航天基本知识
火箭
火箭是以热气流高速向后喷出，利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。它自身携带燃烧剂与氧化剂，不依赖空气中的氧助燃，既可在大气中，又可在外层空间飞行。火箭在飞行过程中随着火箭推进剂的消耗，其质量不断减小，是变质量飞行体。
火箭起源于中国，是中国古代重大发明之一。古代中国火药的发明与使用，给火箭的问世创造了条件。北宋后期，民间流行的能升空的“流星”（后称“起火”），已利用了火药燃气的反作用力。按其工作原理，“起火”一类的烟火就是世界上最早的用于玩赏的火箭。南宋时期，出现了军用火箭。到明朝初年，军用火箭已相当完善并广泛用于战场，被称为“军中利器”。明代初期兵书《火龙神器阵法》和明代晚期兵书《武备志》以及其他有关中外文献，均详细记载了中国古代火箭的形制和使用情况。
而现代火箭的鼻祖是纳粹德国时期的V2火箭。V2工程开始于1940年。第二次世界大战期间，正是德国的V2火箭曾给英国带来巨大灾难，V2火箭当时又叫“飞弹”。V2工程起始于A系列火箭研究，由冯·布劳恩主持，是1936年后在佩内明德新建火箭研究中心的重点项目。V2火箭是世界上第一种实用的弹道导弹。
V2长13.5米，发射全重13吨，能把1吨重的弹头送到322千米以外的距离。火箭由液体火箭发动机推动，燃烧物质为液氧和甲醇。发射时火箭先垂直上升到24~29千米高，然后按照弹上陀螺仪的控制，在喷口燃气舵的作用下以40度的倾角弹道上升，也可由地面控制站向弹上接收机发射无线电指令控制。一分钟后，火箭已飞到48千米的高度，速度已达每小时5796千米。此时，无线电指令控制系统指令关闭发动机，火箭靠惯性继续上升到97千米的高度，然后以每小时大约3542千米的速度大致沿一抛物线轨迹自由下落，击中目标。由于当时制导系统的精度所限，所以V2火箭的误差较大。
V2工程的目标是扩大火箭容积和承载重量，以容纳自控、导航系统和战斗部。1942年10月3日，V2试验成功，年底定型投产。从投产到德国战败，纳粹德国共制造了6000多枚V2，其中4300枚用于袭击英国和荷兰。
1945年德国投降前夕，布劳恩和400余名火箭专家向美军投降，后到美国，成为美国火箭技术和空间技术的奠基人之一；苏联也缴获了大量V2的成品和部件，并俘虏了一些火箭专家，以此为起点，开始自己的火箭和空间计划。V2在工程技术上实现了宇航先驱的技术设想，对现代大型火箭的发展起了承上启下的作用，成为航天发展史上一个重要的里程碑。
现代火箭可用作快速远距离运送工具，如作为探空、发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具。另外火箭还可以作为其他飞行器的助推器，如用于投送作战用的战斗部，便构成火箭武器。火箭是目前唯一能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地球引力，进入宇宙空间的运载工具，而火箭的速度是由火箭发动机工作获得的。
火箭通常可分为固体与液体火箭，有控与无控火箭，单级与多级火箭，近程、中程与远程火箭等。火箭的种类虽然很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的，除有效载荷外，有控火箭必不可少的组成部分有动力装置、制导系统和箭体。
1.动力装置
动力装置是发动机及其推进剂供应系统的统称，是火箭赖以高速飞行的动力源。其中，发动机按其工质，可分为化学火箭发动机、核火箭发动机、电火箭发动机等。当前广泛使用的是化学火箭发动机，它是靠化学推进剂在燃烧室内进行化学反应释放出的能量转化为推力的。在发动机效率相同的情况下，单位时间内燃烧与喷射的物质越多，喷射速度越大，发动机推力就越大。在推力相同的情况下，结构重量越轻，单位时间内消耗推进剂越少，发动机性能就越高。推力与推进剂每秒消耗量之比称为比推力，它是鉴定发动机性能的主要指标。
2.制导系统
