飞船与空间站对接原理

1. 飞船与空间站对接原理

 飞船与空间站对接原理
                    飞船与空间站对接原理，空间交会与对接是载人航天活动的三大基本技术之一。 航天器之间的空间交会对接技术很复杂。只有掌握它们，人类才能自由出入太。飞船与空间站对接原理。
  飞船与空间站对接原理1  空间交会与对接技术是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术。广泛用于空间站、空间实验室、空间通信和遥感平台等大型空间设施在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等领域。
   意义 
  空间交会与对接是载人航天活动的三大基本技术之一。所谓三大基本技术就是载人航天器的成功发射和航天员安全返回技术、空间出舱活动技术和空间交会对接技术。只有掌握它们，人类才能自由出入太空，更有效地开发宇宙资源。对于国家来说，还能独立、平等地参加国际合作。
  在突破并掌握了载人航天的基本技术之后，宇宙飞船的主要用途就是为空间站和月球基地等接送航天员和物资。在航天领域专家常说的一句话是：“造船为建站，建站为应用。”至今发射的宇宙飞船大多是作为空间站的天地往返交通工具和长期停靠在空间站上的救生艇。为了实现宇宙飞船的运输功能，就必须攻克两项关键技术，那就是宇宙飞船与空间站的空间交会技术与对接技术，主要设备是交会测量系统和对接机构。
    
  航天器之间的空间交会对接技术很复杂。在国外载人航天活动早期，航天器之间的空间交会对接过程中经常发生故障与事故，即使在1997年，俄罗斯的两个航天器还发生过一次重大的空间交会对接事故——“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站相撞，使“和平”号空间站上的“光谱”号舱被迫关闭，部分氧气泄漏，动力系统也受到影响。
  通过多年的努力，目前美国和苏联/俄罗斯已完全掌握了在地面支持下的载人交会与对接技术。尤其是苏联/俄罗斯在掌握了空间交会与对接技术以后，先后利用飞船的运输能力发展了几代载人空间站，在空间交会与对接等方面一直占据着技术优势。
  虽然起步较晚，但欧洲、日本等国家在空间交会与对接研究方面已取得长足进步，特别是某些单项技术和设备，如地面仿真、对接敏感器等，都取得了惊人的进步。日本曾于1998年通过两颗卫星成功进行了无人交会与对接在轨试验，2009年又用首个H2转移飞行器实现了与国际空间站的交会对接。欧洲也在2008年用首个自动转移飞行器实现了与国际空间站的交会对接。
   技术概述 
  在空间交会与对接的两个航天器中，一个称目标航天器，一般是空间站或其他的大型航天器，是准备对接的目标；另一个称追踪航天器，一般是地面发射的宇宙飞船、航天飞机等，是与目标航天器对接的对象。对接对象也可以是太空中失控的或出现故障的航天器。追踪航天器从发射入轨到最后与目标航天器完成刚性连接，整个过程大致可分为地面导引、自动寻的、最后逼近、对接合拢四个阶段。
  航天器之间在空间进行对接时要先交会，即相互接近，它是一个航天器接近另一个航天器的过程。具体地说，就是在太空飞行中，两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达空间同一位置的过程。美国和苏联/俄罗斯曾使用过三种交会的方法，即相切法、共椭圆法和第一远地点法。它们细说起来一言难尽，但都是利用两个航天器的不同高度和霍曼变轨原理，使追踪航天器以不同的速度移向目标航天器。
    
  两个航天器交会后要调整各自的位置，使两个航天器之间逐步达到零距离，最终启动对接机构实现对接，在机械上联成一体，形成更大的航天器复合体。实现交会与对接是由交会与对接系统完成的，它通常包括跟踪测量系统、姿态与轨道控制系统、对接机构机械系统等。两个航天器在太空进行对接时，其初始条件是两者保持对接机构的同轴接近方式和确定的'纵向速度，以及在其他线坐标和角坐标上的速度为零。但两个航天器之间的实际相对运动参数总是有偏差。一般情况下，两个航天器之间的相对位置及其平动速度通常是靠主动航天器运动控制系统和两个航天器的定向与稳定系统来维持，前者适用于控制质心的平动运动，后者适用于控制绕质心的转动运动。
  总之，空间交会与对接过程一般是首先由地面发射追踪航天器，由地面控制，使它按比目标航天器稍微低一点的圆轨道运行；接着，通过霍曼变轨，使其进入与目标航天器高度基本一致的轨道，并与目标航天器建立通信关系；接着，追踪航天器调整自己与目标航天器的相对距离和姿态，向目标航天器靠近；最后当两个航天器的距离为零时，完成对接合拢操作，结束对接过程。
  飞船与空间站对接原理2  因为在飞船上一般都配有相对位置的导航系统，而它的核心就是Lider（激光测距），也叫做激光雷达，（做房屋设计的朋友应该都知道有一个测距仪就是和这个原理一样，只不过Lider更加的复杂一些），Lider一般由激光发射器和探测器组成。
    
