下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，拉开了航天时代的序幕。1961年4月22日，第一位宇航员，前苏联的加加林乘坐“东方—1”宇宙飞船，离开地球，用108分钟遨游太空一圈，开创了人类进入太空的新时代。1969年，人类登上月球，实现了多年的梦想。我国也在1970年4月24日发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红—1号”。如今，太空中已有许许多多的人造卫星、探测器等航天器，各自执行着不同的任务，忠实地为人类服务。太空不再寂寞，月亮不再孤独。人类依靠航天技术了解到许多新知识，也实现了许多原来想做而做不到的事情。
例如，在研究地球周围环境方面，利用人造卫星探测，发现了地球的“辐射带”和“磁层”。在这以前，人们一直以为地球磁场和一个磁棒磁场相似，磁力线以南北磁极连线为轴对称分布，逐渐消失在星际空间。卫星探测结果使人们发现情况并非如此。原来，太阳连续不断地放射的强大粒子流——太阳风，把地球磁场压缩在一个固定的区域内，这个区域叫磁层。磁层像一个头朝太阳的蛋形物，它的外壳叫磁层顶。地球的磁力线被压在壳内。朝向太阳的一面，壳是圆圆的、封闭的；背向太阳的一面，壳拉长了，尾端被打开，磁力线和壳中其他带电粒子一起流出来，延伸到100～200万千米以外。在离地球表面600～60，000千米的空间范围内，地磁场“捕获”住大量来自太阳和星际空间的高能粒子，形成两个“捕获区”，这就是内外辐射带。辐射带中主要是高速运动的电子和质子。内辐射带是美国人范艾伦首先发现的，所以也叫范艾伦辐射带。地球的许多物理现象，如极光，磁暴和气辉等都与辐射带有密切关系。
人造地球卫星还广泛应用于为人类服务的各个领域。它飞得高，居高临下，视野开阔；飞得快，一个半小时就绕地球一圈；运行时间长，能连续工作几周、几个月、甚至几年；不受国界、领空限制，进出自由，畅通无阻。所以，在通信、气象、地球资源勘察等方面为人类做出了巨大贡献。为我国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫星。
在通信卫星出现以前，远距离通信主要依靠短波无线电、海底电缆和地面微波中继站等方式进行。这几种方式固然解决了不少问题，但由于地形、成本或太阳耀斑爆发的干扰等原因，各自受到很多的限制。通信卫星的出现，根本改革了通信技术，可以在广大区域的上空实现耗资少、容量大、稳定可靠的通信。有了通信卫星，地球上的人们可以不受时间、地点的限制，随时打电话、发传真，跨洋传输数据。全世界的人都可以坐在自己家里与美国人同时欣赏奥运100周年时在亚特兰大举行的盛大庆典。同时，通信卫星还开辟了“宇宙医学”的新纪元。在两个城市都建立了卫星收发地面站后，就可以通过卫星电视进行疑难病症的会诊和讨论，播放临床典型手术示范，发送心电图、脑电图等资料，进行迅速、准确、高水平的国际通信医疗。
气象卫星的发展有一段曲折的过程。因为天气变化发生在较低的大气层内，卫星轨道高度远远超过天气变化的实际区域，所以科学家们不相信卫星能拍摄到详细的云图，也不相信卫星能探测出瞬息万变的天气。然而，试一试的想法还是驱使人们发射了气象卫星。开头几次虽然失败了，但不懈的努力终于获得了成功，开创了卫星气象学。这就是利用气象卫星云图及各种资料来分析天气变化，并准确地预报天气。现在地球上空已有几十颗气象卫星在工作。它们不仅能提供日常天气预报需要的云图和资料，还为农业、交通、航空和海运、建筑、食品等工业提供重要情报。气象卫星在追踪、预报飓风方面成绩巨大，拯救了成千上万人的生命。目前，气象卫星还在人工造雨、破坏飓风、改变天气等实验中冲锋陷阵。或许有一天，人类的技术水平大大进步，在气象卫星的帮助下，不仅能预报天气，还能控制天气甚至改变天气。
另外，观测和勘察地球也是人造卫星的拿手好戏。这类卫星一般称为地球资源卫星。地球资源卫星利用的主要是20世纪60年代发展起来的航天遥感技术，特别是多光谱遥感技术。世界上任何物体，只要温度高于绝对零度，也就是在零下273摄氏度以上，就会辐射和反射可见光、红外线、紫外线、微波等各种波长的电磁波。物体特性不同，辐射和反射的电磁波也不一样。例如沙漠和海洋、海洋中的深水和浅水、不同的农作物、同一农作物中的健康区和染病区等，辐射和反射的电磁波都不同。利用这个特性，拍摄不同的多光谱图象，就可以辨别和分析不同的资源和环境情况。现在利用地球资源卫星可以寻找黄金、铁矿、石油及各种稀有金属矿藏，其勘测能力和“罗盘加锤子”的人工找矿时代已不可同日而语。此外，地球资源卫星还能找到人类赖以生存的淡水、可耕地、海中鱼群及其他各种资源，甚至能辨别出路边停放的汽车和森林中的伐木工人。利用资源卫星可以绘制出地球资源、植被、冰雪覆盖、人群分布等情况的精确地图，帮助人类更好地了解地球、开发地球。
卫星除了用于为社会生产、生活服务外，还常常用于军事目的。现在军用卫星品种繁多，性能先进，常用的有侦察卫星、照像卫星、导弹预警卫星、军用通信卫星、军用导航卫星、测地卫星和各种卫星式武器。除了卫星外，各国军事科学家们还在积极研制航天飞机、载人飞船和各种航天站。航天飞机是目前研究的重点，它既不同于飞机，又不同于火箭，而是兼有二者的优点。它既能像火箭一样垂直起飞，不依靠空气而飞行，又能在进入大气后做一定的机动飞行，水平着陆，而且可以重复使用，不像火箭只能用一次，因此航天飞机既方便又经济。
各种军事卫星和航天兵器的研制使人们预想到未来，如果发生全球规模的战争，很大程度上会是一场太空大战。所以各军事大国都不惜付出巨大代价，加紧发展此类武器，作为争霸世界的工具。然而，爱好和平的人们却殷切地希望，这样的太空大战不要发生，科学技术应该用于造福人类，而不是毁灭人类。
鸡鸭羊引来人上天
人们多么希望自己能升上天空！但有趣的是，第一批上天的生灵并不是人，而是一只公鸡、一只鸭子和一只山羊！
事情发生在1783年9月19日。这天，法国的蒙哥尔费兄弟在巴黎凡尔赛宫前面广场上作了一次轰动一时的表演，法国国王路易十六带着满朝大臣也兴致勃勃前来观看。广场上有一只金色的、用纸和布糊成的大气球，气球的直径为12米，高17米，很像一只倒放的大梨子，气球下面吊了一个盆状的柳条笼子，里面装着那三只动物。
一切准备就绪，蒙哥尔费兄弟点燃了放置在气球下面的潮草及布条，让产生的热烟冲进气球，于是它载着这三名“乘客”，冉冉升到了离地面大约500米的空中，并在微风的轻拂下，8分钟内飞行了3千米、最后安全地降落在城外的一片草地上。
谁知这三名“乘客”并不知道自己获得的殊荣，那山羊在吊篮内曾狠狠地踢了鸭子一脚，所以气球降落后，鸭子委屈地“呷呷”叫个不停，似乎向人们诉说它的苦楚。
路易十六兴趣大发，决定第二次应作载人飞行。为防止意外，他提出让两名死囚坐进吊篮。不料消息传出，群情哗然，无论大臣还是民众，都不愿让罪犯去完成这一壮举。一个宫廷历史学家情不自禁地怒吼起来：“决不能让充满罪恶的死囚成为第一个升空的人，这个光荣应该属于我！”
经过激烈的竞争，最后这位历史学家如愿以偿，与一位侯爵于1783年11月21日作了人类第一次气球载人飞行。在几万名观众的一片欢呼声中，他们上升到300米左右的高空，越过了塞纳河，25分钟后，他们安全降落于蒙马尔特。
以后气球热一度席卷了全球。但是，真正来到“飞行时代”，是在1903年美国莱特兄弟制造出第一架飞机，并于12月17日实现了人类首次持续的、有动力的、可操纵的飞行之后。
这对载入史册的兄弟，哥哥威尔伯·莱特生于1867年，弟弟奥维尔·莱特比哥哥小4岁。他们自小就立志“长大了要造飞机”，不断的试验耗尽了他们的财产，穷得连妻子也娶不起，但他们却依然为实现自己的目标奋斗不息，最后终于获得了成功。
1903年12月17日，他们在美国北卡罗来纳州的基蒂霍克开阔的平地上进行了试验。先是弟弟试飞了两次：第一次用12秒钟飞了36.6米，第二次以15秒钟飞了66米；接着他哥哥也飞了两次：第一次用13秒钟飞过了99.4米，第二次则在空中逗留了59秒，越过了284米！当时沿海正好驻泊着5艘巡逻艇，他们的表演使水兵们狂热地欢呼起来：“飞行时代终于来临了！”
在制造飞机史上，我国也有位值得一提的人物——冯如。他是美国一家华侨创办的飞机厂的总工程师。为了振兴羸（ｌéｉ）弱的中华，他决心用中国人自己的力量，造出优良的飞机，为祖国争光。1910年6月，27岁的冯如在美国旧金山驾着自己制造的飞机，顺利地上了天。恰好当时孙中山在美国组织革命力量，在听到介绍后，孙中山高兴地说：“爱国救国的志士，真是大有人在啊！”
后来，冯如在旧金山的一次国际飞行比赛中，以飞高210米、时速105千米、飞越32千米的成绩获得了第一名。不久，他载誉于1911年元月回到祖国，准备一展鸿图。他带回了两架飞机，可是腐败的清政府把它视作洪水猛兽，不予采用。辛亥革命后，他为了在群众中普及航空知识，于1912年8月25日当众作了飞行表演。可惜，由于飞机搁置太久，没有得到保养，部分部件失灵，导致失事，冯如献出了年轻的生命，当时他仅29岁！
