各种宇宙飞船的介绍

您要科幻还是现实的 ？先来说说科幻版和现实版的两个宇宙飞船。企业号曲速最高速度为9999999倍光速(科幻)旅行者1号(现实)是人类30多年前发射一艘无人星际飞船目前以飞出我们太阳系奔向宇宙深处。速速为30千米/s

宇宙飞船虽然是最简单的一种载人航天器，但它还是比无人航天器（例如卫星等）复杂得多。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处，但要载人，必须增加许多特设系统，以满足航天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、温度和温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、宇航服、载人机动装置和逃逸系统等。除此之外，宇宙飞船都有基本的结构系统、通信系统、电源系统、温控系统、遥测系统、姿态控制系统、变轨系统和推进剂等。本着“一次发射，多方面受益”的原则，宇宙飞船在执行航天飞行任务时，还多多少少要附加一些科学探测与试验仪器。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航天员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差，结果使航天员困在冰天雪地的森林中差点被冻死。因此，飞船的再入回收及营救系统也相当重要。为了便于发射、运行、再入和飞行管理，飞船各组成系统通常按照功能或应用情况分成几大类，用几个舱段来容纳这些分系统，因此飞船往往由二、三个舱段组成，如乘员舱、服务舱、轨道舱等。乘员舱是航天员在飞行过程中生活和工作的地方，除结构外，它包含了全部环境控制与生命保障系统。服务舱用于装载各种消耗器、安装姿态和轨道控制系统发动机。轨道舱主要用于装载各类仪器。在回收时，只需将乘员舱实施软着陆并安全回收。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。

自1961年实现首次太空飞行以来，人类已先后研究制出三种构型的载人飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。单舱式只有航天员的座舱，美国第一个航天员谢帕德就是乘单舱型的水星号飞船上天的；双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成，它改善了航天员的工作和生活环境，世界第一个出舱航天员列昂诺夫乘坐的前苏联上升号飞船以及美国的双子星座号飞船均属于双舱型；最复杂的是三舱型飞船，它是在双舱型飞船基础上增加一个轨道舱，用于增加活动空间、进行科学实验等，或增加一个登月舱（登月式飞船），用于在月面着陆或离开月面，前苏联/俄罗斯的联盟系列和美国阿波罗号飞船和中国的神舟号飞船是典型的三舱型。宇航飞船的功能除完成载人太空飞行和进行简单的科学技术实验外，目前最主要的用途是作为地面与空间站天地往返飞行器。

载人飞船又称载人航天飞船，它借助于运载火箭发射进入太空，绕地球轨道运行或进行轨道机动飞行；飞船内有适合人工作和生活的人造环境；完成任务后，飞船的一部分返回大气层，用降落伞和缓冲装置实现软着陆。

载人飞船按照其飞行任务的不同分为：卫星式载人飞船、登月载人飞船和行星际载人飞船。载人飞船可以独立进行航天活动，也可以作为往返于地面和空间站之间的“渡船”，还能与空间站或其它航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小，受到所载消耗性物资数量限制，不具备再补给的能力，而且不能重复使用。

1961年4月12日前苏联发射了的第一艘“东方号飞船”，后来又发射了“上升号飞船”和“联盟号飞船”。于此同时，美国也相继研制成功“水星号飞船”、 “双子星座号飞船”和“阿波罗”号飞船，“阿波罗”号飞船是登月飞船，把人送上了月球。

1、宇宙飞船（space craft，spaceship），是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的航天器。宇宙飞船可分为一次性使用与可重复使用两种类型。用运载火箭把飞船送入地球卫星轨道运行，然后再入大气层。飞船上除有一般人造卫星基本系统设备外，还有生命维持系统、重返地球的再入系统，回收登陆系统等。

2、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。它由两个舱组成，上面的是密封载人舱，又称航天员座舱。这是一个直径为23米的球体。舱内设有能保障航天员生活的水、供气的生命保障系统，以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射座椅系统 [2] 。另一个舱是设备舱，它长31米，直径为258米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动火箭系统，供应电能的电池、储气的气瓶、喷嘴等系统。“东方”1号宇宙飞船总质量约为4700千克。它和运载火箭都是一次性的，只能执行一次任务。