  Lider（激光测距）
    
  当探测前方物体时， Lider首先会发出一束激光，激光频率一般在可见光之外，当激光打到物体上时会被反射回来，被探测器捕捉到，从这个过程中我们可以获得两个数据，一个是距离信息，这可以是我们测算出飞船和空间站之间的时间间隔，激光所走的路程就是光速乘以时间，C*T，这样一来一回，前方物体的距离就是C*T÷2，当然这是理想的情况下。
    
  而实际情况下，激光并不是发射出去之后就反射回来的，因为只有在物体的表面是完美镜面，以及和发射的激光垂直的时候，才有可能，现实中物体表面会有极细微的凹凸不平光线产生漫反射，所以只有其中少部分的光会反射回来。
  所以，我们能得到的第二个信息就是反射光的强度，当飞船接近空间站时，会不断的在一个类似于圆锥形的范围内发射激光，探测前方视野范围内物体每个点的距离和光的强度，当图像上的颜色越接近白色时，就说明光越强，反之就会变弱，而且距离图像是由一系列的点组成的，因为这样就可以形成一个前方物体的3D信息，这样的情况下飞船就可以根据这两种数据来分析空间站的位置。
  为了更加的准确，空间站还做了一些特别的处理，帮助飞船定位，首先是三个回射器，供飞船在远距离定位空间站，每个器的内部分布了7个直角反射镜，直角反射镜由3个互相垂直的镜面组成，无论光线从哪个方向射来，都会经过三次反射，按照原来的方向反射回去，如此一来就减少了散射，所以这三个位置的光强会特别强。
    
  回射器在现实中已经有很多应用，比如自行车尾部的反射灯。
    
  三处回射器，一个呈45度朝向上方,一个朝向下方，另一个朝向前方，三个回射器的位置也是事先约定好的，空间站还在中距离和近距离为飞船准备了两组反光点，每组反光点都按固定的位置摆放，有些反光点会突出出来，帮助飞船定位三维坐标，根据Lider传感器的数据，飞船会从光强图像中定位出强度最强的几个反光点，再配合距离信息，就可以精准计算出空间站的坐标系，和飞船自己的坐标系进行比较后，就可以进行姿态调整了。
    
  而且航天飞船和空间站对接可以说是航天最神秘的技术之一，特别是现代的对接技术已经是完全自动的了。
  而目前为止世界上最标准的对接技术就是以美国和俄罗斯的为主，我们以国际空间站为例，国际空间站有两种对接接口
    
  虽说是国际标准，但主要用来对接美国NASA的飞船，在空间站的另一头则有三个俄罗斯飞船的对接接口，遵守的是俄罗斯对接标准——SSVP。
  而我国的对接方式是和美国有点类似，不过有一点区别就是，我国在对接的时候，是先进行校准然后在进行对接的。

2. 飞船为什么要和空间站对接

因为飞船或空间站在发射的时候，其大小、直径、重量都不会太大，宇航员要长期驻留太空，就必须具备物资运送的能力，所以就需要货运飞船与空间站进行太空对接，以此来保证物资充足。
太空对接技术促进了国际载人航天活动。1975年7月15日，美、苏两国按协定各发一艘载人飞船，它们在太空实现了对接，进行了联合试验飞行，美国是用阿波罗18号飞船，苏联用的是联盟19号飞船。由于两国飞船结构与体制不一致，所以要解决许多技术的难题。