实际上第一个飞上蓝天的中国人是湖北一个土家族人——秦国镛，字子壮。1907年他以官费留学法国，先学军马科，后转学飞行，1911年春携一架50匹马力的单座教练机回国。于清明时节在北京作了飞行表演，在天空中盘旋3周而徐徐降落。当时北京为此举行了升旗（满清旗）、奏唱大清国歌等隆重的仪式，试飞成功后他被10多个洋人抬起绕场一周。北洋政府后来还派他去办南苑航空学校，并从法国购进了12架飞机，培养出83个飞行员。秦国镛于1940年逝世，享年64岁。
跨出地球的摇篮
经过80多年的发展，目前的飞机已达到了很高的水平。在很多国家，乘飞机去旅游已是家常便饭。目前飞得最快的飞机（美国3R－71A）时速可达3529.56千米，这是声速的3.3倍。最大的飞行高度达37650米（前苏联米格25机1977年8月31日纪录）；一次直线飞行的最大距离为20168.78千米，相当于地球半圈多。在空中逗留的最长时间达64天22小时19分5秒……然而不管什么飞机，都离不开空气，它们无法在真空中飞行，也摆脱不了地球重力的桎梏。所以，人类是不能指望靠飞机来跨出地球这只“摇篮”的。
那么人类能否跨出摇篮呢？应当怎样才可跨出摇篮呢？首先指出这条道路的是俄国的一位中学教师齐奥尔科夫斯基。他在9岁时因病失聪，所以几乎没有上过什么学校，完全靠自己努力学完了中学及大学的一些数理课程。而后，他在一个偏僻的乡村中学充任数学教师，同时开始研究气球、飞机等原理。他在41岁时写了一篇很长的论文来阐述他的主张——依靠火箭的动力作宇宙航行。经过五年的周折，这篇著名论文（利用喷气工具研究宇宙空间）才得以在1903年（正是莱特飞机上天的那一年）正式发表。后来他连续发表了许多重要的论文，继续论证其可能性。他在极为艰苦的条件下设计过许多火箭，导出了火箭理论中著名的“齐奥年科夫斯基公式”。他一生共写出的论著计730多篇（部），他曾建议，利用火箭来建立太空航行站，在上面设立天文台，并使它成为飞向其他星球的跳板。他还说：“在最初阶段，首先应当建造一个人造的地球卫星。”这些见解是何等正确，并已为实践所证实，他不愧为征服宇宙的先驱理论家。俄国人自豪地把他称作“宇宙航行之父”，为他专门造了纪念碑。在他逝世后，就以他的名言作为他的墓志铭：“地球是人类的摇篮，但是人不能永远生活在摇篮里。开始他将小心翼翼地穿出大气层然后便去征服太阳系。”
但是齐奥尔科夫斯基仅仅停留在理论研究上（他没有经费做试验）。人类要飞出去，更重要的是干！真正的突破应归功于美国的火箭工程师戈达德。
戈达德从小就迷上了科学幻想小说。1899年17岁时，他被英国作家威尔斯的《宇宙战争》深深地吸引住了，立志要飞出地球到宇宙太空去邀游。他并没有停留在幻想上，在成为工程师后，就开始设计实际的火箭发动机1914年他取得了两项专利。后来他到克拉克大学执教，同时准备把火箭试验付诸实施。
1926年初春，他偕同妻子来到马萨诸塞州的姑妈家，姑妈有个很大的农场，正好供他发射火箭用。3月16日，春寒料峭，在一片雪地中，他架起了世界上第一枚液体燃料火箭，它长约1.2米，直径约15厘米。他的妻子不愧为有心人，在他点火之前，为他留下了这有历史意义的珍贵镜头。
戈达德点燃了火箭，它顺利腾空而起，飞上了12.3米的高度，在2.5秒钟后落在56米远的雪地中。虽然距离还没有足球场长，但毕竟是航天史上的第一页！可惜观众仅有他妻子一人。
后来的发展很有喜剧性。戈达德一次接一次地试验，火箭越做越大。消息传得很快，引起了人们的关注和议论，可是戈达德得到的却是嘲笑和攻讦。纽约时报甚至专门发表社论，说他妄想飞到月球上去，是个十足的白痴，还说他的研究一开始就彻底错了。更令人恼火的是，有人甚至叫来了消防队和警察，以安全为由命令他不准再搞试验。美国政府也不支持他，颇有讽刺意义的是，后来为了使用他的200多项专利，美国政府不得不付上100多万美元巨款。
然而戈达德排除了万难，继续他的试验。到20世纪30年代初，他的火箭已能升到2.4千米的高空，飞行的速度已超过了声速——当时还没有任何飞行器可以达到声速的一半。
在欧洲大陆上，德国科学家奥伯特虽然理论上不及齐奥尔科夫斯基，制作上落后于戈达德，但他既能完善火箭理论，又参加了V—2火箭的研制，因而后人公认他与前两人一样，是现代航天学的三个奠基人之一。
上天的“梯子”
《圣经》中有个故事，说人类为了上天，正在努力地建造一座高耸人云的“通天塔”。上帝为了阻止人类上天，以保住天庭的纯洁，就设法让人类各国都用自己独特的语言。这样，建塔人因语言不通而无法合作，在不断的误会和争吵中，通天塔的工程从此成为画饼……但是进入20世纪后，在科学家不断努力下，这座“通天塔”终于逐步建立起来了。1936年，为了侵略和扩张，希特勒德国建立了一个秘密的火箭实验室。两年后，他们就制造出了可以准确命中18千米外目标的“A4”火箭。1944年，纳粹把它改名为“V一2”，意思是“复仇武器”。这是现代大型火箭的雏型。它全长14米，直径1.65米，要三个人才可合抱。底部尾翼展开1.95米。重13吨，其中弹头内炸药约1吨。射程可达320千米，命中精度±5千米，飞行速度接近每秒1610米。德国人一共生产了6000枚。从1944年9月6日开始，他们向英国及荷兰等地先后发射了4700枚，其中1230枚击中伦敦，导致2511人死亡，5869人重伤，更造成了严重的心理影响。当然，此时大局已定，V—2未能挽回法西斯覆灭的命运。
然而对于科学而言，V—2工程为研制大型火箭培养和造就了一批专家，制造了许多设备，积累了研究和管理的宝贵经验，这些都成了美、苏的最大战利品——前苏联着重搜集设备、图纸和原材料，美国则把大批专家和技术工人运回美国。
火箭飞行不需依赖空气，它是靠尾部喷出气体所产生的反作用力前进的。空气反而成了它的大敌：会增加阻力，降低速度，并使它表面产生高温，甚至燃毁。所以要飞向宇宙，首先要解决火箭的耐高温问题，同时也应尽量缩短在大气中飞行的时间，因此大凡发射都是取垂直向上的姿势。
从牛顿时代，人们已经知道了“宇宙速度”。要叫火箭发射后不再落地，永远绕地球转动，V—2火箭的速度还远远不够，它至少要达到第一宇宙速度要求的7.9千米／秒。这个速度是声速的23倍。以这个速度，从南京到上海只需要39秒钟。科学家算出，要达到如此的速度，燃料的重量至少是空火箭的39倍。换句话说，如果一支火箭总重量为1吨，那么其中必须装975千克燃料，占97.5％，而火箭壳、燃料箱及其它一切装备一共只能有25千克。谁也没有本事造出这样的火箭。因为即使是碰不起的鸡蛋，1000千克中的蛋壳重量也重达110千克。何况为了飞得更远，最好能制成比例更小（如不是1：39而是1：50或更多）的火箭。
出路在哪儿？齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决的办法——利用多级火箭！简单地说来，就是把燃料箱做成好几段，用完一段就丢一段，这可使燃料所占的比例大为减小，从而腾出比例来装载科学研究用的各种仪器设备。例如有一支三级火箭，它的第三级装着一个1吨重的负载物——人造卫星或宇宙飞船，那级火箭本身也重1吨，燃料为它们的3倍——6吨，那么，这第三级总重为8吨。再把这8吨看作第二级火箭的负载，也按1：8的比例，那么二、三两级总重为64吨。以此类推，再加上第一级，整个火箭重为64×8＝512吨。这里，燃料总重438吨，占总重的85.5％。这个比例虽仍然很大，但比一级火箭要低得多了。
现在各国大多均采用这种三级火箭的方式：开始第一级点火，把飞船加速到一定速度，等它燃料烧完，这一级就自动脱离，同时第二级自动点火，使较轻的二级继续加速，最后它也完成自己的使命而脱离坠下，最后第三级火箭就可把较轻的人造卫星或宇宙飞船加快到所需的速度，并把它送入轨道。
现代火箭真是一个庞然大物。以美国火箭“土星5号”为例，它可把100多吨重的人造卫星或空间站送入绕地球的轨道，或者把近50吨的飞船送上月球。震惊世界的“阿波罗”登月飞船，“旅行者”行星探测器，均是由它一一送上天的。“土星5号”火箭本体长85.7米，如果连同顶上的“阿波罗”飞船，则高达110.6米，与南京的金陵饭店相当。它的底部最大直径为13米，20个人手挽手也无法合围。它的主要部件不下200万个，整个火箭的总重量为2930吨，可与一列满载的列车相比拟。它的第一级高达42米，尾翼展开有18米，其重量约为2600吨，占总重的3／4。5台强大的发动机可以产生300多万千克的推动力，总功率达17560万马力，相当于50万辆大卡车的总和。其消耗也大得惊人：所装的2200吨燃料，可供12500辆卡车开1小时，可只能供它烧2分半钟。2分半钟后它自动脱下，这时火箭已升到60千米的高空，并达到了2.7千米／秒的速度。火箭第二级长25米，装有34万加仑（154万升）液态燃料，燃烧8分钟后，将末级火箭送到177千米高空，并加速到6.7千米／秒，然后脱下，同时长17米的第三级继续点火，把卫星或飞船送入预定的轨道。
建立月球基地的构思
美国在结束“阿波罗”登月飞行后，想建立第一个月球基地。设想把有降落支架的运货舱和配备雷达的着陆器送上月球。用此着陆器也能作载人飞行，每一次着陆器飞行可载6名宇航员。只要有运货舱和着陆器，就能在月球上建立基地。月球基地居住试验不超过12人，在预制的掩蔽房内住3～6个月。
