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1、航天技术发展史在过去半年中，接连发生了两起重大航天灾难。尽管人们备感痛惜，但这些 挫折并不能阻挡人类进军宇宙的步伐。 既然航天活动风险如此之大，为什么人 类依然不放弃进军宇宙的梦想呢？从长期看，地球的资源是有限的，人类总有一 天必须走出自己的摇篮；从中短期看，航天活动可带来巨大回报，是一个国家综 合国力的体现。进军宇宙是人类现在和未来的一项伟大事业。于是，载人航天成 为现代航天科技发展的重中之重中国载人航天技术的发展及其意义和前景俗话说，天高任鸟飞，海阔凭鱼跃。人类在漫长的社会进步中不断扩展自身的生 存空间。现在，人类的活动范围已经历了从陆地到海洋，从海洋到大气层空间， 再从大气层空间到太空的
2、逐步发展过程。人类活动范围的每一次扩展都是一次伟 大的飞跃。很久以前，人类就有飞出地球、探知太空奥秘和开发宇宙资源的愿望，我国古代的不少神话故事便是突出的反映。最典型的是流传很广的嫦娥奔月，它描写一个叫嫦娥的美女，偷吃了丈夫后羿从西王母那里求得的长生不老的仙药后，身体变 轻飘到月亮上去了。历史上第一个试验乘火箭上天的人是15 世纪中国官员万户。1945年，美国 学者基姆在他的火箭与喷气发动机一书中是这样描写的：万户先做了两个大 风筝，并排装在一把椅子的两边。然后，他在椅子下面捆绑了47 支当时能买到 的最大火箭。准备完毕后，万户坐在椅子当中，然后命其仆人点燃火箭。但是， 随着一声巨响，他消失在
3、火焰和烟雾中，人类首次火箭飞行尝试没有成功。 20世纪80年代，改革开放带来了航天技术的春天。1986 年，中共中央、国务 院批准了高技术研究发展计划（863计划）纲要，把航天技术列为我国高技 术研究发展的重点之一。863高技术航天领域的专家们对我国航天技术未来的 发展进行了深入细致的论证，描绘了我国航天技术发展前景的蓝图，一致认为载 人航天是我国继人造卫星工程之后合乎逻辑的下一步发展目标。1992 年 1 月， 党中央批准研制载人飞船工程。自此，我国的载人航天工程正式启动。1999年 11 月 20 日，我国成功发射了自行研制的第一艘飞船神舟1 号，成为世界上第 三个发射宇宙飞船的国家。此后
4、，又分别把神舟 2、3 和4 号送上九重天。在 1992 年开始研制载人飞船之前，我国863高技术航天领域的专家们曾为研制哪种运 输器这个问题进行了几年的研究，即对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展 航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析，甚至还激烈地争论过。 2003 年10 月15日圆了万户的梦，因为在这一天中国人民期待已久的第一艘载 人飞船神舟5 号顺利升空并安全返回，实现了中华千年飞天的理想。它也打破了 美国和苏联.俄罗斯在这一领域的多年垄断格局，成为世界第 3 个独立自主研制 并发射载人航天器的国家，这对世界载人航天事业的发展和振兴中华会起到巨大 的推动作用。载人航天的
5、重大意义历史上，远洋航海技术的兴起，导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近 代科学的一系列成就，开始了一个全球文明的时代。当代载人航天技术的问世， 则使人类走出地球这一摇篮而到达太空，开始了一个空间文明的新时代。载人航天是航天技术向更高阶段的发展。不过，由于载人航天技术与无人航天 技术有很大差别，主要反映在安全性、复杂性和成本高三个方面，所以从 1961 年第一名航天员上天到现在，它还没有表现出特别明显的用途。但从可以预见的 未来来看，人类现在面临的资源枯竭、人口急增等急待解决的几大问题，只有通 过开放地球、扩大人类生存空间来解决。即使在当代，发展载人航天也可以起到 以下作用：首先，它能体现
