上，辐射能急剧增加，“探险者”　１号在研究辐射能方面做出了突出贡献。

１９５８年３月２１日，美国又发射了“探险者”３号卫星，对辐射能进行了详细的研究，证实了在２０００～４０００公里的高空存在强大的辐射带。

继前苏联、美国之后，法国是第三个独立自主发射人造卫星的国家。１９６５年１１月２６日，法国在哈马圭尔发射场，用自己研制的“钻石”Ａ运载火箭，

成功地发射了第一颗人造地球卫星“试验卫星”１号。

“试验卫星”１号是直径５０ｃｍ的双截头锥体，重量仅４２公斤。轨道的近地点为５２６公里，远地点为１８０９公里，轨道倾角为３４度。“钻石”Ａ运载火箭全长１８．７米，直径１．４米，起飞重量约１８吨，是在探空火箭基础上研制而成的三级运载火箭。

第四个进入太空的国家是日本。日本的航天计划始于６０年代中期，几经周折之后，终于在１９７０年２月１１成功地发射了第一颗人造卫星“大隅”号。

“大隅”号卫星是在日本的鹿尔岛靶场发射成功的，卫星与末级火箭共重２３公斤，而自身仅重９．４公斤。外观为环形，高０．４５米，卫星轨道的近地点为３３９公里，远地点为５１３８公里，轨道倾角为３１度，是由日本自行研制的“兰达”４Ｓ四级固体运载火箭发射的。起飞重量约１０吨，起飞推力６１７牛。

中国是第五个独立自主发射卫星的国家。１９７０年４月２４日，中国在西北部的酒泉卫星发射场用自己研制的“长征”　１号运载火箭把“东方红”１

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号卫星送入太空。“东方红”１号卫星是一个直径为１米的球形多面体，重１７３公斤，比苏、美、法、日的第一颗人造卫星的总重量还重。卫星上面装有４根３米长的鞭形天线，壳体外蒙皮由铝合金制成，内分主仪器舱和辅舱。

舱内装有播送《东方红》乐曲的乐音发生器和遥测、跟踪、能源等系统的仪器。卫星绕轴线稳定旋转。卫星轨道的近地点为４３９公里，远地点为２３８８公里，轨道倾角为６８．５度。卫星绕地球一周需１１４分钟，在运行过程中不断向全世界播送《东方红》乐曲。

　　　人造卫星的大家庭

随着航天事业的发展，人造卫星已成为一个种类繁多、用途广泛的大家庭。

通信卫星　　通信卫星被发射到赤道上空３５８６０公里的高度，进入轨道后，以１１０７０公里／小时的速度绕地球旋转，绕地球一周为２４小时。由于卫星运行速度和地球自转速度相当，所以看起来仿佛是悬在赤道上空的一点上静止不动的，因此又叫做对地静止卫星。１９５８年美国成功地发射了第一颗试验通信卫星，１９６５年４月６日，美国成功地发射了国际通信卫星Ⅰ号，从而使通信卫星正式进入实用阶段。我国于１９８４年成功地发射了第一颗静止通信卫星。通信卫星可以在大范围内迅速传播电视、电话、电报，传真图片等。

如果３颗通信卫星在赤道上空均等定位并互相联系，就能实现全球通信。

１９６５年，一些国家的政府为了便于共同使用通信卫星组成了国际通信卫星组织，我国于１９７７年正式加入该组织。

侦察卫星　　侦察卫星素有空间秘密哨兵之称，自６０年代出现以来，发展很快，成为卫星家庭中为数最多的一类，约占卫星总数的６０％，它们主要用来窃取军事情报。目前世界上的侦察卫星系统，主要包括拍摄对方地面战略目标的照相侦察卫星，侦察对方雷达、军用电台部署和性能的电子侦察卫星，

监视舰艇活动的海洋监测卫星，以及核爆炸探测卫星、预警卫星等。

气象卫星　　气象卫星起源于侦察卫星。在侦察卫星所拍摄的照片中，曾经碰到目标上空有云层覆盖的情况，这种照片对侦察造成困难，而无意中竟然给气象学家带来了宝贵的资料。

气象卫星专门进行气象观测。１９６０年美国发射第一颗气象卫星至今，全世界已发射了１００多颗气象卫星。我国于１９８８年９月成功地发射了一颗气象卫星“风云”　１号。气象卫星运行于宇宙空间，从地球大气层外的不同高度鸟瞰大地，监视台风、强暴风、暴雨等灾害性天气的变化，定量观测大气中的温度、水气、云层、降水和海洋温度等，起着空间气象站的作用。