美国通用动力和康维公司的一个小组认为，目前航天飞机只有24.5吨载重能力，返回飞行载荷限定在14.5吨，因此航天飞机不能使用。倘若能带15吨燃料，就有可能在空间建立一个临时供燃站，从站上给飞往月球的着陆器加燃，不需要运货舱返回地球。遗憾的是，航天飞机运货舱内无燃料储藏空间，特别是低密度燃料的氢。因此，康维司工作组建议，用航天飞机结构的特殊压舱物箱内装上水，运到轨道上的加工厂，把水电解为氢和氧，储存起采，供着陆器飞行加燃用。该公司工作组推测，依此方法，有44％的航天飞机可供利用。轨道加燃费用比在月球上生产燃料便宜。
美宇航局也注意到从月岩中提取氧的方法。研究表明，在运货舱内建起的一个小型化学加工厂，利用月球阳光能源，每天可生产约100千克的液氧。高温下，月岩与甲烷起反应，产生一氧化碳和氢。在另外设想中，用低温反应堆，一氧化碳与氢反应，还原为甲烷和水，然后，使水电解为氢和氧，把氧储存起来，而氢再循环进入系统。
1984年10月30日，美宇航局和国立科学院以“21世纪月球基地和空间活动”为题联合召开了座谈会，与会者有300名科学家、工程师以及宇航员。在会上，就重新进行月球探索和开发月球资源广开言路，各抒己见，漫谈2005年在月球上建立一个美国人居住的月球基地。按1984年货币值计算，该基地的建立约需资金500～900亿美元，要用25年时间才能完成。这比用11年登上月球还多14午。白宫和航宇局支持并重视这次专家座谈会，期望专家们为美国重返月球提供需要的科学技术资料。航宁局局长贝格斯在座谈会上首先发言：“我深信今后25年内美国人将能回到月球上去，建立一个永久基地。它将成为开发含氧月岩工厂，并成为飞向太阳系内其他行星和天体的跳板，如火星及近地球小行星。”他又说：“空间站将是飞向月球的中途站。”总统科学顾问基沃斯讲：“空间站将是建立月球基地的一个中间转运站。月球基地是一个大胆设想，振奋人心的目标之一。”曾乘“阿波罗-17”宇宙飞船在月面逗留三天的宇航员哈里森·施米特参议员提出21世纪空间活动目标，请政府考虑从月球起飞的一次火星载人旅行。
美国科学家和政府官员相信美国会正式拟定重上月球探索计划。戈达德飞行中心地质学家保罗·洛温谈到，在对月球尚未掌握第一手科学资料时可进行国际合作。他设想由4～6名宇航员乘装备齐全的月行车，横渡月面上的英布伍姆盆地，用3～6个月时间行程4000千米。宇航员踏上月球后，可一路上勘查地质，设立营地，采集岩石，加以分析；他们将带有高分辨照相机及高灵敏度遥感器；用能钻几百米深的钻探机取样。这就可以获得广泛月面地质结构。另外，还有3名宇航员乘波音公司造的“月球漫游车”做短期月球观光旅游。为实现建立月球基地的设想，首先耗资520亿美元做月球基地侦探，寻找建月球基地点。
座谈会上，科学家们为月球基地建设和利用提出了一些构思，如建立月球天文台。因为地球受其大气和人为无线电波干扰，严重影响光学、远紫外、伽马射线、射电和微波的观测。他们认为月面是几个天文学领域最理想的地方，诸如射电天文学、微波天文学、红外和亚毫米天文学、光学天文学以及宇宙射线观测等。在近地轨道上运行的天文学卫星，包括1990年4月人轨的空间望远镜，因观测仪器的不稳定性，干扰一些掩星和干涉仪的测量，但月球挡住来自地球的射频放射，不受干扰。此外，月球上可建立大型观测阵，以超高分辨率和高灵敏度探测微弱光源。在月球真空环境里能有效地使用天文观测仪器。假若在月面上安放25米光学望远镜，能提供超过空间望远镜100倍的观测面积，分辨率高10倍。总之，月面天文台比天文学卫星和地球天文台具有不可比拟的优越性。
约翰逊空间中心一位专家提出要建立月球基地，首先应解决封闭生命保障系统，这样才能使人长时间停留在片面上，因为月球是极热和极冷(白天120℃，夜间-120℃)的空间环境。他谈到月球生保系统采用超临界水氧化技术。在氧化时，有机物和氧气能游离混合，可使生保系统在月球站设计上予以简化。还有几位科学家提议在月球开辟农场，利用月球含有许多种矿物质的土壤，在加压圆顶罩内种植作物，但需勤日氮。几位工程师赞成用SP～100空间核反应堆作为月球基地电站；有的工程师还谈及科用月面上钛铁矿热还原生产氧，可提供氧气。至于如何建造月球基地，专家们讨论了用月球土壤和水混合，或与其他液体混合构成基地结构混凝土。加利福尼亚设计院的卡里里提出一种新的“岩浆结构”，用聚焦日光熔化月球土壤，生产一种可雕成装置的柔韧材料。会上，专家们也讨论了用“月球灰质粘土结构成形法”。尽管在座谈会上，科学家们踊跃发表各自对建立月球基地的意见，但若变为现实则需惊人的经费。月球除恶劣的环境外，述有其他不利因素，譬如火箭火焰污染、处处坑洼、易扬起月球尘埃等，这些都会降低天文台观测仪器的灵敏度。月面是由电位能、等离子体以及电场包围的环境。因土壤粒子是带静电的，也可增加月面尘埃积累。为克服这些不利因素，倘需备有控制污染物和监视系统。随着电子人工智能机器人的迅速发展，只要美国肯花这笔巨款，在21世纪初有可能实现在月球上建立基地。但目前，月球基地仍是科学家们脑海里一幅梦幻图画，美国前总统布什在1989年7月20日纪念美国第一个人登上月球加20年大会上提出建立一个永久月球基地，指示国家研究委员会对重返月球和2019年把美国人送上火厘的计划进行研究。美航宇局在布什发出指示后就开始制定力争2001重上月球计划。据初步估计，建立月球基地耗资高达1000亿美元，到2025年利用这个基地费用将达2080亿美元截至1990年8月底，美国外债积累达6000亿美元，到90年代末期可能突破1万亿美元大关。在债台高筑情况下，恐怕布什重返月球计的划可望不可及。
日本建月球基地的设想
日本在21世纪初，想在月球上建立有10位日本人生活的基地，以进行科学研究和资源勘察旷从2013年起，日本可用3年时间建成可供10人居住的月球基地。基地中心部由三个圆柱体形装置组成居住舱。它的总居住面积约为100平方米。如果除去只有地球六分之一的重力外，在基地内可以舒适地生活。需要的能源由功率100瓦的月球原予炉和太阳电池供应。
在进行月球科学研究和资源勘察时，宇航员用推土机型月行车在月面工作。考虑月球上宇航员健康状况，月球绕地球一圈28天，宇航员需要从地球轮换。月球升降飞船在月球轨道上飞行，与来自地球的宇宙飞船对接。月球升降飞船、居住舱以及月球基地设备总重至少为240吨，用运载火箭分19次运到月面上组装。
建立月球基地后，宇航员们不需从地球运去建筑材料，而现场取材。原料棍凝土采用月岩内含有的石灰石，用液氧和液氢造的水与月面沙混合而成。建筑是积木式房屋，由边长3.5米、高5.6米的六角柱混凝土组装成巢式结构基地。用的混凝土要防护来自空间强烈的辐射线。日本川崎重工业公司在真空失重环境下，作了搅拌混凝土实验。在地面真空环境里试验强度不变的组件是成功的。
月球基地不可能很快建造起来。在建基地之前需要用无人探测器先行作深入调查。日本拟90年代末发射一颗绕月极轨道卫星，先用遥感勘察整个月虱、进而发射“钻探机”着陆月面作地质钻探，以了解月面生地质结构，获取详缙资料。到2000年，日本计划发射月球机器人，让机器人在月面上行走，选定月辣基地最适当地点。如果能按计划进行，21世纪用改进型的H-2可能发射第二艘载着日本人的宇宙飞船着陆月球。为此目的，还须专门研制新的宇宙飞行器，往返空间站与月球之间，因此将来把国际自由空间站作为中途转运站。日本建立月球基地需要国际合作，日本在建立未来月球基地时将提供高性能的智能机器人。
月球资源的利用
人们根据月岩样品及大量有关资料的研究与分析，确定了月球优先生产的产品原则，主要是充分利用月球资源，为扩建月球基地而生产必需的原材料，重点是制氧、金属冶炼、建筑材料的制备等。为了实现这一目的，人们已对月球上的加工厂的生产工艺流程及制备方法进行了多方面的详细研究。
科学家很早就开始了月球表面土壤提取氧的方法研究。他们利用“阿波罗”飞船取回的月球沙土进行实验，在1000℃的高温下，将月沙中的钛铁矿和氢接触生成水，再将水通过电解提取氧。研究表明，提取1吨氧，约需70吨的月球表土。考虑到胡球上生产的特殊情况，建议在月球基地建设的同时，应考虑配备一套小型的化学处理设备，利用太阳能作动力，每天大约可制备出100千克的液氧。具体流程是：利用月球岩石在高温下与甲烷发生反应，生成一氧化碳和氢。在温度校诋的第二个反应器中，一氧化碳再与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水；然后使水冷凝，再电解成氧和氢，把氧储存起来供使用，而氢则送人系统中再循环使用。据预测，月球制氧设备，最初是为给月面上的航天员提供氧气之用，但他们需要的氧气并不多，一个12人规模的基地，每月也只需要350千克氧气。而一套制氧设备连续工作后，可生产出相当数量的氧气。因此，在月球基地建设时，应同时建造一个永久性的液氧库，以便供给航天器作为低温推进剂燃料使用。
十分有意义的是，在制氧过程中，经过化学处理后得到的“矿渣”，却都成了上等的副产品。这是因为它含有丰富的游离硅和可供冶炼的金属氧化物，只要采用适当的工业方法便可继续冶炼，炼制出工业上极有使用价值的金属钛。科学家们提出的制钛工艺流程是：将“矿渣”通过机械粉碎、磁选，提取出钛氧化物，在1273℃高温下加氢处理，生成氧化钛，再以硫酸置换出其中的铁，接着和碳混合，在700℃的温度下通人氯气，经过化学反应后生成四氯化钛，然后在2000℃高温下加热，投入镁以便脱氯，最终得到熔融态的钛。