3. 宇宙飞船是如何在太空中进行对接的？

宇宙飞船和绕地球运转的国际空间站是如何对接的？这段来自空间站的第一视角录像，就完美展示了联盟号飞船是怎样在太空和飞船对接的

4. 宇宙飞船是怎样在空中成功对接的？

1966年3月16日，美国的“阿吉纳”8号无人飞船和“双子星座”8号载人飞船对接取得成功。这是人类历史上两个飞行器最先在宇宙中对接成功。
宇宙飞船在宇宙中只能按既定的轨道运行，一旦进入轨道，飞船不烧燃料而是靠惯性飞行的。如果没有多余的燃料，宇航员本领再大也无法对它发号施令，想改变一点轨道或调整一下速度都是不可能的。要使两个飞行器在宇宙中会合对接，就要求人能对飞船操纵自如。
“双子星座”计划是阿波罗工程的第二阶段，从1965年3月到1966年11月，“双子星座”共进行了10次载人飞行，累计40天9小时53分，主要任务是在轨道上进行手控操纵机动飞机、会合对接及宇航员的舱外活动，为载人登月做技术上的准备。
美国在进行了地面试验和不载人飞行后，“双子星座”3号由“大力神”火箭发射，进行首次载人飞行。指令长格里索姆和驾驶员约翰?扬，在绕轨三圈飞行中，用手动操纵完成了飞船上下、左右、前后及变轨道的机动飞行。1965年6月3日，“双子星座”4号驾驶员怀特还进行了太空行走。“双子星座”7号先于6号发射。当两者相距30厘米时，实现了宇宙飞船的首次会合。
1966年3月16日，“双子星座”8号在轨道上与“阿吉纳”8号无人飞船相距几百米时，宇航员阿姆斯特朗和斯科特启动姿态控制和微进发动机，向无人飞船慢慢逼近。“双子星座”8号的对接杆插入无人飞船的锥形连接锁孔中，两艘飞船就像两节火车车厢一样牢固地连接在一起，对接取得了成功。此后，又连续进行了4次会合对接试验，其中3次获得成功，解决了会合对接中的重大技术问颢。

5. 宇宙飞船和空间站是怎样的？

随着人造卫星上天，空间科学技术已经广泛用于军事、国民经济和科学研究的许多方面，人类活动开始进入广阔无垠的宇宙空间，从而使地理学、天文学和其他一些科学的面貌产生重大改变，并把气象观测、资源考察、环境监视和地图测绘等工作，提高到集中的自动化水平，还引起了通讯电视广播技术的根本性改革。


要发射载人宇宙飞船上天，必须解决许多极其复杂的技术问题和宇宙医学一生物学等问题。首先是制成高度完善和威力强大的火箭，把宇宙飞船送人轨道。其次还必须解决宇宙飞船安全而准确地返回地面的问题。要做到这一点，需要高度精密的控制系统，优良的制动火箭发动机和其他制动装置，保证宇宙飞船头部在通过稠密大气层产生高达数千度高温情况下不致烧毁。为了保证人在宇宙中的生存和活动，宇宙飞船舱中要创设同地面上基本相同的空气、温度、气压、湿度等条件，解决同地面上的无线电联系等。同时，宇宙飞船必须携带大量的科学考察仪器、制导装置以及安全降落系统等。另外还要对宇宙医学一生物学问题进行研究，证明乘宇宙飞船飞行对人体无害。为了解决这些问题，需要物理学、化学、数学、力学、电子学、无线电技术、冶金、仪器制造、自动化和遥控机械学、天文学、生物学、生物化学等许多重要学科提供最新科技成果。载人宇宙飞船的发射成功，说明这些问题实际上已经解决了。


是不是任何人都能乘宇宙飞船遨游太空呢？不是的，是有条件的。一是身体要能适应空间飞行，二是要具备专门的知识和技能。为此，人员需经过选拔，并进行专门训练。我们知道，在火箭起飞的时候，加速度很大，人的体重相当于在地面重量的九倍，甚至更大一些，这称为“超重”现象，同时震动也很大；而在几分钟后进入轨道人又变得没有重量了，即进入“失重”状态，而人就飘浮起来了。因此，宇航员要在离心机上进行超重训练，在震动台上进行震动训练，在飞机上进行失重状态下生活和工作的训练等。为了保证宇航员的安全，宇航员要穿上特制的宇宙服，一方面可以防止宇宙线的辐射，另一方面可以密封起来，保证人体生存所需的温度、气压、氧气等。否则人们到达17千米以上的高空时，空气压力只有地面大气压力的十分之一，人体内的水在37℃（体温）左右就会沸腾。由于全身血液沸腾，人会立刻死亡。另外，一般人只能经受住3～5倍的体重突增，当加速度很大时，假设加速作用的方向是从脚到头，就可能使身体下部积存大量血液，而上部特别是头部的血液不足，中枢神经机能受到破坏，甚至失去知觉。如果加速作用的方向与人体垂直（即人体平卧上升），情况就会好得多。穿上特制的宇宙服时，血液不会在身体各部分积存，也就不会突然从头部流到脚部去，人们就可能忍受体重突增十几倍的变化。为了节省燃料而减轻负载，还要有特制的宇航食品和生活设备。例如空气调节设备，可以把带上去的液体氧放出来供宇航员吸人，同时用化学药品把呼出来的碳酸气和水蒸气吸收掉，并把其中未用掉的氧气放出来，这样就充分利用了氧气。