6、一个国家综合国力和提升国际威望。因为航天技术的水平与成 就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映。载人航天是航天技术向更高阶 段的发展，载人航天的突破-用本国的载人航天器将航天员送入太空并安全返 回，更是一个国家综合国力强大的标志。发展载人航天需要依靠先进的技术水平、 发达的工业基础和雄厚的经济实力。迄今为止，只有俄罗斯和美国实现了载人航 天。其他拥有一定航天技术基础或较强经济实力的国家，虽欲染指载人航天，但 因力不从心，所以只能求助于与他们合作，出钱出资，用俄、美的载人航天器将 本国航天员送上太空，以图逐步加入世界载人航天俱乐部。邓小平同志曾经说 过：没有两弹一星就没有中国的大国地位。所以
7、，我国航天员进入太空，也能像 上世纪六七十年代我国拥有两弹一星那样，引起全世界注视，提高我国的国际 地位，振奋民族精神，增强全民的凝聚力。其次，它能体现现代科技多个领域的成就，同时又给现代科技各个领域提出新 的发展需求，从而可以大大促进整个科技的发展，并将为培养和造就航天科技人 才作贡献。例如，就载人航天器本身的研制和运行而言，它对通信、遥感、推进、 测量、材料、计算机、系统工程、自动控制、环境控制和生命保障等技术提出了 很高的要求，因而大大推动了这些技术的进步。再有，载人航天的发展能促进太空资源的开发，为地球上的人类造福。载人航 天器所处的高远位置和微重力等特殊环境，可为科研提供一个理想的实
8、验场所， 它在推动生命科学与生物技术、微重力科学与应用等许多方面正发挥着重要作 用，并有望在一些前沿学科上取得突破性进展，为人类带来巨大的效益。一些国 家已经在太空制药、太空育种和太空材料加工等领域取得显著成果，并准备建造 太空工厂，其效率和效益不可限量。另外，地球能容纳的人口是有限的，大约80亿110亿，因此有些人已经开始 研究向外空移民的方案；地球上的能源也日益紧张，那么是否可以到别的星球开 发矿藏呢？这是科学家所关心的一个问题，而且不是天方夜潭，因为类似载人登 月等许多过去可望不可及的神话和幻想，如今有不少都变成了现实。最后，载人航天具有巨大的军事潜力。使用载人航天器可以很好地完成侦察和
9、 监视任务；灵活部署、修理和组装大型军用卫星；安全而连续地指挥和控制地面 军事力量；还能作为特殊武器的试验场。例如，早在1965 年12 月，美国双子 星座7号飞船上的航天员就曾用红外遥感器监视和跟踪了1枚潜射导弹的发射， 所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。第1 次、2 次海湾战期间，和平号 空间站与国际空间站上的航天员对战区进行了大量观测活动，取得了许多有用 的信息。 中国载人航天将实施三步走的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的 基础上，已将首位航天员送入太空，实现了载人航天的历史性突破。然而这只是 第一步。第二步除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外，重点包括出舱活 动、空
10、间交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室，以尽 早建成完整配套的空间工程大系统，解决一定规模的空间应用问题。第三步是建 造更大的长期有人照料的空间站。航空航天技术 为航空航天活动的顺利进行而创立的一系列高级复杂的施工作 业程序。它涉及人力资源配置，设备仪器搭配与安装使用等艰深的学术作业。是 国家，民族，乃至整个人类发展的高度追求。航空航天电子技术 航空航天电子技术(electronics for aeronautics and astronautics)应用于航空工程和航天工程的电子与电磁波理论和技术。在现代航空和航天工 程中电子系统是重要的系统之一。它按功能分为通信、导航、
11、雷达、目标识别、遥测、遥控、遥感、火控、制导 电子对抗等系统。各种系统一般包括飞行器上的电子系统和相应的地面电子系统 两部分，这两部分通过电磁波传输信号合成为一个系统。和这些电子系统有关的 电子理论和技术有通信理论、电磁场理论、电波传播、天线、检测理论和技术、 编码理论和技术、信号处理技术等，而微电子技术和电子计算机技术则是提高各 种电子系统性能的基础。它们的发展使飞行器上的电子系统进一步小型化和具有 实时处理更大量数据的能力，进而使飞机的性能（机动能力、火控能力、全天候 飞行、自动着陆等）大为提高，航天器的功能（科学探测、资源勘测、通信广播、 侦察预警等）日益扩大。一、航空航天飞行器上电子设