3、1966年3月17日，双子星座8号的宇航员进行了首次太空对接。之后不久，由于飞船损伤系统突然失灵，宇航员们不得不进行紧急着陆处理。宇航员尼尔-A-阿姆斯特朗和戴维-R-斯考特在计划为期3天的飞行使命中的第5圈飞行时，操纵其双子星座封舱与阿根纳号宇宙飞船对接成功。半小时后，双子星号密封舱开始旋转并失去控制。接着，宇宙飞船上12只小型助推火箭中的一只原因不明地起火。宇航员随即将其飞行器与阿根纳号分离，并成功地在太平洋上降落。质量约为4700千克。

　吃喝拉撒睡，这是包括人类在内所有动物永恒的生活主题。在地球上这一切当然都能顺理成章，可是随着科技日新月异，人类将来很可能要到太空生活。在太空中，因为失去了重力，这一切可能就不那么顺利了。2011年6月，“discovery”频道在乳酸菌生产制造企业养乐多(Yakult)的支持下，和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)共同举办了一项名为“discovery儿童科学实验馆-太空大学”的亲子教育活动，其中一个很重要的部分就是向大家介绍太空生活和肠道菌群的关系。听起来这个科普有点怪，不过仔细想想，“拉的问题”在太空生活中也是一大难题，而肠道的消化吸收又和肠道菌群密不可分。面对人体在太空中遇到的消化问题，科学家们正在试图探索“肠”治久安之道。

　　太空中排便还要“挖”

　　太空微重力环境下，宇航员的身体飘浮不定，再加上一些心理因素，“拉”本身就变得不太容易。如果再遇到便秘，宇航员会更加苦不堪言。在太空上厕所通常需要固定下半身，臀部和马桶边缘紧贴，采用“抽气导流”原理，引导排泄物和人体分离并导入集便袋。为了解决排便不畅，甚至还有人发明了“采挖式太空马桶”，用类似肛门镜的设备把粪便“挖”出来。这样的如厕方法听上去都让人难受……

　　科学家展示“太空马桶”。

　　解决宇航员的“方便”问题，还得从“肠”计议。人体的肠道是一个很有意思的器官，它不光能够保持一定的运动节律，而且还富有“情感”。科学研究表明，肠道功能紊乱往往与不良情绪有关。另外，人体肠道还长期居住着很多“房客”，它们就是肠道菌群。人体大肠是粪便产生的场所，也是肠道细菌分布最多的地方。细菌们一方面从食物残渣中获取养料，同时也帮助合成一些人体必需的维生素、氨基酸，还能促进铁、镁、锌等矿物质的吸收。这样看来，细菌与人体似乎是和睦相处，各取所需。

　　细菌亦有“正邪”分

　　人从呱呱坠地起，便开始了与细菌的共生。人体细菌的数量非常惊人，而肠道则更是细菌的大本营，比如，大肠细菌数量就是“核爆”级别的，一毫升肠内容物里的细菌数就可以达到上千亿。这些家伙都是好“房客”吗那可不一定，细菌们也是有“正邪”之分的。肠道内相对稳定存在的菌群，称之为“正常菌群”，我们可以简单地将它们分为有益菌、有害菌、还有中性菌[1]，这些细菌间的平衡决定了肠道的健康与否。有益菌群有许多重要的功能，例如促进人体免疫力，减少肠道毒素吸收，以及清除体内致癌因子等等。而有害菌可就不那么安分老实了，它们往往可以产生毒素，一旦肠道环境发生了变化，有益菌数量减少时，有害菌群就有可能趁机繁殖，大占地盘，引起人体疾病，例如接受放射线治疗的肿瘤患者就容易发生肠炎，滥用抗生素也会引起肠道功能失调。

　　肠“惆怅”，“正派”细菌来帮忙

　　为什么宇航员容易出现肠道健康问题这是因为在失重环境和密闭的飞船内工作，同时还要承受太空里大量的辐射，宇航员的身心都会受到各种影响，肠道环境也发生了变化，有可能引起肠道菌群紊乱或者免疫力降低。

　　乳酸杆菌和双歧杆菌。

　　因此，解决宇航员在太空中的肠道问题十分重要。在寻找解决肠道问题的过程中，一些科学家把目光投向了“益生菌”。关于“益生菌”对人体的健康功效一直在研究中，尽管一些效果还没有得到完全证实，但也取得了很大的进展，是目前学界的热门和前沿研究课题。2005年，美国微生物学会在巴尔的摩召开了一次针对益生菌的研讨会，从理论上认可了益生菌的概念，并且提供了用益生菌来缩短儿童腹泻时间的研究[2]。乳酸菌就是我们比较熟悉的一种益生菌，简单来说，也就是“好细菌”，目前的研究表明，它还能支持另一种好细菌“双歧杆菌”在肠道内“安居乐业”，对促进肠道健康有一定帮助。