人们乘坐宇宙飞船到星际空间的第一站——绕地飞行的轨道空间站进行航行后，身体情况有什么变化呢？据报道，前苏联“联盟26”从1977年12月到1978年3月16日止，与“礼炮6”刘接飞行％天后返回地面。检查宇航员的身体情况表明，在三个多月空间失重条件下的飞行中，宇航员的体重减轻了5千克，身高却增长了3厘米，但机体并未发生什么变化。在空间站头几天，宇航员还不适应空间飞行环境，还得互相扶持，在站内总是爱躺着。过了几天，在生理上、心理上便适应了空间飞行。返回地面后，宇航员又不能马上适应地面环境，虽然宇航员不感到劳累，但自觉似乎处于空间，所以仍要做空间体育活动，几天后才适应地面环境。


自从1960年发射宇宙飞船以后，每年都发射数颗载人或不载人的宇宙飞船和空间站，进行各种试验和观测工作。例如，美国在1973年5月14日发射的宇宙空间站“天空实验室-1”，计划前后接待三批宇航员，共9名；载人飞行140天，携带58种科学仪器，进行440个项目的研究。至1973年5月25日发射了宇宙飞船“天空实验室-2”，与“天空实验室-1”对接，第一批3名宇航员在上面进行了工作，对它发生的故障进行检修，同时进行既定的科学技术研究和实验，在空间飞行28天50分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。1973年7月28日又发射了宇宙飞船“天空实验室-3”与“天空实验室-1”对接，第二批3名宇航员在上面进行了医学试验、地球资源探测及太阳观测，记录到近百次太阳爆发。“天空实验室-3”的形状、重量同“天空实验室-2”一样，在空间飞行59天11小时9分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。到1973年11月16日发射了宇宙飞船“天空实验室-4”，与“天空实验室-1”对接，第三批3名宇航员在上面进行了太阳和彗星观测、地球资源探测等。“天空实验室-4”的形状也同“天空实验室-2”一样。在空间飞行84天1小时16分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。这样，到1974年2月8日为止，“天空实验室”的三批宇航员共171天的宇宙飞行宣告结束。他们在“空间实验室”上和地面保持电视和电话联系，进行医学考察共花费855小时（原计划是700小时）；技术试验294项（原计划是264项）：材料考察研究32项（原计划是10项）；天体物理研究412项（原计划是168项）；第三批宇航员最重要的成果是在失重条件下飞行84天，返航时和返航后健康情况比前两批宇航员还要好。另外，第三批宇航员返航前还借助“阿波罗”发动机提高了“天空实验室-1”的远地点，以延长它的轨道寿命，同时把蓄电池放了电。


由于“天空实验室-1”这个空间站没有携带一种火箭发动机，使它能在寿命结束时按指令陨落到指定的公海，所以人们担心，如果任它自行陨落，那么这个重达82吨的庞然大物就有可能坠落在居民区。为此，自1976年以来，美国宇航局一直在研究如何复活“天空实验室-1”，以便再次使用它以及避免坠人居民区。“天空实验室-1”失去控制后以大约每5分一转的速度绕它的纵轴做慢滚动飞行，如不采取有效措施，改变它的姿态，将由于受太阳黑子活动的影响，大气阻力增大，预计会提前坠入地面。1978年4月底，地面控制人员已对“天空实验室-1”的各主要系统做了复活试验。发现？天空实验室-1”密封舱的主次冷却回路系统、望远镜装置的遥测系统、密封舱及望远镜的蓄电池系统还能正常工作。到6月初采取了第一步措施，向“天空实验室-1”发了指令，首先复活姿控系统的推力器，使它的多用途对接装置朝着飞行方向，而它的纵轴平行于地球表面，然后再用“天空实验室-1”的两台控制力矩陀螺继续保持上述姿态，因这种姿态的大气阻力最小，所以能达到延长寿命的目的。然后计划从航天飞机发射一艘叫做遥控操作系统的遥控飞行器，与“天空实验室-1”对接，并利用遥控飞行器的推进系统把天空实验室推向更高轨道，以备再用，或者使它安全坠人公海。但此计划未付诸实施，“天空实验室-1”终于在1979年7月12日凌晨坠人南印度洋至澳大利亚一带。