12、备的特点是：要求体积小、重量轻和功耗小;能在恶劣的环境条件下工作;高效率、高 可靠和长寿命。在高性能飞机和航天器上，这些要求尤为严格。飞机和航天器的 舱室容积、载重和电源受到严格限制。卫星上设备重量每增加 1 公斤，运载火箭 的发射重量就要增加几百公斤或更多。导弹和航天器要承受严重的冲击过载、强 振动和粒子辐射等。一些航天器的工作时间很长，如静止轨道通信卫星的长达 710年，而深空探测器的工作时间更长。因此，航空航天用的电子元器件要经 过极严格的质量控制和筛选，而电子系统的设计需要充分运用可靠性理论和冗余 技术。二、航空航天电子技术的主要发展方向是：充分利用电子计算机和大规模集成电路，提高航空
13、航天电子系统的综合化、 自动化和智能化水平；提高实时信号处理和数据处理的能力和数据传输的速 率；发展高速率和超高速率的大规模集成电路；发展更高频率波段（毫米波、 红外、光频）的电子技术；发展可靠性更高和寿命更长的各种电子元器件。航空航天基本知识 我们知道，人类的家园是地球，而地球的外面覆盖着一层大气，如果没有水和大 气以及适宜的温度和环境，生物是很难生存的。通常，在人们的眼中，“天”很高，要想冲出厚厚的大气层，进入太空非常非常 困难。其实，与地球相比，大气层是很稀薄的。人们知道，地球的直径大约为12700千米，而大气层的厚度只有100 -800千 米。如果将地球比作一个苹果的话，那么，我们可以
14、把大气层看成是苹果的皮， 可这层“苹果皮”本身却是变化多端的。比如最贴近地球表面的一层，叫作对流层，其高度从海平面起一直到大约11000 米止，其顶界是随纬度、季节等情况而变化的，在赤道地区为17000米，在中 纬度地区（如北京、天津地区）为11000米，在地球两极地区则为7000-8000 米。对流层的主要特点是，空气温度随着高度的增加而降低，因而又称为变温层，平 均而言高度每上升1000米，气温约下降6.5工。与此同时，气压也随高度的增 加而降低。由于地球引力的作用，在 5500米的高度范围内，包含了大气总量的 一半，而整个对流层，大约占了全部大气质量的四分之三。由于几乎所有的水蒸气都集中
15、在这一层大气内，再加上大量的微粒，因而，这里 也是风云变幻最为剧烈的一层。从大约11000米的高度起，直到30500米左右， 其大气温度基本不变，平均保持在-56.5C上下，因此被称为同温层（实际情况 是：在25000 米以下，气温随高度的升高而上升。在同温层顶，气温约升至-43 至-33C）。同温层的气温之所以具有这样的特点，是因为该层大气离地球表面 较远，受地面温度的影响较小，并且其顶部存在着臭氧，能够直接吸收太阳的辐 射热等。同温层所包含的空气质量大约占整个大气的四分之一弱。在这一层大气内，没有 上下对流，只有水平方向的风，所以又叫作平流层。另外，该层大气几乎不存在 水蒸气，基本上没有云
16、、雾、雨、雹等气象变化的现象，这对飞行器的平稳飞行 是非常有利的。不过，由于空气密度很小，飞机在这一高度层上又不适宜机动飞 行。人类的航空活动差不多都集中在对流层和同温层内。为了保证飞机和发动机的工 作效率，飞机飞行的高度一般不超过30 千米的界限。从30 千米到80-100千米的高度范围，被称为中间层。这一层空气的特点是：以 45 千米为界，温度先升后降。由于大量的臭氧存在，其气温先由同温层顶的 -33C提高到17至40C左右；从45千米起，随着高度的升高，气温又开始下 降，一直降低到-65.5C至-113C。中间层的空气已经很稀薄了，其空气质量约只占整个大气层的 1/3000。在80千米高度上，空气的密度只有地面的五万分之一；而在100千米高度上，空气 的密度仅为地面的一千万分之八。由于空气非常稀薄，并且气体开始呈现电离现 象，因此，人们一般把飞行高度达到 80100