铝的制造方法更为新颖，月面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成。科学家经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是：将月岩粉碎，在1700℃下加热熔化，然后在水中冷却至100℃，制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100℃的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900℃的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混化物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热的同时，加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经过电解，获得最终产品——纯铝。
建筑业离不开玻璃，因此在月面上生产玻璃显得尤为重要。通常的玻璃由71％～73％的氧化硅，12％～14％的硫酸钢，12％～14％的氧化钙组成。月球土壤中含有40％～50％的氧化硅，在月面上制造玻璃是以氧化硅为主。其精制方法较为简单，在月球土壤中根据需要加入各种微量添加物，用硫酸溶解出一些无用的成分之后，在1500～1700℃的温度下熔化，然后经过压延冷却，即可制成月球玻璃。
现在月球资源开发利用从研究阶段进已人试生产阶段。试生产阶段规模不大，需要进一步扩大再生产，使月球生产活动逐步走向批量生产的轨道。从上所述，我们可以理解建立月球基地的经济意义。
卫星上天
火箭技术发展到20世纪50年代，已经达到了相当的水平，一些西方火箭专家们开始考虑，是否可以为即将来临的“国际地球物理年”（1957年7月～1958年12月）发射一颗卫星，以获得更多的研究成果。美国政府经过慎重考虑，于1955年7月29日正式宣布，要为此而努力。不久，苏联也发表了类似的声明——只是当时西方世界几乎没有人把这件事当真。
事实上，前苏联的确加快了步伐。1956年末，前苏联获悉美国已于9月间进行了运载火箭的试验。为了赶在美国之前，前苏联政府决定推迟原来在国际地球物理年的发射卫星的计划，而改为抢先发射两颗简易卫星。为此，卫星只携带最简单的仪器。
1957年10月4日，一切准备就绪，位于咸海附近的拜科努尔发射场上竖起了一个庞然大物。22时许，一个号手吹响了人类向太空进军的军号，28分34秒，人类第一颗人造地球卫星冉冉升起，并顺利进入绕地球的轨道，它离地面最近和最远处分别为215千米及947千米，绕转的周期为96.2分钟。
“卫星1号”呈球状，外径58厘米，重83.6千克，相当于一个彪形大汉的体重，两个铝合金的半球壳依靠橡胶体密封接合。尽管它总共寿命只有102天（其中的无线电设备仅工作了24天），于1958年1月14日坠入稠密的大气层而被焚毁，科学价值相当有限（有人评价它只是一台无线发报机加一支温度计）。但在世界上引起的轰动和震惊却是无与伦比的。世界各国的主要报刊无不以最醒目的标题作了最快的报道。
尽管美国当局装得若无其事，国务卿杜勒斯还责问美国报界大王“为什么围绕这个‘铁块’大做文章”，但卫星每一次从美国上空飞过时都发出清晰、尖锐的蜂鸣声，它所引起公众的恐慌是无法掩饰的——因为当时两国间正处于冷战的高潮期，所以种种谣言闹得人心惶惶，不少美国人时时抬头紧张地注视天空，生怕卫星上扔下什么吓人的武器……“卫星1号”上天后一个月，“卫星2号”又于11月3日上了天。它的重量达508.3千克，在天空飞了5个多月。前苏联两颗卫星相继发射成功，而美国在12月的卫星发射却令人尴尬地掉了下来，前苏联的这些成就把一贯自大的美国人惊得目瞪口呆，他们觉得自己成了“龟兔赛跑”寓言中的兔子。
如梦初醒的美国加快了步伐，终于在1958年2月1日也把人造卫星“探险者1号”送上了天。它的外形象把摺着的雨伞，虽然其重量只有8.22千克，但其中一半以上（4.8千克）是仪器。所以反而比重10倍的“卫星1号”更加有用，它获得了许多重要的成果。例如，发现地球上空的两个辐射带（称“范爱伦带”，对航天有重要意义）就是它的成果之一。“探险者1号”飞得很高，所以绕地球的周期是114.8分钟。到5月23日，由于电池耗尽，它停止了工作。经过十几年的默默飞行，在1970年3月21日坠入大气烧毁。
我国航天事业的发展速度也是十分惊人的。1970年4月24日，在酒泉卫星发射场上，我国科技人员利用自己的“长征号”运载火箭，顺利地把我国第一颗人造卫星——“东方红1号”送上了天空。“东方红1号”重量为172.82公斤，几乎是前苏联“卫星1号”的2倍。它的外形是一个近似球形的多面体，直径约1米。除了以114分钟的周期绕地球运转外，它本身还以每分钟120转的速度快速自转着。它装有多种科学仪器，以20.009兆赫的频率不停地播放（东方红）乐曲。20天后，由于上面的银锌电池耗完而停止发送信号。由于它最近时离地高度有441千米（远地点2384千米），所以估计寿命可达100年。
“东方红1号”发射的成功，使我国成为第五个进入空间的国家。到1995年底，已经独立发射成功人造卫星的国家已多达10个。除此之外，靠其它国家的火箭及技术发射卫星的国家及组织则更多，如瑞典、加拿大、意大利、澳大利亚、德国、荷兰、西班牙、印尼……总共约在20个以上。最多时一年内发射上天的各种卫星可达上千颗。
飞入太空的“名犬”
科学家们使用生物火箭所进行的一系列生物学、医学等方面的研究活动，对人类安全地进入太空，已经作了卓有成效的“火力侦察”。但是，人在太空可能要遇到的许许多的麻烦事，还需要用更严谨、更实质、更有效的手段来探索、实验，以保证人类飞天万无一失。于是，生物卫星应运而生，它肩负起比生物火箭更为艰巨的使命。
生物卫星就是用于生物学研究的人造地球卫星，它相当于一个空间生物实验室，可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、发育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究空间生命科学的重要工具。生物卫星一般由服务舱和返回舱两部分组成。服务舱内有保证卫星正常工作的各种设备。返回舱内装有实验生物和生命保障系统、记录仪器、返回火箭等。按照一定的指令，服务舱与返回舱即可分离，返回火箭点火使返回舱回到地球，而服务舱不返回。
世界上第一颗生物卫星是苏联1957年11月3日发射的“人造地球卫星”2号。卫星上载有一条名叫“莱伊卡”的雌性猎狗，这只可爱的小狗才是真正意义上由地球进入太空的第一只动物，它在轨道上度过了极不平凡的6天6夜，承受了超重和失重的考验。缚在它身上的各种传感仪器测出的关于脉搏、呼吸和血压等指数，证实了科学家们的推测，即失重本身并没有引起动物生理机能的危险变化。经过各种传媒，“莱伊卡”一举成为享誉全球的“名犬”。然而，令人感到十分惋惜的是，由于当时还没有回收卫星的能力，科学家们只得眼巴巴地看着挑战太空为人类立下大功的“莱伊卡”，孤独地葬身在清冷的太空世界，无法援助。但是，“莱伊卡”的太空之行是成功的，更加坚定了人们对载人航天定能实现的信心。
1960年8月，苏联又将小狗“别尔卡”和“斯特雷卡”送入太空，与它俩为伴同行的还有老鼠和苍蝇等生物。这时科学家已经掌握了卫星回收技术，两只小狗绕地球18圈，做了一番名副其实的太空旅行后，平平安安地返回了地球。
为进一步了解人在失重适应期所发生的变化，生物卫星还多次用猴子进行了实验。人在宇宙飞行初期，宇航员会产生一系列影响整个情绪和工作能力的不适感受，用动物进行实验有助于科学家更好地分析、认清这些现象的不同侧面，以研究出科学有效的对策。1987年，苏联用“宇宙—1987”号生物卫星，让猴子“德雷姆”和“雅罗什”在太空完成了13昼夜的飞行。
这两只小猴子是从50对猴子中筛选出来的，早在飞行前一年多就对它俩进行了精心严密的训练。要教会它俩像宇航员一样呆在专门的容器内；要让它俩学会使用摄取食物和饮料的专用工具；要按照专门的计划程序完成一些规定的动作。例如，当它俩面前的仪表盘上出现不同信号时，要按下不同作用的按键等等，使它俩能准备无误地完成地面上规定的计划。这两只猴子没有辜负科学家的苦心，严格经过训练，在飞行中显示出很好地掌握了操作技能，完成了任务。
遮不住的眼睛
人类生活在地球上，但长久以来，对地球的情况并不了解。
如地球是什么形状的？经过几千年的摸索和争论，才知道地球是球形的。如果有人进一步问它是标准的圆球吗？很长时间都无人能回答。人类发射的第四颗卫星，即只有1.5千克重的“先锋1”号，探知了地球呈梨形。
再如，我国的国土有多大？几千年来，在地面上的多次反复测量，仍然只能得出一个大致的数字。有了飞机以后，国土测量要容易一些，但也需要花10年时间，拍100万张照片。而利用卫星勘查我国国土，只要几天时间，拍500张照片。通过卫星照片曾发现过青藏高原上过去地图上没有标出的湖泊。