前苏联在发射的一系列“联盟”号宇宙飞船和“礼炮”号空间站上还进行了频繁的军事活动。如在“礼炮”号空间站上用旋转焦距为10米的所谓太阳望远镜，对地面进行照相侦察，其分辨率可达30～50厘米。1977年9月27日发射的“礼炮6”空间站，其前后有两个对接装置，因此可以有两艘“联盟”号飞船和它对接飞行，1978年2月X日曾首次与运输飞船“进步1”号对接，形成了一列中间大两头细的所谓“空间列车”飞行。在“礼炮6”号与“联盟26”、“联盟27”、“联盟28”、“联盟29”、“联盟30”和“进步1”号对接后，宇航员在“礼炮”站上进行了对地拍照、天文观测、空间材料制造和生物医学实验等活动。完成任务后“联盟”号飞船脱离“礼炮”号空间站而返回地面。


宇宙飞船不断向自动化、多用途、低费用方面发展，以形成空间运输系统，世界各国正加快其发展速度。上面所说前苏联的“进步1”号就是这种空间运输船，专门为“礼炮6”空间站运送燃料、各种货物、科学研究和实验装置及材料、宇航员生活用品等。“进步广号”运输船长8米，直径2.2米，装载总重7020千克，其中供应品占2300千克（燃料1000千克、净货重1300千克），由货运舱、燃料舱和工作舱三部分组成，与“礼炮6”对接后，用一个星期时间卸下运去的物品和燃料。由地面进行遥控，一旦卸完货便装上废品，与工作舱自行分离、降轨，使之坠人太平洋上空大气中予以烧毁。前面提及的航天飞机，将是美国主要的空间运输系统。航天飞机由两枚捆绑式固体助推火箭发射。当这两枚固体火箭的燃料耗尽后，它们将抛回地面以备再用。而后航天飞机将由一个大型液体燃料火箭送人轨道。这时，燃料箱即被抛掉；航天飞机完成任务后，便像飞机一样返回地面。其外形也像飞机，所以称为航天飞机。其优点在于它的核心部分——轨道器能够回收并重复使用。美国计划研制5架航天飞机轨道器，每架可重复使用100多次。第一架航天飞机轨道器从1977年2月开始进行低空飞行试验。航天飞机有两种工作方式。在出击式飞行方式时，实验设备安装在轨道器货舱内，工作3～30天后返回地面。轨道器货舱长18.3米，直径4.6米，最大载重30吨，轨道器载荷包括一组密封舱和一些外部仪器架。在密封舱内，宇航员能较舒适地工作。在外部仪器架上，能装载可暴露于空间环境中的仪器。采用第二种方式时，航天飞机把其他的宇宙飞行器带到空间，并发放到预定的轨道上，即通过遥控操作系统把卫星从货舱仪器架中取出送人预定轨道。或根据需要对宇宙飞行器进行检修，即与原来在天上自由飞行的飞行器会合，遥控操作系统将其收回到货舱内进行检修，必要时还可以运回地球进行大修。


随着宇宙飞船和空间站的发展，空间载人飞行从80年代开始趋向正常化，人们的空间活动将频繁起来。我国为实现四个现代化，也将加速发展动载系列，研制发射多种科学卫星与应用卫星，积极进行发射空间实验舱和宇宙探测器的研究。宇宙飞船和空间站可作为空间实验室，或把宇宙飞船和空间站外部空间作为实验场，探测重力波，验证相对论，研究等离子体物理，还可利用低重力、超低温和真空环境进行物理、化学、材料学、流体力学、生物制品等试验，并提供空间材料加工和药的研究。因此，空间科学技术的发展，将使人类社会出现根本性的变革。

6. 宇宙飞船是如何在太空中进行对接的？

宇宙飞船在太空中进行对接利用了速度。【摘要】
宇宙飞船是如何在太空中进行对接的？【提问】
宇宙飞船在太空中进行对接利用了速度。【回答】
首先宇宙飞船要拜托万有引力的影响，就只能通过加速度。只要宇宙飞船在地球上面做加速运动，当它的速度达到一定的标准以后就可以停止持续加力了，那么宇宙飞船就会保持的速度的惯性直接被甩出地球，紧接着宇宙飞船在太空中就还是要依靠着速度来进行对接【回答】
一般在太空周宇宙飞船需要跟航空器进行对接，但是航空器在太空中是相对静止的状态或者有自己的运行速度，那么宇宙飞船就需要进入特定的轨道，然后依靠着方向和速度的控制，尽量保证跟航天器同样的速度，这样才能保证宇宙飞船在跟航天器对接的时候可以顺利的进行【回答】
不会因为宇宙飞船跟航天器存在速度的差异而发生碰撞，这样的碰撞在太空中是比较危险的，因此对于宇宙飞船的速度的控制就非常的重要，当宇宙飞船跟航天器对接紧密以后，这个时候宇宙飞船才可以进入到正常的轨道，才能继续完成在太空中的任务。