　　然而，这些在地球上对人体有益的细菌，到了太空是否也有相同的功效日本人已经开始了类似的研究。日本宇宙航空研究开发机构表示，他们正着手研发利用乳酸菌为宇航员治疗便秘的方法，希望益生菌能在太空保护宇航员的肠道，协助抵御有害细菌的入侵。

　　随着阿姆斯特朗在月球上那一小步的迈出，我们仿佛能够憧憬许多年后的周末，朋友们可以相约去太空度个小假。然而，太空里我们首先要考虑的就是如何舒服地吃喝拉撒。小小益生菌，会帮我们解决这个“拉的问题”吗在这个方向上，我们或许还是可以期待的……

　　有些事情在地面上是不成问题的问题，可是在太空中就成了大问题，大小便就是一个典型的例子。1961年5月5日，美国第一位航天员谢泼德坐在水星号飞船内等待发射升空，由于技术原因发射被拖延了4个多小时，这时谢泼德向地面控制中心报告要求撒尿，因为他憋尿已经憋了好长一段时间，现在实在憋不住了。按原计划，由于这次太空飞行的时间不长，因此没有必要为航天员准备大小便设备，现在谢泼德突然提出要撒尿，给地面控制中心和工程技术人员一个措手不及。经过同有关方面紧急磋商，地面控制中心最后决定，让谢泼德直接往自己穿的航天服的裤子里尿。

　　为太空飞行的航天员解决大小便问题并不像在地面那样简单，一方面是因为太空是失重环境，人排出来的大小便不是往下流，而处于飘浮状态;另一方面是所有在太空的设备，都必须是体积小、重量轻、耗电少，这就给设计工作带来极大的困难。因此地面上所有的个人卫生设备在太空都不适用。

　　大小便收集袋不好使用

　　美国航宇局吸取谢泼德的教训，很快为航天员设计出一种在太空收集尿的装置——尿收集袋。这是一个小塑料袋，用带子系在航天员的腰部，主要是收集小便。航天员返回地面以后，袋子被密封和抛弃。至于大便问题，只好等待回到地面来解决。

　　在双子星座飞船中，在发射和着陆阶段航天员还是带着尿收集袋，但是在轨道飞行期间，大小便则分开收集。小便使用尿收集装置，这种装置上有一根管子，管子的一头放在航天服内，外形与避孕套相似，要套在航天员的阴茎上，另一头通到一个尿贮箱内，尿贮箱又与太空相通，因此航天员的尿最后就撒到太空中。大便收集装置也很简单，实际上就是一个长塑料袋，它直对着航天员的屁股。

　　阿波罗登月飞行情况虽然复杂，但航天员仍然使用双子星座航天员用的大小便收集装置，只是作了一些小改进。小便收集袋的改进是接尿管可以不跟身体直接接触，这项改进虽然不大，但是最让航天员满意。另外，在水星和双子星座飞行中这种尿收集袋是一次性使用的，而在阿波罗飞行中改为可多次使用，并要求这种袋子不仅容易带上去而且容易取下来。

　　阿波罗航天员除了带着尿收集袋外，还要穿着大便收集裤。两者都穿在液冷通风服之外。尿收集袋是系在航天员腰部，穿在大便收集裤外边。尿收集袋有一根排尿管，无论航天员是穿着航天服或是脱掉航天服，只要把这根管子与飞船的废物处理系统相接，袋中的尿即被排空。不过如果航天员是在指令舱内，这些尿最后都被排放到太空中，但如果是在月面上，这些尿就不能排放到月面上，而应该暂时储存起来。

　　大便收集裤顾名思义就是一条特制的短衬裤，裤内有一个装大便的塑料袋，航天员的大便就是拉在这个塑料袋里。但在失重条件下使用这种大便袋有一个严重问题，就是大便处于飘浮状态，总是在屁股附近，因此航天员不得不用手将它推开。另外，大便袋旁边还有一个小袋子装有杀菌液，航天员大便完后要用手将这个小袋子挤破，让杀菌液喷洒到整个袋子内。大便完后，航天员还要将袋子密封好，储藏在飞船内的特定地方，以便带回地面来处理。使用这种袋子拉成形的大便还算可以，但如果遇到拉不成形的大便或是拉稀，问题就麻烦了。