有了足够的推力，火箭便可克服地球引力而飞离地面。但对有控火箭而言，为保证在飞行过程中不致翻滚，而且准确地导向目标，还需有制导系统。该系统的功用是实时地控制火箭的飞行方向、高度、距离、速度以及飞行姿态等，亦即控制火箭的质心运动和绕质心的转动，使火箭稳定而精确地飞抵目标。制导系统地日臻完善和精度的迅速提高，是现代火箭技术的一大特点。
3.箭体
箭体是火箭另一个不可缺少的组成部分，火箭的各个系统都安装箭体上，并容纳大量的推进剂。箭体结构除要求具有空气动力外形外，还要求在完成既定功能的前提下，重量越轻越好，体积越小越好。在起飞重量一定时，其结构重量轻，则可得到较大的飞行速度或距离。
随着航天科技的快速进步，火箭技术得到了飞速发展和广泛应用，其中尤以各种可控火箭武器和空间运载火箭发展最为迅速。从火箭炮到反坦克、对付飞机和舰艇以及攻击固定目标的各类有控火箭武器，均已发展到相当完善的地步，反导弹、反卫星火箭武器也正在研制和完善之中。各类火箭武器正继续向高精度、反拦截、抗干扰和提高生存能力的方向发展。在地地导弹基础上发展起来的运载火箭，已广泛用于发射各种卫星、载人飞船和其他航天器。
人造卫星
人造卫星是在空间轨道上环绕行星运行的无人航天器。科学家用火箭把它发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，以便进行探测或科学研究。围绕哪一颗行星运转的人造卫星，我们就叫它那一颗行星的人造卫星，比如最常用于观测、通讯等方面的人造地球卫星。
因为地球对周围的物体有引力的作用，因而抛出的物体要落回地面。但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。
后来随着人类科技水平的发展，火箭的出现使牛顿的这种设想成了现实。火箭载着预定的物体加速上升，达到一定速度之后，便能够达到牛顿想象的“脱离地球的速度”，成为环绕地球转动的卫星。
人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。人造卫星按照运行轨道不同分为低轨道卫星、中高轨道卫星、各种人造卫星地球同步卫星、地球静止卫星、太阳同步卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星；按照用途划分，人造卫星又可分为通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、截击卫星等。这些种类繁多、用途各异的人造卫星为人类作出了巨大的贡献。
1.侦察卫星
在各类应用卫星中侦察卫星是发射最早，也是发射数量最多的人造卫星。侦察卫星有照相侦察和电子侦察卫星两种。照相侦察卫星是用光学设备对地面目标进行拍照的卫星。电子侦察卫星则是利用星载电子设备截获空间传播的电磁波，并转发到地面，通过分析和破译，获得敌方的情报。无论对军事战略侦察，还是对军事战术侦察，侦察卫星所提供的情报信息，都起着不可忽视的作用。
2.气象卫星
气象卫星利用所携带的各种气象遥感器，接收和测量来自地球、海洋和大气的可见光辐射、红外线辐射和微波辐射信息，再将它们转换成电信号传送给地面接收站。气象人员根据收集的信息，经过处理，得出全球大气温度、湿度、风等气象要素资料，几小时就可得到全球气象资料，从而做出长期天气预报，确定台风中心位置和变化，预报台风和其它气候变化。气象卫星对于保证航海和航空的安全，保证农业、渔业和畜牧业生产，都有很大作用。
3.地球资源卫星
资源卫星是在侦察卫星和气象卫星的基础上发展而来的。利用星载的多光谱遥感器获取地面目标辐射和反射的多种波段的电磁波，然后把它传送到地面，再经过处理，变成关于地球资源的有用资料，它们包括地面的和地下的，陆地的和海洋的等等。
地球资源卫星可广泛用于：地下矿藏、海洋资源和地下水源调查；土地资源调查，土地利用，区域规划；调查农业、林业、畜牧业和水利资源合理规划管理；预报农作物长势和收成；研究自然植物的生成和地貌；考查和监视各种自然灾害如病虫害、森林火灾、洪水等；环境污染、海洋污染；测量水源，雪源；铁路，公路选线，港口建设，海岸利用和管理，城市规划。地球资源卫星具有重大的经济价值和潜在的军事用途。
4.海洋卫星