再如，什么地方的地下蕴藏着矿物和水源，地球的断层和板块的准确位置和走向，在有卫星以前，很难探测得很准确。而用人造地球卫星探测，相对地要容易得多。如苏联曾用卫星找到三个金刚石矿；美国卫星在撒哈拉大沙漠找到多处淡水资源；我国卫星发现，每年都发生滑坡的一段宝成铁路，原来是建在地球的一条断裂带上，改道后，就不再需要每年都进行抢修了。
再如，人们知道，亚马逊等原始森林在迅速缩小，沙化地面在不断扩大，地球环境受到严重污染。但在有人造地球卫星以前，很难掌握精确数字和整体情况，而卫星却能使这一切一目了然。
再如，地面上的几万个气象站，也很难将气象变化预报得很准确，因而使人把“天有不测风云”当作揭示规律的警语。其实不然，有了人造地球卫星以后，全球的气象变化，都在掌握之中。如气象卫星从没有漏报过一次太平洋的台风，使人们能从容地应付每一次台风袭击，大大地减少了台风造成的生命财产损失。1981年，我国长江上游连降大雨，河水猛涨，已超过警戒水位，防汛部门考虑是否动用荆江分洪工程分洪。如果分洪，将有40万人搬迁，60万亩良田被淹。但如不分洪，大雨继续，河水泛滥，造成的损失比这更大。在这举棋难定的时候，气象部门根据卫星气象云图分析，作出大雨即将停止的预报，这使防汛部门决心不分洪，避免了分洪带来的损失。
人们常说：“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”反过来理解，如果跳出庐山，就会“旁观者清”了。气象卫星、地球资源探测卫星、大地测量卫星、照相侦察卫星和环境监测卫星等遥感类卫星，就是跳出地球，高居地球之上的眼睛。这只火眼金睛是遮不住的，地球上的各种情况和地面之上大气层变化，都逃不过这只“千里眼”。
遥感类卫星，还可用来评估农作物长势和预报产量，发现森林虫害和火灾，测算海洋水温和浮游生物分布；能探测鱼群走向，预报渔汛，监视火山喷发和地震灾害，以及进行考古和军事侦察等等。
尽管早期的科学家用载人气球进行研究工作，但他们很快发现，研究工作也可以通过地面控制的气球来完成。由于成本和安全的原因，大多数科学家都在地面控制探索大气的气球。
20世纪50年代后期，军方开始考虑进行载人气球飞行。军队的飞行员需要了解当飞到30000米以上的高空时可能遇到的问题。当时，有人提出，一旦火箭发射成功就可以进行载人太空飞行计划，军方要对诸如降落伞、增压服及维持生命系统等高空设备进行测试，同时也想更多地了解航天医学的知识。
海军和空军都制定了载人气球飞行训练的计划。海军的计划叫“同温层-实验室”。1956年11月8日，由海军军官马尔科姆·罗斯和M·李·刘易斯驾驶的“同温层-实验室”1号气球升到22800米的高度，创造了新的纪录。尽管由于气阀失灵，使气球下降速度猛增，但这只茂大的气球最后减缓了下降速度并安全着陆。
与此同时，空军方面也开始实施代号为“人高”的系列高空气球飞行计划。“人高”号的密封舱是一个圆柱体，它的大小更接近最初的7名宇航员使用过的小型圆锥形“水星”号密封舱，而不像皮卡德夫妇发明的气球吊舱，它看上去与一个大的潜水氧气瓶或潜水艇的潜望镜相似。舱内只能容纳一人，驾驶员穿上部分增压服，坐在一个有网眼的尼龙座位上，四周是维持生命的装备和科学实验仪器。
这只聚乙烯气球由温仁研究股份有限公司制造。密封舱和降落伞可以通过驾驶员或地面控制脱离气球返回地面，密封舱还能装上程序，在飞行的第二天的黄昏脱离气球。
万户升空飞行
火箭除了应用于军事和娱乐方面以外，我国古代人民当然也没有忘记将火箭用于飞行方面。其中万户最为有名。
传说万户(也有写“万虎”的)是明代的一个官吏。他生活在14世纪末，那个时期火箭获得了较为广泛的应用。万户做过一次大胆的飞行尝试。他先是制作了两个大风筝，并排安放，将一把椅子固定在风筝之间的构架上。在坐椅的背后，他安装了47支当时所能买到的最大的火药箭。
当一切准备工作就绪后，万户坐在椅子上，让仆人把自己捆绑牢靠。他两手抓住风筝支架，然后命令仆人手持火把，按口令点燃47支火箭。随即发出阵阵轰鸣声，并喷出一股强烈的火焰，还夹杂着扑鼻的火药味，可是万户却在这阵火焰和烟雾中消失了。
万户的目的是想借助47支火箭向前推进的力量，加上风筝具有的升力浮力，拔地而起并在空中滑翔。
虽然万户的实验失败了，但是他的勇敢受到人们的赞扬。他的这种大胆而天才的技术构思有划时代的意义。他是世界上第一个试图利用火箭的力量升空飞行的人。
苏联火箭学家费奥多西耶夫及西亚列夫在《火箭技术导论》中说：“中国人不仅是火箭的发明者，而且也是首先企图利用固体燃料火箭将人载到空中去的幻想者。”这里所说的“幻想者”就是明代的万户。
1945年，美国火箭学家赫伯特·基姆在其名著《火箭与喷气》一书中记载了万户的实验，“大约14世纪之末，有一位中国的官吏名叫Wanhoo……”，书中称万户为“试图利用火箭作为交通工具的第一人”，而把他的壮举称为“首次进行火箭飞行的尝试”。
德国火箭学家威利·李在其《火箭、导弹和宇宙航行》一书中，叙述了万户的业绩，并写道，这位博学而勇敢的中国官员，“在14世纪末，通过发明并试验一种火箭飞行器，颇有些壮观地自我牺牲了。”
为了表彰和纪念这位传奇式的人物，美国科学家还用他的名字为月球上的一座环形山命名。这座环形山在月球表面东方海附近。
“混血种”航天飞机
卫星、宇宙飞船或空间轨道站虽然冲出了大气圈。然而它们大多即能“一次性使用”，价值几百万、成千万甚至上亿元的设备和仪器抛弃在太空，不仅在经济上是重大的损失，而且会增加“太空垃圾”，对太空事业将造成危害。如前苏联“礼炮6号”空间轨道站在175天（1977年9月29日发射，1982年7月29日在大气中焚毁）的航天活动中，光为运输人员和给养，就损失了5艘“联盟号”飞船。这种费用以“一日万金”形容也毫不为过。能否制造一种既可航天又能反复使用的新型飞行器呢？
那就是集火箭、飞机与卫星优点于一身的航天飞机。它又称空中渡船，在大气层内外都能运动自如。起飞时像火箭一样垂直发射，用火箭推动；进入轨道后，它又像卫星那样在原设计轨道上运行（不要任何燃料）；回来进入大气层后。又像普通飞机那样可以滑翔着陆。只要经过大约两个星期的检查和维修，它又可重新上天，可反复使用100多次。
在美国，航天飞机的方案早在1972年1月已经确定了，经过多年的研究和试制，1978年8月12日，一架经过改装的波音747飞机驮着“企业号”试验航天飞机，进行了第一次飞行试验并获得成功。以后又经过了四五次试验，于是，人类第一架载人航天飞机“哥伦比亚号”，在1981年4月12日当地时间7时顺利飞上了太空。
航天飞机发射的场面十分壮观。运载火箭点燃后，浓烟滚滚，烈焰腾腾，灼热的高温烧焦了周围1600平方米内的杂草，强大的冲击波摧毁了几百米外的电线网，使周围5000米内的建筑物震颤不已，近旁的摄像机、广播喇叭也被气流卷走了——但航天飞机里面的2名航天员却安然无恙。只有似乎在乘高速电梯时的那种感觉。“哥伦比亚”最后进入了一条绕地球飞行的椭圆轨道，最近时高度为111.12千米，最远时240.76千米。它在空中飞行了54小时31分，绕地球转了36圈，于4月14日13时21分安全着陆。
美国的航天飞机可载3～7人及30多吨货物，在轨道上工作7～30天。舱内有与地面大致相同的人造大气环境，温度始终保持在18.5～24℃之间。宇航员的生活条件是任何其他宇宙飞船无法比拟的。1995年6月27日，美国“亚特兰蒂斯号”作了第100次航天飞行，现在美国制造的航天飞机共有5架。
不久，苏联的航天飞机研究成功，并于1988年进行了首次飞行。它的发射时间几经推迟，直到11月25日莫斯科时间6时，“暴风雪号”航天飞机才由“能源号”运载火箭送上天空。“暴风雪号”长30米，高16米，机身直径5.6米，总重约100吨。内有10个座位。从外形看来，它与美国的几架航天飞机十分相似。“暴风雪号”的首次航行只进行了三个多小时，在绕地球两圈后于当天9时25分着陆。着陆的地方离开发射场只有12千米。苏联解体后，航天事业受到极大冲击，这架航天飞机后来成为参观设施，再也没有上过天。
航天飞机为人们开辟了自由进出太空的通道，其重要性是不言而喻的。它可以让人进入太空，把一些卫星“放”到轨道上去，也可以把那些已失去功能的卫星修复，或者拖回地面来“动手术”后，再让它回到天上去。例如1984年4月6日，美国“挑战者号”第五次上天时，带着5名宇航员及一颗重11吨的卫星。它入轨后，把携带的卫星“放”进了预定的轨道，再改变方向去修复已失效了的“太阳观测卫星”。航天飞机在480千米的高度上飞行，以每秒26米的相对速度迎接目标。4月8日，航天飞机离它仅只60米了，这时宇航员纳尔逊带上了喷气背包步出机舱，到太空中去抓它。他努力了三次，好不容易才抓住了卫星的太阳帆板，可由于用力太猛，卫星急速地翻滚起来……后来还是由地面指挥中心发出了新指令，才使它重新稳定，并由机械手把它拖进了航天飞机。宇航员给它调换了一些部件后，于4月12日再重新放回太空，使它恢复了先前的功能。现在许多行星探测器，如“麦哲伦”金星探测器，“伽利略”木星探测器等都是在航天飞机上发射出去的。