气象卫星的主要优点是不受地理条件的影响，可以取得人迹罕至的海面、极地、高原、沙漠、森林等地区的宝贵的气象资料。

导航卫星　　导航卫星是一种能够帮助海上舰船辨明航向的卫星。由于人造卫星在轨道上作有规律的运动，它在空间的坐标可以随时标定出来，所以可将导航卫星作为地面上任何一点进行周期性观测的信标，来确定舰船的位置，实现全球导航。

美国的子午仪导航卫星系统，是美国海军为北极星导弹核潜艇在海洋航行中导航定位而研制的。美国于１９５９年９月发射了第一颗子午仪导航卫星。

此后，世界各国发射了十几颗各种类型的导航卫星。

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地球资源卫星　　地球资源卫星是和人类生活联系最密切、在国民经济中应用最广泛的实用型卫星之一。它是在军事侦察卫星和气象卫星的基础上发展起来的，同时也应用了航空勘探的技术成果。它采用航空遥感技术，帮助人们寻找地下的丰富矿藏，调查森林、水文、耕地种植和农作物生长等情况。

１９７２年７月２５日，美国发射了世界上第一颗地球资源卫星——“地球资源技术卫星”１号。

地球资源卫星勘测速度快，又不受地理位置条件的限制，视野广阔，能周期性地提供动态变化资料，对资源的开发利用和国民经济的发展有重要的作用。

测地卫星　　测地卫星主要用于测定地面点坐标、地球形状和地球引力场参数，作为地面观测设备的观测目标或定位基准，为洲际导弹的发射测定准确的目标位置等。６０年代初，人们观测人造卫星的运动，推算出地球的扁率，

又利用卫星测定观测站坐标，计算地球重力场，取得重大成果。

美、苏、法等国曾先后发射了测地卫星。

科学探测卫星　　　科学探测卫星主要是对近地空间环境和太阳进行研究，从而为各种应用卫星和军事卫星以及载人飞船等各种人造天体提供科学数据。

科学探测卫星研究的内容有：地球磁场、地球辐射带、电离层、高层大气、紫外和红外辐射等。这些科学资料对于各类人造天体的设计、研制和发射都极为重要。

科学探测卫星的种类很多，数量很大。这些卫星按探测项目可划分为：

地球磁场测量卫星、红外测量卫星、高能辐射探测卫星、太阳辐射探测卫星等。

宇宙飞船和飞机的混血儿——航天飞机　　　

航天飞机是一种载人的太空飞行器。它的最突出优点在于可以反复使用，因此是空间技术发展进程中的一个突破。它为人类探索宇宙、开发太空领域提供了经济实用的工具，所以航天飞机的发明被称为人类通向宇宙之路的又一块里程碑。

在航天飞机诞生之前，人类探索太空的工具，不论是人造卫星、登月飞船，还是随后的太空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把它们送上太空的。运载火箭是使卫星和飞船进入预定轨道运行的主要运输工具。

研究、设计和制造这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力和财力，

这种代价高昂的运载火箭只能使用一次；每发射一次卫星或飞船都要重新制造一个甚至几个运载火箭。１９６９年，美国发射的第一次把人送上月球的“土星”　５号运载火箭和阿波罗登月飞船，起飞总重量为２８００多吨，但除了约５吨重的登月指令舱外，全部器件只使用一次就丢弃在宇宙空间。像这样的发射，每次要花费１７５０万美元。正因为如此，所以美国的“阿波罗计划”到１９７２年１２月１９日，“阿波罗”１７号宇宙飞船运载３名宇航员登月归来以后，

就此告一段落。

不过，有很多宇航方面的专家不肯罢休，他们始终认为探索宇宙，能为人类带来无法估量的好处。所以，每年仍然有一人批人造卫星飞上天空。美

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国宇航局的科学家还利用“阿波罗计划”中已造好而没有来得及利用的“土星”５号火箭，成功地发射了太空实验室。然而，由此也带来了麻烦：施放到太空围绕地球运转的人造卫星并不能保证百分之百地投入使用，有时由于装在它“肚子”里的仪器设备发生了意料不到的故障，导致整个卫星失效。

像这种局部损坏，只须稍加修理就能正常工作的人造卫星不是很少而是有不少。它们不能发挥作用，只是绕着地球一圈又一圈地转，变成了太空的“流浪汉”；如果碰巧撞上了正在正常飞行的人造卫星，还会引起一场爆炸，那时它们就是十足的“闯祸坯”了。还有那种比人造卫星更复杂、高级、造价更高的太空实验室，一旦它贮存的食物、氧气、实验物品花尽用完以后，无法得到补充，结果也逃脱不了被丢弃的命运。它和失效的人造卫星一样，白白占据了地球上空目前已经显得很“拥挤”的运转轨道的位置。