等到宇宙飞船要回到地球的时候，这个时候也是需要利用速度然后把宇宙飞船再推到指定的轨道，这个时候宇宙飞船还是要用高速离开太空，然后冲到地球上，在这个过程中跟地球到太空的过程是相反的，宇宙飞船需要利用一个反向的推力，把宇宙飞船推回到地球上指定的轨道。【回答】
所以宇宙飞船在太空中的运行其实都是对于速度有很高的要求，而这个速度就需要依靠燃料产生的推力来进行。经常看到宇宙飞船发射的时候，下面就会爆出熊熊火焰，其实就是利用热能产生一个巨大的推力，来把宇宙飞船推入到太空中。【回答】

7. 宇宙飞船和空间站是怎样的？

随着人造卫星上天，空间科学技术已经广泛用于军事、国民经济和科学研究的许多方面，人类活动开始进入广阔无垠的宇宙空间，从而使地理学、天文学和其他一些科学的面貌产生重大改变，并把气象观测、资源考察、环境监视和地图测绘等工作，提高到集中的自动化水平，还引起了通讯电视广播技术的根本性改革。
要发射载人宇宙飞船上天，必须解决许多极其复杂的技术问题和宇宙医学一生物学等问题。首先是制成高度完善和威力强大的火箭，把宇宙飞船送人轨道。其次还必须解决宇宙飞船安全而准确地返回地面的问题。要做到这一点，需要高度精密的控制系统，优良的制动火箭发动机和其他制动装置，保证宇宙飞船头部在通过稠密大气层产生高达数千度高温情况下不致烧毁。为了保证人在宇宙中的生存和活动，宇宙飞船舱中要创设同地面上基本相同的空气、温度、气压、湿度等条件，解决同地面上的无线电联系等。同时，宇宙飞船必须携带大量的科学考察仪器、制导装置以及安全降落系统等。另外还要对宇宙医学一生物学问题进行研究，证明乘宇宙飞船飞行对人体无害。为了解决这些问题，需要物理学、化学、数学、力学、电子学、无线电技术、冶金、仪器制造、自动化和遥控机械学、天文学、生物学、生物化学等许多重要学科提供最新科技成果。载人宇宙飞船的发射成功，说明这些问题实际上已经解决了。
是不是任何人都能乘宇宙飞船遨游太空呢？不是的，是有条件的。一是身体要能适应空间飞行，二是要具备专门的知识和技能。为此，人员需经过选拔，并进行专门训练。我们知道，在火箭起飞的时候，加速度很大，人的体重相当于在地面重量的九倍，甚至更大一些，这称为“超重”现象，同时震动也很大；而在几分钟后进入轨道人又变得没有重量了，即进入“失重”状态，而人就飘浮起来了。因此，宇航员要在离心机上进行超重训练，在震动台上进行震动训练，在飞机上进行失重状态下生活和工作的训练等。为了保证宇航员的安全，宇航员要穿上特制的宇宙服，一方面可以防止宇宙线的辐射，另一方面可以密封起来，保证人体生存所需的温度、气压、氧气等。否则人们到达17千米以上的高空时，空气压力只有地面大气压力的十分之一，人体内的水在37℃（体温）左右就会沸腾。由于全身血液沸腾，人会立刻死亡。另外，一般人只能经受住3～5倍的体重突增，当加速度很大时，假设加速作用的方向是从脚到头，就可能使身体下部积存大量血液，而上部特别是头部的血液不足，中枢神经机能受到破坏，甚至失去知觉。如果加速作用的方向与人体垂直（即人体平卧上升），情况就会好得多。穿上特制的宇宙服时，血液不会在身体各部分积存，也就不会突然从头部流到脚部去，人们就可能忍受体重突增十几倍的变化。为了节省燃料而减轻负载，还要有特制的宇航食品和生活设备。例如空气调节设备，可以把带上去的液体氧放出来供宇航员吸人，同时用化学药品把呼出来的碳酸气和水蒸气吸收掉，并把其中未用掉的氧气放出来，这样就充分利用了氧气。
人们乘坐宇宙飞船到星际空间的第一站——绕地飞行的轨道空间站进行航行后，身体情况有什么变化呢？据报道，前苏联“联盟26”从1977年12月到1978年3月16日止，与“礼炮6”刘接飞行％天后返回地面。检查宇航员的身体情况表明，在三个多月空间失重条件下的飞行中，宇航员的体重减轻了5千克，身高却增长了3厘米，但机体并未发生什么变化。在空间站头几天，宇航员还不适应空间飞行环境，还得互相扶持，在站内总是爱躺着。过了几天，在生理上、心理上便适应了空间飞行。返回地面后，宇航员又不能马上适应地面环境，虽然宇航员不感到劳累，但自觉似乎处于空间，所以仍要做空间体育活动，几天后才适应地面环境。
自从1960年发射宇宙飞船以后，每年都发射数颗载人或不载人的宇宙飞船和空间站，进行各种试验和观测工作。例如，美国在1973年5月14日发射的宇宙空间站“天空实验室-1”，计划前后接待三批宇航员，共9名；载人飞行140天，携带58种科学仪器，进行440个项目的研究。至1973年5月25日发射了宇宙飞船“天空实验室-2”，与“天空实验室-1”对接，第一批3名宇航员在上面进行了工作，对它发生的故障进行检修，同时进行既定的科学技术研究和实验，在空间飞行28天50分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。1973年7月28日又发射了宇宙飞船“天空实验室-3”与“天空实验室-1”对接，第二批3名宇航员在上面进行了医学试验、地球资源探测及太阳观测，记录到近百次太阳爆发。“天空实验室-3”的形状、重量同“天空实验室-2”一样，在空间飞行59天11小时9分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。到1973年11月16日发射了宇宙飞船“天空实验室-4”，与“天空实验室-1”对接，第三批3名宇航员在上面进行了太阳和彗星观测、地球资源探测等。“天空实验室-4”的形状也同“天空实验室-2”一样。在空间飞行84天1小时16分后脱离“天空实验室-1”而返回地面。这样，到1974年2月8日为止，“天空实验室”的三批宇航员共171天的宇宙飞行宣告结束。他们在“空间实验室”上和地面保持电视和电话联系，进行医学考察共花费855小时（原计划是700小时）；技术试验294项（原计划是264项）：材料考察研究32项（原计划是10项）；天体物理研究412项（原计划是168项）；第三批宇航员最重要的成果是在失重条件下飞行84天，返航时和返航后健康情况比前两批宇航员还要好。另外，第三批宇航员返航前还借助“阿波罗”发动机提高了“天空实验室-1”的远地点，以延长它的轨道寿命，同时把蓄电池放了电。