航天飞机不仅大大降低了发射人造卫星的成本，而且有明显的商业价值。由于那儿几乎处于失重状态，因此可以提炼出最纯的稀有金属，能够制造出在地球上无法制造的合金，合成一些平时无法制造的药物，甚至用来作为商业性飞行。1984年8月30日，“发现者”首次航行时，6名宇航员中有个名叫查尔斯·沃克的工程师，就是世界上第一个自费太空游客。机票价格是8万美元。当然这个35岁的科学家是有自己目的的，人们估计他想在太空中制造一种用于治疗癌症的酶。至今，美国的确已制出了世界上第一批在太空生产的商品，1985年美国国家标准局已正式标价出售了。那是一种小得肉眼难以分辨、直径仅10微米的聚苯乙烯微粒，它们是绝对标准的球状体，极其均匀划一，十分惹人喜爱。20世纪90年代初美国仅从通信卫星和资源卫星中，每年的收益就高达900多亿美元，俄罗斯拍的一些卫星照片，在国际市场上的价格高达3000万美元一帧，所以收入十分可观。
空天飞机
尽管第一代航天飞机仍被视为在今后十几年里完成太空军事和民用航天运输使命的主要工具，但鉴于现有航天飞机的经济性差、应变能力不足和生存能力低等缺点，美国国防部和航宇局正在研究新的航空航天飞机方案。
航空和航天是两个不同的技术领域，过去是由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动，航空运输系统是重复使用的，航天运载系统一般是不能重复使用的。
现代科学技术的进步，正在逐步把航空和航天飞行器朝着有机地结合成一体的方向推进。航天飞机是在航空和航天技术的结合方面作了初步尝试，实现了航天运载系统的部分重复使用。近年来，出现了一种将航空航天技术有机地结合在一起的飞行器方案，即航空航天飞机，简称空天飞机。它能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。
空天飞机是既能航空又能航天的新型飞行器。它像普通飞机一样起飞，以高超音速在大气层内飞行，在30～100公里高空的飞行速度为12一25倍音速，并直接加速进入地球轨道，成为航天飞行器，返回大气层后，像飞机一样在机场着陆。它可以自由方便地返回大气层。
随着航天活动规模的扩大，估计到21世纪，仅美国送入轨道的总重量达9万吨，因此，每年的运输量将猛增到数万吨。但是，目前最先进的航天运输工具——美国现在的航天飞机，运送每公斤有效载荷进入地球轨道的费用达11607美元（1986年美元值）。因此，大幅度降低航天运输费用，已成为开展大规模航天活动的关键问题之一。
据目前估计，空天飞机的运输费用至少可降到目前航天飞机的1／10，甚至可降到1％。
此外，用空天飞机发射、维修和回收卫星，不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场和长达一两个月的发射前准备，也不受发射窗口的限制。它完成一次飞行任务后，经一周的维护就能再次起飞，能适应频繁发射的需要，它的投入使用，将使人类可以方便地进入空间，“登天”就不再成为难事了。
提高飞机的飞行速度一直是航空界努力的目标。从50年代起美国就开始探索和研究高超音速飞行，30多年来，时起时落，一直没有取得重大突破。空天飞机的研制将带来航空技术的新飞跃，将使航空技术从超音速飞行跃入高超音速飞行的时代，无疑，将会进一步推动航空工业的发展。
空天飞机作为一种高超音速运输机，具有推进效率高、耗油低、载客（货）量大、飞行时间短等优点，是实现全球范围空运的一种经济而有效的工具。
空天飞机还具有重要的军事价值，可作为战略轰炸机、战略侦察机和远程截击机使用，这对进一步发挥战略空军的作用具有重要意义。
美国正开发新型的航空航天飞机，在有人驾驶时，能在常规机场水平起飞和着陆；还可在大气层内飞行，此时飞行马赫数为5，从美国的纽约飞往东京只需2小时；也可作地球大气层外的轨道飞行，此时的飞行速度为25倍音速，仅需90分钟就能绕地球一周。除作常规的民航机外，它还可代替现有的航天飞机作轨道飞行。据估计，使用高超音速航空航天飞机可使民航机的速度增加6倍，而航天飞行器的发射费用减少90%。1986年2月，美国总统在国情咨文讲话中，把航空航天飞机称作新的“东方快车”，要求它在本世纪末投入使用。这种航空航天飞机是航空航天技术一体化的体现，能在常规飞机跑道上起飞和着陆，自由方便地往返大气层的一种新型飞行器。其起飞重量不到第一代航天飞机总重的1/5（约500吨），而运载能力则提高两倍多（达60吨以上），这样就可大幅度降低航天运输费用。
在军事上，这种空天飞机既可作为全球高超音速运输、洲际轰炸和战略侦察，又可作为航天运载工具或太空兵器，有可能成为一般轰炸机、战斗机和导弹所“不可比拟”的攻击和防御力量。美国拟议中的空天飞机方案主要有两种：一种是拟用作跨太平洋飞行的高超音速运输机，称“东方快车”，能以5～6倍音速在3万米的高度作巡航飞行，只需两小时可从美国杜勒斯机场飞至日本东京；另一种为“跨大气层飞行器”，可作轨道飞行（飞入地球低轨道的速度为25倍音速），也可在次轨道作气动力机动，然后在回升到轨道上以轨道速度航行。美国从1982年开始实施空天飞机这一长远发展计划，总费用预计为数十亿至200亿美元，由美国国防部和国家航空航天局联合进行技术研究。为了解决在大气层中持续高超音速飞行的问题，1985年以前在氢燃料的空气涡轮冲压发动机和超音速燃烧冲压发动机技术研究方面，已有所突破。从1986年至1988年，集中进行这类发动机的方案论证工作，并加速发展机体设计、动力装置等关键技术，在1988年后着手研制一架试验样机，于l992年至1995年期间进行飞行试验。它既是一种反应快、费用较低的跨大气层飞行的运输机，也是一种装备有计算机和先进探测设备的侦察飞行器，还可能是一种廉价、灵活并可重复使用的太空发射平台。在未来太空战中，既可以当作航空兵参加战斗，也可以参加天军行列，出现在太空战场上，与大空“敌人”厮杀。它是比航天飞机更为灵活、战斗力更强的一种大空武器。
第一颗人造地球卫星
世界上第一颗人造地球卫星——人造地球卫星1号，是1957年10月4日发射的。它的本体是一只用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重83.6公斤。圆球外面附着4根弹簧鞭状天线，其中一对长240厘米，另一对长290厘米。卫星内部装有两台无线电发射机——频率分别为20.005及40.002兆周，无线电发射机发出的信号，采用一般电报讯号的形式，每个信号持续时间约0.3秒，间歇时间与此相同。此外还安装有一台磁强计，一台辐射计数器，一些测量卫星内部温度和压力的感应元件及作为电源的化学电池。
它在拜克努尔发射场由一支三级运载火箭发射。起飞以后几分钟，卫星从第三级火箭中弹出，达到第一宇宙速度（7.9公里／秒），进入环绕地球飞行的轨道。它距离地面最远时为964.1公里，最近时为228.5公里，轨道与地球赤道平面的夹角为65度，以96.2分钟时间绕地球1周，比原来预计的所需时间多1分20秒。在秋夜的晴空中，有时它象一颗星星在群星中移动，肉眼可以看到它。这颗卫星的运载火箭于1957年12月1日进入稠密大气层陨毁。卫星在天空中运行了92天，绕地球约1400圈，行程6000万公里，于1958年1月4日陨落。为了纪念人类进人宇宙空间的伟大时刻，苏联在莫斯科列宁山上建立了一座纪念碑，碑顶安置着这个人造天体的复制品。
第一艘载人登月飞船
1969年7月16日，美国东海岸佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪宇宙飞行中心的发射场上，一支象36层楼房、高110米的巨型火箭在震耳的轰鸣声中起飞了。这是世界上威力最强大的运载火箭——土星5号。火箭第一级有5台发动机，它们各有692.8吨推力。点火后，这个3200吨的巨物便迅速飞向高空。由它和登月舱组成的阿波罗11号宇宙飞船将把第一批登月者送上月球。
起飞后12分钟，第一、二级火箭已脱离飞船，第三级火箭进入绕地球飞行的轨道。在绕地飞行的轨道上进行飞行修正和检查后，第三级火箭重新点火，飞船很快超过了第二宇宙速度（11.4公里／秒），向月球飞去。25小时后，飞过地一月系中点（距地球19万2千公里），61小时后达到地球和月球引力相等的平衡点。以后，飞船开始在月球的引力下运动，75小时以后达.到离月球500～600公里的上空而进入绕月球飞行的轨道。
阿波罗飞船有指挥舱、服务舱和登月舱三部分。7月21日登月舱连同两位宇航员在月面上缓缓着陆。另一位宇航员则在指挥舱内继续绕月球飞行。22日在月面考察结束以后，登月舱的上升段起飞，与指挥舱对接。登月的两位宇航员再次进入指挥舱。一小时后，登月舱与指挥舱分离，登月舱落回月面，宇航员进行了一次月震试验。此时，服务舱的火箭开始二作。待进入大气层时，服务舱和指挥舱分离。服务舱穿越大气层后坠毁。7月24日指挥舱重新进入地球大气层，落在太平洋上，回到地面的指挥舱只有5600千克重。
第一艘空间渡船
天地之间，茫无边际，邀游太空，谈何容易，迄今为止，大大小小的运载火箭只能使用一次，射入轨道的飞行器也至多往返一趟。在地面与近地轨道之间，一般人岂能邀游太空？即使用最先进的现代飞机，到了35公里以上的高度也无用武之地了。
美国国家宇航局研制的航天飞机，给全人类带来了新的希望：一般身体健康的人也能乘坐它邀游太空了。
美国的航天飞机是一种兼有航天器和航空飞机两者特性的大型运载工具，人们常称它为空间渡船。
1977年8月12日上午，美国宇航局在加利福尼亚莫哈维沙漠上空成功地进行了航天飞机的第一次大气试验飞行。这架命名为“企业号”的航天飞机由一架波音747型飞机驮载飞行，到达6736米的高空，指令长海斯点燃一组起爆器，使航天飞机脱离母机。然后，由驾驶员驾驶它绕了一个大圈子。最后，在爱德华兹空军基地降落。
