1．什么是航天飞机

航天飞机是一种垂直起飞、水平降落、部分或完全重复使用的近地轨道有翼航天运载器。它综合利用了火箭、飞机、飞船等航空和航天的先进技术，多以火箭发动机为动力上升入轨，完成轨道飞行后再进入大气层，像飞机一样滑翔着陆，可重复使用数十次。航天飞机可以在地球表面和近地轨道之间运送各种有效载荷，释放、维护和回收卫星，完成天文观测、对地观测和军事侦察，进行空间科学实验，为空间站运送人员和货物或作为应急救生飞行器等多项航天任务。航天飞机可分为部分重复使用航天飞机和完全重复使用航天飞机两大类。前者可由重复使用轨道飞行器和火箭助推器及一次性使用外贮箱并联组成，其中轨道器带有主发动机，如美国现役航天飞机和苏联的“暴风雪号”航天飞机。在历史上，由重复使用轨道器和一次性使用火箭串联的航天飞机方案也曾出现过。完全重复使用航天飞机方案的特点是主发动机和推进机贮箱均放在机身内，又可分为单级入轨和两级入轨两种形式。

航天飞机的关键技术主要有氢氧主发动机、防热系统及材料、计算空气动力学及风洞试验、环境控制与生命保障、应急逃逸系统、机动飞行和准确着陆技术等。美国的航天飞机主要有“哥伦比亚号”（2003年在空中爆炸）、“挑战者号”（1986年发射时爆炸，后由“奋进号”接替）、“发现号”和“亚特兰蒂斯号”，这些航天飞机着陆后，经检查维修，均可再次飞行。苏联的“暴风雪号”航天飞机只进行过一次无人验证飞行。

航天飞机是追求航天运载工具重复使用的产物，因而是一种特殊的航天运载工具。由于它的轨道器在轨道上运行，因而可以执行航天器的任务，如对天地进行观测等。同时，由于轨道器上设有密封舱和生命保障设备，因而又具有载人航天器的功能。

2．航天器有几种

“航天器”又叫“空间飞行器”或“太空飞行器”。是依据天体力学规律运行于太空，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的飞行器。航天器为了完成航天任务，需要和航天运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控和数据采集网与用户台站（网）等做到相互配合，协调起来，共同工作，组成一套专门的航天系统。执行航天任务的主体是“航天器”，它是航天系统的主要构成部分。



航天飞机

现在，航天器几乎都运行于太阳系内。美国于1972年3月发射的“先驱者10号”探测器，于1986年10月成功地越过了冥王星的平均轨道，成为了第一个冲出太阳系的航天器。

航天器的分类有多种依据，即可以按照航天器的轨道性质、科技特点、质量大小、应用领域来分类。而最为广泛的一种分类法就是依据航天器的应用领域来分类。

航天器分为三大种，即军用航天器、民用航天器和军民两用航天器，它们又都可分为无人和载人航天器。其中，无人航天器又可以分为人造地球卫星、货运飞船和空间探测器；载人航天器又可以分为载人飞船、航天飞机、空天飞机和空间站。

人造地球卫星可以分为三种，即科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。其

中，科学卫星又可以分为空间物理探测卫星和天文卫星；应用卫星又可以分为气象卫星、通信卫星、测地卫星、导航卫星、地球资源卫星、预警卫星、侦察卫星、海洋监视卫星等；技术试验卫星的试验内容有电火箭试验、重力梯度稳定试验和交会对接试验等。

人造卫星

空间探测器又可以分为月球探测器、行星际探测器、小行星探测器、行星及其卫星探测器等。另外，航天器在运动方式、运动环境与运动可靠性、运动控制和系统技术等方面的特点都很显著。

大部分航天器不携带飞行动力装置，在极高真空的太空凭借惯性自由地飞行。航天器的运动速度为每秒八千米至十几千米。航天器的轨道是人们提前依据航天任务来进行相应的选择和设计的。

3．航天器的特点

航天器是由航天运载器发射并送入太空的，长时间处于高真空、强辐射、失重的环境中，有的航天器还要返回地球或者着陆于其他天体，总要面对不同种类的考验。航天器的工作环境比航空器的环境条件恶劣得多，比火箭和导弹的工作环境还要复杂。发射航天器需要比自身重很多倍的航天运载器，航天器一旦顺利入轨，还需要正常工作几个月、几年甚至更长时间，有的可达十几年。所以说，重量轻、体积小、高可靠、长寿命和承受复杂环境条件的能力是对航天器设施的基本要求，也是航天器设计的主要原则。而针对载人航天器，对可靠性的要求将更加严格。

大部分航天器是“无人飞行器”，其各系统工作必须凭借地面遥控或自动控制的形式来完成。航天员对载人航天器各系统的工作可参与监视和控制，然而依然需要借助地面指挥和控制。航天器控制主要通过地面和航天器上的无线电测控系统相互配合才能真正完成。航天器的安排、监测和控制工作一般由航天测控和数据采集网或用户台站（网）中心站的工作人员具体来实施。现在，随着航天器计算机系统功能的逐渐增强，航天器自动控制能力也在日益增强。

航天器运动和航天环境的特殊性以及航天飞行任务的多样性使其在系统组成和系统技术方面的特点显著。航天器的电源既要求长寿命、大能量，也要求大功率，从几十瓦到几千瓦不等。航天器所使用的太阳电池阵电源系统、燃料电池和核电源系统并不简单，关系到半导体技术和核能技术等。航天器轨道、姿态控制系统既采用了不少特有的敏感器、推力器和控制执行机构等，也应用了不少现代控制论的新方法，从而构成具有多变量的反馈控制系统。无论是航天器的结构，还是航天器的热控制系统、无线电测控系统等，均采用了许多特殊的材料、特殊的器件和设备，关系到不少科学技术领域。航天器的正常工作不光取决于航天器上各系统的协调配合，还与整个航天系统各部分协调配合的关系密不可分。应该说，航天器和更为复杂的航天系统的研制和管理工作都离不开系统工程的理论和系统工程的方法。

随着航天飞机和其他航天专业系统的使用，随着空间组装技术和空间检修技术的日益成熟，人类会在空间将不同的大型航天系统一步步建造起来，比如直径上千米的大型光学系统、永久性空间站和长达几千米的巨型天线阵等。未来航天器的发展和应用应强调三大方面：一是逐步提高从空间获取信息的能力和在空间传输信息的能力，从而使其应用范围进一步扩大；二是加速试验，实现在空间环境条件下生产新材料和新产品；三是探索在空间利用太阳辐射能，从而获得新的能源。其中，从空间获取信息、材料和能源成为人类发展航天器的长远目标。

知识 扩展

四个“第一”

世界上第一个航天器为苏联于1957年10月4日发射的“人造地球卫星1号”；

第一个载人航天器为苏联航天员尤里·加加林乘坐的“东方号”飞船；

第一个将人类送入月球的航天器为美国的“阿波罗11号”飞船；

第一个同时有运载火箭、航天器和飞机特性的飞行器为美国的“哥伦比亚号”。