当然，也可以另外派一艘宇宙飞船到轨道上去给实验室送货上门；但这样一来，问题义涉及到每次要动用一枚只能用一次、价值几千万美元的运载火箭，花费太大了啊！

这种被动局面严重地阻碍了宇宙航行事业的蓬勃发展。因此，研究一种可以重复使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，就成了人们发展宇宙航行事业的迫切需要。

对于这种未来的运载工具应该具备什么特点呢？各方面的专家为当时还没有出生的“胎儿”勾勒了一副大致的“面貌”：

它必须可以重复使用、经久耐用，在完成了各项任务以后，能像普通飞机一样飞回来在常规机场跑道上平稳降落。

它必须能携带各种各样的人员，包括没有受过专门飞行训练的普通人。

它必须有较宽大的货舱，可以容纳各种各样的物品，而随机的科学家只须通过短距离的通道就能够进入货舱，进行各项理化实验。

它能随时改变自身的运行轨道，跟正在绕地球运转的各种人造卫星、太空实验室靠拢甚至对接，从而对那些失效的人造卫星进行修理保养工作，为太空实验室运送物资，担负太空紧急救援任务。

它必须能施放和回收各种人造卫星，或者作为一种中间站，供飞往其他星球的宇宙飞船起落逗留。

一句话，它是一种具有运载火箭性质、来回于太空与地球之间、像飞机一样的宇宙运输工具，它的名称就叫“航天飞机”。

美国是最早研究航天飞机各种可行方案的国家。从１９６９年停止“阿波罗计划”以后，就立即集中５万名高级技术人员，花了差不多１０年时间和将近１００亿美元的研制费用，终于把一张张蓝图上的东西变成了一架真正的航天飞机。１９８１年４月１２日上午７时，在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角肯尼迪空间中心第３９号发射台上，升起了世界第一架航天飞机“哥伦比亚”号。

从此，宇宙航行的新纪元开始了。

１９８１年４月１２日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在一片欢呼声中徐徐上升，进入太空，在轨道上遨游了５４小时后，安全返回地面。至１９９１年止，有５架航天飞机曾在太空遨游，其中美国有４架，前苏联有１架。

航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。

航天飞机是往返于地球表面和近地轨道之间。运送有效载荷（如卫星、

物品等）的飞行器，可以重复使用。

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航天飞机设计成用火箭推进的飞机，它发射时像火箭那样垂直起飞，返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。航天飞机集中了许多现代科学技术成果，是火箭、航天器和航空技术的综合产物。它的特点是可以多次使用（火箭都是一次使用的），发射成本较低，用途广泛。

美国“哥伦比亚”号航天飞机由一个轨道器、１个外贮箱和２个固体火箭助推器组成。

轨道器是航天飞机最复杂的部分，外形是一个三角翼滑翔机，长约３７米，高１７．３米，翼展２４米，它的货舱能把２９．５吨重的有效载荷送上地球轨道，并能把１５吨重的有效载荷带回地面。它可乘坐３～７名航天员，在轨道上连续飞行７～３０天。

外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一不可回收的部件，用于贮存航天飞机的燃料——液氢和液氧，并向发动机输送燃料。它长４７．１米，直径８．３８米，装满燃料后重约７４０吨。

固体火箭助推器内装固体燃料，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约７８％的动力。它长４５．５米，直径３．７米，重约５６６吨，使用寿命为２０次。

从１９８１年４月～１９９１年４月，航天飞机在太空中飞行了４０次，完成了许多科学实验和研究项目，也执行了多次军事飞行任务，取得了许多重大科学技术成果，获得巨大的经济效益。

航天飞机的卓越才能　　　

从航天飞机上发射卫星　　把卫星送上太空，一般都从地面用火箭发射。

在太空运行的航天飞机上，怎么也能发射卫星呢？

大家知道，航天飞机是天地间很好的交通工具，也是用途广泛的航天器，

此外，它还有奇特的用处，它还是一种理想的太空发射基地。利用航天飞机。

宇航员可以把卫星发射到地球同步轨道，或把宇宙探测器送到遥远的星际空间。从航天飞机上发射卫星，那好比把地面的卫星发射场搬到离地面几百公里高的太空，当然，这个太空“发射场”也需要配备必要的发射设备。

航天飞机的主要发射设施是旋转式垂直发射架，发射架设有支承卫星及末级火箭的托架，摇篮似的托架固定在航天飞机的货舱内。

航天飞机进入太空后，地面测控人员开始测定航天飞机状态，使它保持有利于发射卫星的状态。在弹射前２０分钟，根据预定的程序，打开蛤壳式的白色遮阳罩，这时从电视上可以看到一个待发卫星，像婴儿一样静静地“躺”