空间渡船是一个宠然大物。全长56米有余，高约24米，有7层楼房那么高。它主要由轨道器、外燃料箱和两台火箭助推器三部分组成。轨道器是空间渡船的主体，也是唯一可以载入的部件，很象一架大型的三角翼飞机。平时所说的航天飞机就是指这个轨道器。机长37米，起落架放下时高17米，最大翼展24米，自重75吨，可以重复使用100次以上。轨道器分前、中、后三段。前段是乘员舱，可乘3～7人，特殊情况下可以容纳10人；中段是有效载荷舱，可载重30吨左右；后段主要是3台主发动机。后段还装有两台机动发动机，它们的任务是：在主发动机熄火后，提供推力，使轨道器进入近地轨道，实现机动变轨以至脱离轨道返回地面的目的。轨道器还有反推控制系统，用来保持轨道器的稳定飞行和姿态变换。
外燃料箱只负责给轨道器主发动机提供700余吨的推进剂，是航天飞机唯一不能回收的部件。两台火箭助推器既是空间渡船起航时的动力来源，又负有特殊的职能。当渡船从发射台上起波后55秒钟，推力便降低了三分之一，这样可以确保航天飞机在动压最大时免受巨大的过载。火箭助推器在推进剂燃烧完毕后就与渡船分离，并自动打开降落伞降落，以便回收供下次再用。它可以重复使用20次。
空间渡船的整个摆渡过程可以分为上升、轨道飞行和返回三个阶段。轨道器完成任务后，机动发动机便制动减速，使轨道器进入再入轨道，对准跑道返回着陆。尔后只须经过160个小时的维修和加注燃料，便可再次进行摆渡。
空间渡船具有耗费少，重复使用；大载荷，方便灵活；低加速，乘座舒适；多用途，神通广大等优点。今后，凡发射军用预警卫星、侦察卫星和通信卫星，均可由它胜任；在未来的空间大战中，它可以拦截、破坏甚至俘获敌方的卫星或飞船。在建造大型空间站、轨道结构平台乃至永久性太空城市的时候，它还能肩负起繁重的运输任务。
第一个行星探测器
人们发射了人造卫星以后不久，就开始了行星探测器的研制工作。太阳系内有9颗大行星，它们是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。探测的第一个目标，就是离地球最近的金星。开始，事情进行得并不顺利，屡次失败。直到1962年8月27日，第一个金星探测器“水手2号”发射成功。12月14日，“水手2号”在距金星34838公里处飞过，完成了对金星的逼近考察，成为一颗人造行星，永远环绕太阳飞行，每345.9天绕太阳一周。之后，人们发射了好几个金星探测器，其中有的进入了金星的大气层，有的在金星上软着陆。它们向地球送回了大量的资料，揭开了蒙在金星表面的那层面纱，取得了丰硕成果。
火星是太阳系中一颗迷人的天体。它上面是否有生命，一直是个谜，很自然地，在行星际旅行的最初阶段，人们立即想到要去拜访那些想象中的“火星人”。1965年，人们发射了火星探测器“水手4号”，第一次对火星进行逼近探测。之后，人们发射了好几个火星探测器，有的在绕火星的轨道上飞行，有的在火星表面上软着陆。它们发回了大量资料。但是，没有一个火星探测器找到过火星人的踪迹。
水星探测器“水手10号”于1973年11月3日发射成功。它飞行了506个日日夜夜。在飞行期间，它向地球传送了4000多幅很清晰的电视照片。根据照片，人们已给水星绘制了地貌图。水星给人们的印象是：它是多么地象月亮呵！
为了考察木星这颗外行星，美国在1972年3月3日发射了第一个木星探测器——“先锋10号”。“先锋10号”穿越火星轨道后，同年7月进入小行星带，1973年2月安全无恙地通过了这个危险区域，径直向木星飞去，开始了对木星这颗太阳系内最大的行星的观测。这位重270千克的“使者”飞行了21个月，行程10亿公里，于1973年12月5日风尘仆仆地来到木星上空。从它发回的资料来看，木星上奇异的大红斑是一个耸立在10公里高空的云团。这云团可能是一个强大的逆时针旋转的长寿命旋涡，也可能是一团激烈上升的气流。“先锋10号”被木星的巨大引力加速，终于克服了太阳引力场，成为第一艘逃离太阳系的宇宙飞船。8年之后，它将穿过最远的行星——冥王星的轨道，然后以每小时4万公里的速度向金牛座飞去。
美国载人航天发展历程
“水星”号飞船
“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与前苏联竞争的紧迫形势，该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果，以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。
“水星”号飞船计划的主要目的是把载1名航天员的飞船送入地球轨道，绕地球飞行几圈后安全返回地面。“水星”飞船计划始于1958年10月，结束于1963年5月。“水星”号飞船由圆台形座舱和圆柱形伞舱组成，共进行了25次飞行试验，其中6次载人。在经过了17次不载人飞行试验后，美国才于1961年5月5日进行了首次载人亚轨道飞行。载人亚轨道飞行试验成功后，美国于1962年2月20日进行了首次载人轨道飞行，绕地球3圈，飞行4小时55分钟后返回地面。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船，也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了前苏联，突出表现为载人上天的时间落后于前苏联，航天运载能力也处于劣势。
“双子星座”号飞船
继用“水星”号飞船完成了首次载人航天发射后，美国又开发了“双子星座”飞船，作为从“水星”到“阿波罗”计划之间的过渡。其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年，完成了10次环地轨道载人飞行，每次2人，共花费12.8亿美元。“双子星座”号飞船计划是为“阿波罗”号飞船计划提供飞行经验，准备各种技术条件，提供经过训练并富有实际飞行经验的航天员。“双子星座”号飞船计划始于1961年11月，结束于1966年11月。这期间共进行了12次飞行试验，其中2次不载人，10次载人。"双子星座"号飞船由再入舱和连接舱组成，其飞行试验重点解决了轨道交会、对接、航天员出舱活动和机动飞行变轨等技术问题。
“阿波罗”号飞船
经美国航宇局和冯·布劳恩等火箭专家论证，提出美国在20世纪60年代经过努力能够达到而又刚好超出前苏联的目标是载人登月。于是，美国总统肯尼迪于1961年5月25日宣布了“阿波罗”载人登月计划。
“阿波罗”号飞船由指挥舱、服务舱和登月舱组成。1969年7月16日，美国使用“土星”5号运载火箭将载有3名航天员的“阿波罗”11号飞船送入空间，7月21日飞船抵达月球，美国航天员阿姆斯特朗实现了人类登月的梦想。
美国为实施“阿波罗”计划还研制了“徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道环行器”无人月球探测器、土星族重型运载火箭，以及由逃逸系统、指令舱、服务舱和登月舱组成的阿波罗飞船，这些工作为1969年把人送上月球奠定了坚实的技术基础。
“阿波罗”登月计划于1961年5月23日起开始实施，直至1972年12月结束。期间共进行了17次飞行试验，其中“阿波罗”1号至“阿波罗”6号为无人亚轨道与地球轨道飞行；“阿波罗”7号为载人地球轨道飞行；“阿波罗”8号和9号为载人月球轨道飞行、“阿波罗”11号至“阿波罗”17号为载人登月飞行(只有“阿波罗”13号失败)。“阿波罗”计划共花费240亿美元，先后完成6次登月飞行，把12人送上月球并安全返回地面。它不仅实现了美国赶超前苏联的政治目的，同时也带动了美国科学技术特别是推进、制导、结构材料、电子学和管理科学的发展。但是“阿波罗”计划耗资太大，几乎占用了航宇局20世纪60年代全部经费的3/5，严重影响了美国空间科学和空间应用领域的发展，迫使美国重新考虑下一步的航天目标。
“天空实验室”计划
在得知前苏联的“礼炮”1号空间站升空后，美国赶紧利用“阿波罗”计划剩余的土星运载火箭和载人飞船作为运输系统以及积累的技术成果，将“土星”5号运载火箭的末级改装成了美国第一个试验性空间站“天空实验室”。故此，“天空实验室”又称“阿波罗”应用计划。
1973年5月15日，“天空实验室”发射升空，开展试验性空间站活动，该空间站重82吨，长36米，容积316米3。该计划至1974年2月结束，耗资25亿美元，共完成3次载人活动。先后有9名航天员每批3人在此空间站上工作了18、59、84天，进行了天文观测、地球资源勘查、生物医学和材料加工等270项试验，突出显示了人在空间长期生活和从事检查、维修、排除故障和进行科研工作的能力。美国认为只是利用"阿波罗"计划的剩余材料便研制出了空间站，在技术上没有什么难度，同时也没有意识到空间站的潜在价值，加之美国认为研制兼具运载火箭和载人飞船性能的可重复使用的航天飞机更具潜力，至此美国转向了航天飞机的研制。直至20世纪80年代才重新提出研制"自由"号永久性载人空间站。
航天飞机