　　在“阿波罗”飞行中为了更好地解决大便问题，航宇局要求航天员在发射前尽量吃一些低残渣的食物，同时服用一点通便药，也就是说在发射之前尽量将大便排净;而在飞行期间，除了继续吃低残渣的食物外，还服用一点减少肠蠕动的药或止泻药，以减少排便次数。

　　航天飞机和空间站上的厕所

　　与载人飞船上的个人卫生设备相比，航天飞机和国际空间站上的个人卫生设备真是“鸟枪换炮”。在航天飞机和国际空间站上，美国航宇局为航天员设立了厕所，航天员在这种太空厕所内不再使用尿收集袋和大便袋，而是使用太空马桶。在航天飞机飞行中，如果不是在发射和返回着陆阶段，航天员是不穿航天服的，因此可以像在地面上一样上厕所。在航天飞机上，太空厕所位于轨道飞行器乘员舱的中层甲板上。厕所有两道门，门上都挂有门帘，由于航天员中有男有女，这样就给航天员提供一个保护隐私的空间。

　　太空厕所中安装的马桶与地面上使用的也不一样。由于太空是失重环境，水不会往下流，因此不能使用抽水马桶，而是使用“抽气马桶”。这种“抽气马桶”是靠气流将大小便带走，因此使用这种马桶时，屁股一定要跟马桶的边缘贴紧，使马桶内完全密封。如果密封不严，里面的气流就无法将粪便带走。

　　在“抽气马桶”内大小便是分开收集的。马桶的前端有一个漏斗状的适配器，可以将小便收集和输送到小便桶中。“抽气马桶”不分男女，但适配器则分男女。

　　在太空拉大便不是一件容易的事情，航天员必须经过专门的训练。因为中央孔的直径只有10厘米大，航天员必须将肛门对准中央孔，将大便拉出来，才算操作成功。为了训练航天员拉大便，美国约翰逊航天中心还专门设计了一个马桶训练器。在训练器的马桶内装有一台电视摄像机，当航天员坐在马桶上时，通过电视，可以看到自己的肛门是否对准中央孔。通过训练，航天员一定要记住自己屁股与马桶座部的相对位置。航天员大便时，如果不注意未将屁股对准中央孔，大便就可能从马桶中飘出来，在舱内到处乱飞，就像“天女散花”，太空生活可就成了一场灾难。

　　2007年美国航宇局作出一项惊人决定，花1900万美元购买俄罗斯的太空厕所。这个厕所将于2008年送到国际空间站上，准备安装在国际空间站的美国站舱内。在新厕所启用之前，所有航天员都是使用安装在俄罗斯站舱内的一个太空厕所。美国航宇局的官员说，订购新厕所的原因并不是原来的厕所不够用，而是为了节约用水。新厕所的最大优点是可以将尿和其它废水经过处理，变成可饮用水。因为在太空，水的运输费用是非常昂贵的，如果能将尿和废水变成可饮用水，这将节约很大的一笔费用。因此尽管从俄罗斯购买太空厕所比较昂贵，但是从长远来看还是合算的。至于为什么要从俄罗斯购买，航宇局的官员说，如果我们自己研制和设计，不仅费用更高，而且由于研制周期长，不可能近期提供给美国航天员使用。

　　航宇局的“秘密武器” ——强力吸尿裤

　　航天员在太空飞行期间可以使用太空厕所，但是在航天飞机发射和着陆以及在太空行走期间，航天员又是使用什么东西解决大小便问题

　　现在在美国，无论是男航天员或是女航天员，在航天飞机发射和着陆以及在太空行走期间，都穿着一种称为“强力吸尿裤”的短衬裤，以解决小便问题。当航天员需要小便时，直接将小便尿在强力吸尿裤上，等回到地面上或是回到气闸舱以后，将这种裤子扔掉即可。航天飞机发射前，航宇局发给每名航天员三条强力吸尿裤，一条在发射时穿用，一条在着陆时穿用，还有一条留作备用。航天员在太空行走前，也要穿上这种裤子，一般是贴身穿，穿在液冷通风服的里面。这种强力吸尿裤外形像普通的运动短裤，不过它有极强的吸水能力，一条裤子能吸附2升多的尿。这种裤子能强力吸尿的原因是裤内缝有一层称为聚丙烯酸钠的化学织物，这种化学织物能吸附比自身重量重一千倍的水。1988年美国女航天员开始穿用这种强力吸尿裤，后来男航天员也跟随穿用，因为男性穿着也很舒适，尿也不会溢漏出来。据说在上世纪80年代，美国航宇局为航天员订购了3200条这种强力吸尿裤，至今尚未用完。