海洋卫星的任务是海洋环境预报，包括远洋船舶的最佳航线选择、海洋渔群分析、近海与沿岸海洋资源调查、沿岸与近海海洋环境监测和监视、灾害性海况预报和预警、海洋环境保护和执法管理、海洋科学研究、海上军事活动以及海洋浮标、台站、船舶数据传输等。
5.导航卫星
这种卫星发出一对频率非常稳定的无线电波，海上船只、水下的潜艇和陆地上的运动体等都可以通过接收卫星发射的电波信号来确定自己的位置。这种卫星可以覆盖全球进行全天候导航，而且导航精度高。利用导航卫星进行导航是航天史上的一次重大技术突破。
6.测地卫星
卫星测地的原理与卫星导航的原理相似。由于地面上的测量站是固定的，所以测量精度比对舰船导航定位的精度高。卫星测地目前达到的精度比常规大地测量的精度高几十倍以上。
测地卫星可完成大地测量、地形测定、地图测绘、地球形状测量，以及重力和地磁场测定。卫星测地在军事、科学研究和民用方面受到重视，许多国家研制和发射了测地卫星系统。利用卫星进行测地，为测绘工作提供了现代化手段，以其工作周期短、测量精度高的优点，大大节省了人力、物力和财力。特别是要建立精确的全球性地理坐标系或三维地图，利用卫星测地是惟一可行的测量手段。随着科技水平的不断提高，测地卫星的应用也日益广泛，如人们利用测地卫星测量地壳移动从而监视和预报地震等。
7.拦截卫星
卫星作为一种武器在轨道上接近，识别并摧毁敌方空间系统，这种卫星被称为反卫星卫星。反卫星卫星的拦截方式可以有多种，主要有：使拦截卫星在空间与目标卫星相遇，然后自爆以摧毁目标；从拦截卫星上发射反卫星武器，如激光、粒子和微波等定向高能束射武器；拦截卫星用自身携带的小型火箭助推器加速，与目标卫星相碰撞；设法使目标卫星失去工作能力，如利用核辐射击毁目标卫星的电路与结构，向目标卫星相机镜头上喷射物质等等。
目前全球只有少数国家进入航天俱乐部，具有独立卫星发射能力。这些国家和地区包括俄罗斯、美国、法国、日本、中国、英国、印度和以色列。直到今天仍有少数国家依旧尝试进入航天俱乐部。早期意大利和哈萨克斯坦都具备火箭和卫星研发技术条件，并且都有火箭发射场。乌克兰具备火箭制造能力但却不具备发射场等条件。多国合作的欧洲空间局，以及私有的海上发射公司等公司也被认为是航天俱乐部的成员。
宇宙飞船
宇宙飞船，是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半个月，一般搭乘2到3名航天员。
世界上第一艘载人飞船是前苏联的“东方1号”宇宙飞船，于1961年4月12日发射。它和运载火箭都是一次性的，只能执行一次任务。虽然宇宙飞船是最简单的一种载人航天器，但它还是比无人航天器复杂得多。麻雀虽小，五脏俱全。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处，但要载人，故增加了许多特设系统，以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。例如，用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃逸生存系统等。
当然，掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船，除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内，还应使其落点精度比返回式卫星要高，从而及时发现和营救宇航员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差，结果使宇航员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。
人类要实现飞天梦必须有三个条件，除要研制出载人航天器外，还必须拥有运载力大、可靠性高的运载工具以及弄清高空环境和飞行环境对人体的影响，并找到有效的防护措施。
未来的宇宙飞船将朝三个方向发展：有多种功能和用途；返回落点的控制精度提高到百米级的范围以内；返回地面的座舱经适当修理后可重复使用。