在“摇篮”里。地面控制人员根据卫星状态确定是否可以进行弹射。

弹射前３分钟，航天飞机的通用计算机开始对卫星的末级火箭的程序装置发指令，通知它开始执行预定的程序，启动未级火箭的定时器等。

在弹射前５秒，末级火箭的电子设备使卫星处于待发状态。当倒计时达到“零”时，航天飞机上的计算机发出指令，自动松开夹紧装置，这时呆在

“摇篮”里的卫星及其末级火箭在弹簧机构的弹力作用下，以约１万米／秒的速度从货舱弹射出去，并借助弹射时获得的动能开始在太空滑行。然后点燃末级火箭的发动机，使卫星从几百公里的圆轨道进入一条近地点约为３００公里、远地点为３５８６０公里的大椭圆转移轨道，卫星与末级火箭离开。卫星靠本身携带的远地点发动机，进入３５８６０公里的圆形地球同步轨道。至此，航天飞机发射卫星的任务就顺利完成了。

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航天飞机抓“俘虏”　　１９８３年６月１８日，航天飞机“挑战者”号第二次飞行。在太空施放和收回前西德卫星是航天飞机“挑战者”号的重要任务之一。“挑战者”号圆满地完成了这一使命，从而为将来修理在轨道中的卫星或为某些卫星补充燃料打下基础。

在太空飞行中，“挑战者”号上加拿大研制的１５米长的机械臂，从货舱里抓住前西德卫星，把它从舱里举出业。这颗一吨半的卫星，形状像个箱子，

释放到空中自由运行。“挑战者”号向下漂动，飞到卫星前面３００米距离，

然后逼近卫星，把卫星抓住。１小时后，这颗卫星再次被放到太空，让它转动，而“挑战者”号后撤几十米，然后再把卫星抓住，送回货舱。这两次景象壮观的编队飞行，使人们惊叹不已。

“挑战者”号在浩瀚的太空是怎样抓捕卫星的呢？航天飞机在太空运行处于失重状态，释放卫星是很容易的，只要把卫星举起来，然后松开机械臂，

卫星就“自由”了。如卫星没有动力，而航天飞机也不作机动飞行，在短时间内卫星与航天飞机在太空运行的相对位置不变。这种飞行状态，就形成航天飞机与卫星的编队飞行。这时航天飞机是随时可以轻而易举抓住卫星的。

如果卫星带动力，即自身带的发动机，就可以随时点火，推动卫星向前或向后或向左或向右运动（这种运动就叫机动飞行）。在失重状态下，只要发动机产生很小的力（如几牛），就可以做小小的机动飞行。当卫星作机动飞行（可以改变轨道高度或改变轨道平面）时，它与航天飞机的相对位置就拉开了，也许一个在“上”面，一个在“下”面，或两者不在一个轨道平面

（卫星运行轨道所构成的平面，称卫星轨道平面）内。对付这种“耍花招”

的目标——卫星，航天飞机就要付出一点代价。它用轨道交会雷达先搜索、

跟踪目标，根据目标位置，航天飞机开动发动机，似警车追捕罪犯汽车那样，

加速向目标追去，追捕中根据目标位置，或改变轨道平面，或提高或降低轨道高度，逼近目标，最后把目标抓住。

航天飞机首次在太空释放和收回卫星成功说明，为了营救、修理或使损坏的卫星恢复工作，航天飞机可以把它们从浩瀚的太空中抓来，带回地面，

使它们“死而复活”。

在未来空间战中，航天飞机除带武器参战外，它灵巧的机械臂，还可以把敌方的“间谍”——侦察卫星抓来，带回地面“审讯”，因此，不能忽视航天飞机的军事用途。

太空修理卫星　　自１９５７年前苏联发射世界上第一颗人造卫星以来，各国已向太空发射了数千颗人造卫星，然而“病”者甚多。１９８４年世界上第一个为卫星“治病”的“医生”出现了，它就是“挑战者”号航天飞机。

１９８４年４月６日，“挑战者”号航天飞机载着５名机组人员从美国卡纳维拉尔角腾空而起，奉命修复“太阳活动峰年观测卫星”。这颗卫星是１９８０年发射的，用于在太阳活动峰年测定太阳耀斑数据，仅使用９个月，就“卧”

床休息，不能正常工作了。

起飞４５分钟后，“挑战者”号航天飞机就飞达与“太阳活动峰年观测卫星”相接近的高度。４月８日，航天飞机驶至距卫星６０米处，并逐渐接近至１２米处，宇航员纳尔逊带一具捕捉装置离开航天飞机作太空行走捕捉卫星，

由于捕捉装置难以咬紧卫星突起部分，未能成功。接着宇航员哈特操纵长达１５米的机械臂去抓卫星，尝试４次均未奏效。４月１０日，当卫星处于良好状态时，宇航员操纵着长长的机械臂，慢慢插入卫星两块太阳帆板之间，终于