　　一般人只知道航天员在太空行走时穿这种强力吸尿裤，实际上在航天飞机准备起飞时，航天员是半躺在座椅上的，这时下肢抬高，头在下面。由于这种姿势会给大脑一种人体胸部充血的感觉，从而反射性的增加排尿。因此航天员一般在这种时候都想要上厕所，所以这时他们也需要穿这种裤子。

　　在美国航宇局公开发表的文献里，男航天员在太空行走期间是使用尿收集装置，而女航天员则是穿一种一次性使用的能吸尿的短裤样的东西，从来没有提到“强力吸尿裤”这个名词。一直到2007年2月，美国女航天员丽萨·诺瓦克因犯谋杀情敌罪被捕，人们才知道航宇局有强力吸尿裤这种东西，并将它简称为“太空尿裤”。丽萨·诺瓦克为了去谋杀情敌，曾驱车1440千米，连续驾驶14个小时，途中没有一次停留。当记者问她难道途中连厕所也不上她说她身上穿着强力吸尿裤。自此美国公众才知道他们的航天员在太空行走中身穿这种“神奇”的太空尿裤。不久，这种尿裤很快成为商品，在商店里即可购买到。特别是当女士们要到国外旅游，国外有些旅游景点厕所很少，而且又不太卫生，如果穿上这种尿裤，可以一天不用上厕所，这就给女游客带来极大的方便。

　　太空厕所的未来

　　21世纪人类要飞往火星和太阳系的其它天体，进而还要在火星上建立临时性基地和永久性基地，也就是说要在火星上长期生活下去。人类要在火星上长期生存，首先要解决呼吸用的氧气问题，其次是饮水问题，最后是吃饭问题。而这些东西必须自给自足，不能依靠来自地球的补充供应。这是因为从地球到火星，路途遥远，飞行过程中又有很大的风险，将所有这些生活必需品从地球运上去，所需费用将是天文数字。

　　为了保证人类在火星上能长期生存，科学家正在研制一种非常先进的生命保证系统，即生物再生式生保系统。这种系统实际上就是一个小型的生物圈，其工作原理就是利用绿色植物的光合作用，净化二氧化碳，放出氧气，生产粮食。利用微生物处理废物和废水，利用植物的蒸腾作用使废水净化。这样既处理了航天员产生的废物，又为人体提供了氧气、水和食物。尽管这种生物再生式生保技术的复杂程度和难度是空前的，它需要的空间、质量和能量消耗都是相当大的，但是要想建立火星基地，提供大批人员生命活动的必需物质，除了依靠这种技术，别无选择。

　　现在美国、俄罗斯、欧洲空间局、日本和我国都在开展这方面的研究工作。美国从2002年就正式开始研究这种生物再生式生保系统，并将一直持续到2016年以后，到时将实现95%的粮食生产和95%的固体和液体废物的回收利用。

有的。目前所有载人飞船都有窗户。中国天宫和神舟飞船的窗户不能打开，因为宇宙是真空的你懂得。俄罗斯的联盟TMA飞船也有窗户，但可以在应急的时候平衡内外气压然后开门逃生。美国的双子系列飞船的窗户作为宇航员应急弹射座椅的发射口和航天员出舱口，同时兼具看风景、拍录像等休闲功能~~~而航天飞机体积巨大，出于驾驶需要，在各处均装有窗户，其中有一扇是航天员起飞前、降落后时的进出口，在太空中当然是用来看风景的哈~~而第一代载人飞船——苏联东方号飞船的窗户则是用来给宇航员跳伞用的——东方号返回时，可怜的宇航员必须在7千米的高空跳伞，因为东方号没有降落伞！！这就是为什么苏联的首位女航天员是跳伞运动员~~