由于“天空实验室-1”这个空间站没有携带一种火箭发动机，使它能在寿命结束时按指令陨落到指定的公海，所以人们担心，如果任它自行陨落，那么这个重达82吨的庞然大物就有可能坠落在居民区。为此，自1976年以来，美国宇航局一直在研究如何复活“天空实验室-1”，以便再次使用它以及避免坠人居民区。“天空实验室-1”失去控制后以大约每5分一转的速度绕它的纵轴做慢滚动飞行，如不采取有效措施，改变它的姿态，将由于受太阳黑子活动的影响，大气阻力增大，预计会提前坠入地面。1978年4月底，地面控制人员已对“天空实验室-1”的各主要系统做了复活试验。发现？天空实验室-1”密封舱的主次冷却回路系统、望远镜装置的遥测系统、密封舱及望远镜的蓄电池系统还能正常工作。到6月初采取了第一步措施，向“天空实验室-1”发了指令，首先复活姿控系统的推力器，使它的多用途对接装置朝着飞行方向，而它的纵轴平行于地球表面，然后再用“天空实验室-1”的两台控制力矩陀螺继续保持上述姿态，因这种姿态的大气阻力最小，所以能达到延长寿命的目的。然后计划从航天飞机发射一艘叫做遥控操作系统的遥控飞行器，与“天空实验室-1”对接，并利用遥控飞行器的推进系统把天空实验室推向更高轨道，以备再用，或者使它安全坠人公海。但此计划未付诸实施，“天空实验室-1”终于在1979年7月12日凌晨坠人南印度洋至澳大利亚一带。
前苏联在发射的一系列“联盟”号宇宙飞船和“礼炮”号空间站上还进行了频繁的军事活动。如在“礼炮”号空间站上用旋转焦距为10米的所谓太阳望远镜，对地面进行照相侦察，其分辨率可达30～50厘米。1977年9月27日发射的“礼炮6”空间站，其前后有两个对接装置，因此可以有两艘“联盟”号飞船和它对接飞行，1978年2月X日曾首次与运输飞船“进步1”号对接，形成了一列中间大两头细的所谓“空间列车”飞行。在“礼炮6”号与“联盟26”、“联盟27”、“联盟28”、“联盟29”、“联盟30”和“进步1”号对接后，宇航员在“礼炮”站上进行了对地拍照、天文观测、空间材料制造和生物医学实验等活动。完成任务后“联盟”号飞船脱离“礼炮”号空间站而返回地面。
宇宙飞船不断向自动化、多用途、低费用方面发展，以形成空间运输系统，世界各国正加快其发展速度。上面所说前苏联的“进步1”号就是这种空间运输船，专门为“礼炮6”空间站运送燃料、各种货物、科学研究和实验装置及材料、宇航员生活用品等。“进步广号”运输船长8米，直径2.2米，装载总重7020千克，其中供应品占2300千克（燃料1000千克、净货重1300千克），由货运舱、燃料舱和工作舱三部分组成，与“礼炮6”对接后，用一个星期时间卸下运去的物品和燃料。由地面进行遥控，一旦卸完货便装上废品，与工作舱自行分离、降轨，使之坠人太平洋上空大气中予以烧毁。前面提及的航天飞机，将是美国主要的空间运输系统。航天飞机由两枚捆绑式固体助推火箭发射。当这两枚固体火箭的燃料耗尽后，它们将抛回地面以备再用。而后航天飞机将由一个大型液体燃料火箭送人轨道。这时，燃料箱即被抛掉；航天飞机完成任务后，便像飞机一样返回地面。其外形也像飞机，所以称为航天飞机。其优点在于它的核心部分——轨道器能够回收并重复使用。美国计划研制5架航天飞机轨道器，每架可重复使用100多次。第一架航天飞机轨道器从1977年2月开始进行低空飞行试验。航天飞机有两种工作方式。在出击式飞行方式时，实验设备安装在轨道器货舱内，工作3～30天后返回地面。轨道器货舱长18.3米，直径4.6米，最大载重30吨，轨道器载荷包括一组密封舱和一些外部仪器架。在密封舱内，宇航员能较舒适地工作。在外部仪器架上，能装载可暴露于空间环境中的仪器。采用第二种方式时，航天飞机把其他的宇宙飞行器带到空间，并发放到预定的轨道上，即通过遥控操作系统把卫星从货舱仪器架中取出送人预定轨道。或根据需要对宇宙飞行器进行检修，即与原来在天上自由飞行的飞行器会合，遥控操作系统将其收回到货舱内进行检修，必要时还可以运回地球进行大修。
随着宇宙飞船和空间站的发展，空间载人飞行从80年代开始趋向正常化，人们的空间活动将频繁起来。我国为实现四个现代化，也将加速发展动载系列，研制发射多种科学卫星与应用卫星，积极进行发射空间实验舱和宇宙探测器的研究。宇宙飞船和空间站可作为空间实验室，或把宇宙飞船和空间站外部空间作为实验场，探测重力波，验证相对论，研究等离子体物理，还可利用低重力、超低温和真空环境进行物理、化学、材料学、流体力学、生物制品等试验，并提供空间材料加工和药的研究。因此，空间科学技术的发展，将使人类社会出现根本性的变革。

