载人空间飞行国际日｜人类为了“玩转”太空，都搞了哪些大事？
2011年，在苏联宇航员加加林完成太空飞行壮举50周年之际，联合国大会将4月12日定为载人空间飞行国际日，以纪念人类载人航天时代的开始。那么，人类为了“玩转”太空，都搞了哪些大事呢？
01 人造地球卫星，载人航天的先声
人造地球卫星的成功发射，成为载人航天时代来临的先声。1957年10月4日，苏联在拜科努尔发射场成功发射了人类第一颗人造地球卫星——“斯普特尼克一号”。这颗卫星的构造并不复杂，仅有4条天线和2个雷达发射器，以及温度和压力调节装置，其唯一的作用是向地球发送太空中的温度与气压信息。“斯普特尼克一号”直径仅58厘米，但它的成功正式拉开了人类迈入太空时代的序幕。“斯普特尼克一号”在轨工作了22天，于1958年初再入大气层烧毁。
斯普特尼克一号（图片来源：维基百科）
02 东方一号，把人类送上去了！
1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方一号”宇宙飞船进入太空，完成了人类第一次太空飞行的壮举。“东方一号”宇宙飞船由苏联科学家科罗廖夫与克里莫夫设计，包括乘员舱、设备舱与末级火箭等部分，重达6.17吨，其载着加加林绕地球飞行一圈后安全返回地面。从此以后，人类正式进入载人航天时代。
东方一号在轨道上 3D插图（图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
03 你好呀！地球最亲密的“邻居”
1969年7月16日，“阿波罗11号”飞船自美国肯尼迪航天中心升空，飞船上的三名宇航员分别是指令长阿姆斯特朗、指令舱驾驶员柯林斯与登月舱驾驶员奥尔德林。“阿波罗11号”于7月20日在月球表面降落，阿姆斯特朗首先走出飞船，成为第一个在月壤上留下足迹的宇航员，他踏上月球后的第一句话后来广为流传：“这是我个人的一小步，但却是人类的一大步。”
2018年12月8日，我国在西昌卫星发射中心采用“长征三号乙”运载火箭成功将“嫦娥四号”月球探测器送入太空。次年1月3日，经历了长途奔波的“嫦娥四号”降落在月球背面艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑，成为人类第一个在月球背面软着陆的探测器。
2019年1月3日在北京航天飞行控制中心拍摄的降落过程 示意图（图片来源：新华社）
04 空间站，太空中的“大本营”与“中继站”
空间站宛若人类在太空的“家”，既是人类在太空中的大本营，又是人类未来实现载人星际航行的中继站。人类第一个空间站“礼炮一号”由苏联于1971年4月19日发射，其主要由传送舱、主舱、辅助舱、天文台等组成，用于科学实验与天文观测。不过，苏联宇航员进驻“礼炮一号”空间站的过程可谓一波三折。4月23日，“联盟十号”飞船在与空间站对接时发生故障，宇航员无法进入空间站，只能悻悻而归。其后发射的“联盟十一号”飞船虽然成功将三名宇航员送入空间站，但在返回地球时压力阀门被震开，导致宇航员悉数殒命太空。尽管如此，“礼炮一号”依然成为后来人类空间站的基本型。
05 航天飞机，广阔空天任我行
1981年4月12日美国将第一架航天飞机“哥伦比亚号”送入太空，其上搭乘两名宇航员。航天飞机通常包括一个轨道器、一个外挂燃料箱及两个固体助推器，其发射方式和普通载人航天器一致，采用火箭发动机进行垂直发射，而当其从太空返回地面时却可以如飞机一般滑翔降落在跑道上。航天飞机作为人类制造的最复杂的运载工具，在轨道救援、卫星回收与维修、特殊载荷部署等方面创造了无数历史，将人类载人航天带入了一个新的时代。
向太空发射航天飞机（图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
06 载人航天助力擦亮人类在太空中的眼眸
一直以来，受制于大气层及城市烟雾的影响，在地面上很难取得理想的太空观测效果，天文学家们早就梦想冲破地球的束缚，到大气层之外观测浩瀚宇宙。虽然这一设想早在1946年便被提出，但直至1990年4月24日哈勃望远镜的发射才得以梦想成真。哈勃望远镜由“发现者号”航天飞机送入预定轨道，包含光学部分、科学仪器、辅助系统等几部分，主镜口径为2.4米。
哈勃望远镜在地球轨道上（图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
凭借着位于大气层之上的地利优势，哈勃望远镜避免了大气湍流的干扰，性能远远优于地面上的所有光学望远镜，极大地帮助人类拓展了观测宇宙的视野，其发射成功后迅速成为天文观测领域最重要的仪器之一。不过，哈勃望远镜偶尔也会出现故障，这时就需要技术人员上天检修，至今美国已多次派遣宇航员为哈勃望远镜实施维修服务。
07 荧惑“不惑”，火星我们“来啦”！
1996年12月4日，美国的“探路者号”火星探测器携带着“旅居者号”火星车离开地球，浩浩荡荡地向火星进军。经过7个月的漫长跋涉，“探路者号”于1997年7月4日终于抵达火星表面并释放出火星车，开始了人类第一次在火星表面的科学探测。“旅居者号”安装有六个十分灵活的车轮，在崎岖的火星表面上行走毫无压力，它让人类第一次清晰看到火星表面的形貌。火星被视为人类今后最有可能的第二家园，“探路者号”切切实实地帮我们探了前往火星的路。然而，火星距离地球达4亿公里，乘坐飞船往返一次需要近一年时间，人类要想制造出这样的载人飞船，还需许多颠覆性的创新技术。
08 火箭回收，让宇宙航行更廉价！
遨游太空令人神往，但载人航天的发射成本动辄以千万元计算，远非普通人所能承受，这主要是由于运载火箭往往是一次性使用的产品。为降低发射成本，美国太空探索公司进行了多次运载火箭回收修复的尝试，终于在2015年12月22日第一次实现了陆地回收“猎鹰九号”一级火箭。目前，“猎鹰九号”已成为世界上最先进的运载火箭之一，其在结构轻质化、发动机综合性能方面处于很高水平，且部分重复使用率可达80%，有望进一步降低火箭发射成本。
09 去太空旅游！
尽管早在2001年商人丹尼斯·蒂托就成为世界第一位太空游客，但他乘坐的是俄罗斯联邦航天署的飞船，且此后商业太空旅行的发射密度并不高。直到2021年，人们才普遍认为商业太空旅行时代真正来临了。
美国私营公司SpaceX的载人龙飞船在太空中。龙能够携带多达7名乘客往返地球轨道及更远的地方（图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
这一年7月11日，维珍航空创始人理查德·布兰森及其同事乘坐自家公司的小型火箭短暂进入太空，成为第一批采用民用航天器进行商业太空旅行的游客。随后，7月20日，蓝色起源公司创始人杰夫·贝索斯同样乘坐自家公司的火箭进入太空；9月15日，太空探索公司将四名普通旅客送入太空轨道；10月13日，蓝色起源公司将90岁的演员威廉·沙特纳送上太空。
作者：朱磊 南京航空航天大学航空宇航推进理论与工程博士
审核：邓晓涛 中国航发湖南动力机械研究所 高级工程师
出品：科普中国
监制：中国科学技术出版社有限公司、中科数创（北京）数字传媒有限公司
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