航天飞机是可重复使用的航天器，用于进入地球轨道，在地球与轨道航天器之间运送人员和物资，是人类首次研制的可重复使用往返于天地之间的运输系统。航天飞机还可用于在空间释放与维修人造卫星和空间探测器、地球资源勘探和环境监测、空间加工和科学试验、建造空间结构等方面。航天飞机是一种具有重要民用与军用价值的多用途航天器，它的出现是美国航天技术发展的一次飞跃。实现了航天运载器由一次使用向部分重复使用的过渡。
航天飞机由三部分组成，包括可重复使用100次的轨道器；一次性使用的外挂燃料箱；两个可回收的重复使用20次的固体火箭助推器。美国共制造了6架航天飞机，分别是“企业”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号和“奋进”号。其中“挑战者”号航天飞机在1986年1月28日的发射中爆炸，7名航天员全部遇难。
国际空间站
20世纪80年代初，为了迎接21世纪空间产业化和军事化的挑战，美国开始酝酿建造空间站。其主要目的是继续保持美国空间领先地位，推进空间产业开发，并为未来建立永久性月球基地和进行载人行星探索做准备。1984年1月25日，美国总统里根下令正式研制大型永久载人空间站，要求美国航宇局在10年内完成，耗资80亿美元，并邀请加拿大、西欧及日本等盟国参加空间站的建设。1988年2月，美国政府依据对国内国际形势的研究又颁发了新的空间政策，正式确定了扩大载人航天活动、实施月球和火星载人飞行长远目标。最初通过的空间站设计方案采用动力塔式双龙骨结构，由4个压力舱、4个能源舱、2个后勤舱、移动式遥控服务中心和4个自由飞行平台及轨道转移飞行器组成，电源系统由先进的太阳能发射镜提供87千瓦的功率。经过若干次改进，到1995年，国际空间站总重量为430吨，主桁架长88米，居住舱的容积为1200米3，4个太阳电池阵宽110米，能提供110千瓦的电源功率，其中用户使用功率为46千瓦。其运行高度平均为397公里。
最大的宇宙航行博物馆
坐落在华盛顿市独立大街上的美国宇宙航行博物馆是目前世界上最大的宇宙航行博物馆（简称宇航博物馆）。在这座只有208米长，28米高的宇航博物馆里竟陈列着240架飞机、40个空间飞行器、50枚导弹和火箭的实物展品。既有“阿波罗”’登月飞船重返地面的指令舱和在月球表面着陆的登月舱，又有号称航天器之王的美国“天空实验室”；既有高21米的“丘辟特”火箭，又有新型“民兵了”固体洲际弹道导弹；既有莱特兄弟1903年设计制成的世界上第一架动力飞机，又有苏联第一颗人造地球卫星的复制品……。所有这些实物都给人以身临其境的特殊感觉，难怪人们都把美国的这个宇航博物馆称做人类宇航知识的一个最大宝库。
美国宇航博物馆分设23个展览厅。
架设在“飞行的里程碑”大厅里的一架单引擎灰色飞机特别引人注目。1927年，美国飞行员林伯赫驾驶这架飞机首次横渡大西洋。二层展厅所以把“梅塞施密特－09”和“马克－7”型喷火式战斗机放在非常醒目的位置上，那是因为它们在二次大战中都是有功之“臣”。在不列颠战役中，它们为英国击败德国空军立下了汗马功劳！“空中运输”大厅里还展出各式各样的民航机。现代民航机的先驱“波音－247”也在其中。参观者均可纵览全貌。看到这些，人们不禁觉得，宇航博物馆展出的是一架架飞机，却记载着一部活生生的航空发展史。
当你走进“太空”大厅时，就象进入广漠无垠、满天星斗的宇宙之中。从天花板到墙壁上挂满了五花八门的飞行器，能够给你留下深刻的真实感和立体感。矗立在大厅里的“天空实验室”招来了特别多的观众。由于参观的人络绎不绝，只好规定列队进出。参观者不管大人还是小孩，既可以看一看宇航员是如何操作使用实验室内的仪器仪表的，就连洗澡用的简单设备、锻炼身体用的模拟自行车以及测量人体功能的各种设施，也可以亲自动手试一试。此时此刻，似乎你也成为一名宇航员了。
在一块月岩切片的旁边，竖立着一块牌子，上面写着“请摸一摸月亮”的字样。噢，人们明白了，这是希望参观者“摸”的实物展品。月亮是地球的卫星，谁不想亲手摸一摸来自38万公里之远的亲“骨肉”呢！不知是因为摸的人太多还是由于这块切片本来就很平整的缘故，它光滑极了。
美国宇航博物馆自1976年7月至日开馆以来，每年都得接待大约1千万名贵客。
最大的天空实验室
1973年5月14日，美国国家宇航局把一只誉满全球的航天器——“天空实验室”送上了高435公里的近圆形地球轨道。天空实验室长36米，最大直径达6.7米，重约86吨，是迄今为止人类送上太空的最大航天器。
天空实验室主要由“土星”工作舱和“阿波罗”飞船两部分组成。土星工作舱的外面装有两组太阳能电池帆板：一组呈风扇形，专给实验室内的望远镜供电；另一组呈翼形，好似一对大翅膀，空间站所需电能主要由它供给。两组电池帆板的总面积约230平方米，比一个排球场还要大。
在天空实验室内，人们可以从事各种科学实验。因此，称它为轨道空间站，那是再合适不过的了。
非常不幸，“土星－5号”运载火箭发射后仅1分多钟，天空实验室就开始“感冒发烧”了。原来，空间站的轨道工作间在穿越大气层时受到了很大的损伤：翼形太阳能电池帆板，一个被完全扯掉，另一个被死死卡住；宇宙尘防护罩也突然脱落了。由于上述原因，空间站供电系统发生严重问题，轨道工作间的内部温度急剧上升。
在这危急之际，字航局决定，立即派出一个精干的宇航小组，奔赴天空实验室，救死扶伤。5月25日，“土星－IB”火箭把载有三名宇航员的阿波罗飞船送到天空实验室，首先承担起抢修空间站的特殊任务。两个星期后，空间站得救了，但只剩下一只“翅膀”了。宇航小组在圆满地完成了各项科学试验后，于6月22日胜利归来。
尔后，天空实验室又接待过两批“客人”，每批都是3名宇航员。前一批在空间站生活了59天，后一批住了84天，全由阿波罗飞船接送。1974年2月，最后一批宇航员返回地面以后，空间站不再接待客人，直到1979年7月11日，终于坠落在印度洋。跟所有的人造地球卫星一样，天空实验室在它“寿终正寝”的时候，也是要回到“娘家”——地球上来的。不过，它在回“娘家”的路上，要经过稠密的大气层，自然会落得个粉身碎骨的下场。据报道，最大的1块碎“尸”竟有2270千克重，坠落在离澳大利亚不远的洋面上。
在空间站里工作的三批宇航员拍摄了17万5千多张太阳照片、3万多张地面目标照片，录制了72公里长的磁带，还进行了30多项包括空间生物医学、空间材料加工在内的科学实验。宇航员还对周期长达7500年的科霍特克警星进行了详细的观察……。
第一颗人造地球卫星的总设计师
1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星发射成功！这在空间技术发展史上是划时代的大事。可是谁曾料到，为这次飞行作出杰出贡献的第一个总设计师，竟是一个被判死罪的苦役犯，他的真名叫科罗廖夫！
科罗廖夫是一个天资聪明而又勤奋好学的人，很早就显露出超群的才干。他25岁时就编写出版了专著《火箭发动机》，26岁时成功地参与设计了苏联第一枚液体火箭，27岁那年又写出另一本专著《火箭飞行》，29岁时和同事们一起成功地设计了苏联第一代喷气式飞机。
在1937年，他遭到了厄运。当时的陆军参谋长屠哈切夫斯基因里通外国嫌疑而被立即处决。受他的牵连，著名的飞机设计师图波列夫被捕，因国家需要飞机而未被处死，囚禁在监狱工厂进行飞机设计。身为火箭主设计师的科罗廖夫则判为死罪，押赴西伯利亚一个荒无人烟的小岛挖掘金矿。
由于图波列夫的多次请求，科罗廖夫才脱离死牢，转到第4号特种监狱工厂研制火箭。虽然他们从事的是科研设计工作，但身份是囚犯，每天工作12小时，警卫森严，不得随便聊天，毫无行动自由。就在这种条件下，他先后成功地设计了苏联第一代导弹和中程导弹。
1957年8月3日科罗廖夫设计的洲际导弹试验成功。10月4日，第一颗人造地球卫星上天，世界各国赞扬科学上这一巨大成就。科罗廖夫为苏联赢得了极大的声誉，可是苏联政府仍不准他公开露面。具有讽刺意味的是，虽然这时他已拥有私人别墅，可是别墅的保卫人员就是当年监狱工厂的警卫！
在这以后，科罗廖夫又为第一艘载人飞船设计了火箭。科罗廖夫的科研态度是严肃而认真的，但他的科研工作随着苏联领导人的意图而转。当时，他虽已从被关押的劳改犯变成被“保护”的“要人”，但睡梦中时常发出“混蛋，快起来！马上出发”的咆哮声，那苦难岁月的阴影还笼罩着他。1966年1月，他终因劳累过度、心力衰竭而死，终年59岁。
科罗廖夫一生的成就是卓越的，但他一生的遭遇却是悲惨的。
最贵重的衣服
乘坐阿波罗飞船奔向月球的宇航员，临行之前必须穿上一套特殊的宇宙服。
到月球上去探险和考察，宇航员要经历各种各样的风险。为了保证宇航员的生命安全，完成考察任务，宇宙服内装有各种精密的仪器，而且安排得十分巧妙。宇宙服主要由三部分组成。第一部分是保护性宇宙服，是由十几层能防微流星、能保暖的织物制成的连衣裤。第二部分是一个轻便型生命保证系统，外形是个背包。背包的内部结构非常复杂，可以供给宇航员呼吸用的氧气，可以进行压力通风，可以为宇宙服换气，可以过滤掉循环中产生的杂质和臭气。包中还有电源以及无线电通讯设备，供宇航员通话和将各种遥测数据传给地面。第三部分是紧急供氧设备，当背包内的仪器一旦发生故障，它可以提供30分钟的氧气，以应急用，让宇航员有时间去排除故障。
这套宇宙服总重83千克，在月面上重14千克。由于精致复杂，造价很高，一套宇宙服价值30万美元，可算是最贵重的衣服了。