8. 第一个宇宙空间站是怎样建立的？

“联盟1号”失事使苏联的载人宇航推迟了18个月，直到1968年10月26日苏联才发射了1艘新的“联盟号”飞船。
“联盟3号”宇宙飞船由宇航员别列戈沃伊驾驶在轨道上飞行了4个昼夜，然后平安返回地球。在这次飞行中，别列戈沃伊取得的最大成绩是在空间轨道，试图和1架无人驾驶的“联盟2号”飞船对接。别列戈沃伊让他的飞船和“联盟2号”自动接近到相距200米处，然后改用手动操纵系统，使2个飞船靠近到仅数米的距离。
苏联的第一次飞船对接是在1969年1月完成的。弗拉基米尔·沙塔洛夫驾驶的“联盟4号”飞船同“联盟5号”飞船实行了接近和对接。
“联盟5号”上的宇航员阿列克谢·叶利谢耶夫和叶夫根尼·赫鲁诺夫穿上宇宙服进入了“联盟4号”。苏联人把对接后的组合飞船称为“世界上第一个宇宙空间站”。
1969年10月11日、12日、13日，苏联接连3天发射了“联盟6号”、“联盟7号”和“联盟8号”3艘飞船，在轨道上进行了广泛的科学考察，其中包括在真空和失重情况下进行金属焊接的操作试验。此外，这3艘飞船还实行了协调动作的编队飞行。这3艘飞船的发射倾角是一样的，它表明它们是从同一个地点接连3天发射的，这在当时，是在空间技术方面的一个重大突破。
苏联频繁发射“联盟号”宇宙飞船的时候，正是美国实现“阿波罗”登月计划的时候。可以明显感到，苏联正致力于建立太空实验站的试验，太空站的问世已为期不远了。