世界航天發展簡史
航天技術是現代科學技術的結晶，它以基礎科學和技術科學為基礎，彙集了20世紀許多工程技術的新成就。力學、熱力學、材料學、醫學、電子技術、光電技術、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術、低溫技術、半導體技術、製造工藝學等對航天技術的發展起了重要作用。這些科學技術在航天應用中互相交叉和滲透，產生了一些新學科，使航天科學技術形成了完整的體系。航天技術不斷提出的新要求，又促進了科學技術的進步。
一、 火箭技術
火箭技術推動了人類航天發展的歷史。
火藥是中國古代的四大發明之一，火箭是在火藥發明之後中國人發明的。早在公元1000年宋朝唐福獻應用火箭原理製成了戰爭武器，13世紀初傳到外國。傳說在14世紀末，中國有個學者萬戶在坐椅背後安裝47支當時最大的火箭，兩手各持大風箏，試圖藉助火箭的推力和風箏的升力升空。但是一聲爆炸之後，只見煙霧瀰漫，碎片紛飛，人也找不見了。為紀念這位世界上第一個試驗火箭飛行的勇士，月球表面東方海附近的一個環形山以萬戶命名。18世紀，印度軍隊在抗擊英國和法國軍隊的多次戰爭中曾大量使用火箭並取得良好的效果。由此推動了歐洲火箭技術的發展。曾在印度作戰的英國人康格雷對印度火箭作了改進。他確定了黑火藥的多種配方，改善了製造方法並使火箭系列化，射程達3公里。這些初期火箭的原理成了近代火箭技術的基礎。
19世紀末20世紀初，隨著科學技術的進步，近代火箭技術和航天飛行發展起來，先驅者的代表人物有前蘇聯的齊奧爾科夫斯基，美國人戈達德和德國奧伯特。
齊奧爾科夫斯基畢生從事火箭技術和航天飛行的研究。在他的經典著作中，對火箭飛行的思想進行了深刻的論證，最早從理論上證明用多級火箭可以克服地心引力進入太空。他建立了火箭運動的基本數學方程，奠定了理論基礎。他首先提出了使用液體推進劑火箭的倡議，經過了短短的30年就實現了。他預想到現代火箭的真實結構，並論述了關於液氫-液氧作為推進劑用於火箭的可靠性，設想用新的燃料（原子核分解的能量）來作火箭的動力。他具體地闡明了用火箭進行航天飛行的條件，火箭由地面起飛的條件，人造地球衛星及實現飛向其他行星所必須設置中間站的設想。他還提出過許多的技術建議，如建議用燃氣舵控制火箭，用泵來強制輸送推進劑，以及用儀器自動控制火箭等，都對現代火箭和航天飛行的發展起了巨大的作用。
戈達德博士在1010年開始進行近代火箭的研究工作。他在1919年的論文中提出了火箭飛行的數學原理，指出火箭必須具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他認識到液體推進劑火箭具有極大的潛力，1926年3月他成功在研製和發射了世界上第一枚液體推進劑火箭，飛行速度103km/h，上升高度12.5米，飛行距離56米。奧伯特教授在他1923年出版的書中不僅確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理，而且還說明火箭只要能產生足夠的推力，便能繞地球軌道飛行。同齊奧爾科夫斯基和戈達德一樣，他也對許多種推進劑的組合進行了廣泛的研究。
真正的近代火箭的出現是在第二次世界大戰時的法西斯德國。早在1932年德國就發射A2火箭，飛行高度達3公里。1942年10月發射成功V-2火箭（A4型），飛行高度85公里，飛行距離190公里。V-2火箭的發射成功，把航天先驅者的理論變成現實，是現代火箭技術發展史的重要一頁。
1945年5月，第二次世界大戰德國戰敗，前蘇聯俘虜部分德國火箭技術人員，繳獲了幾枚V-2火箭和有關技術資料。在此基礎上，1947年前蘇聯仿製V-2火箭成功。1948年自行設計了P-1 火箭，射程達300公里。1950年和1955年又先後研製成P-2和P-3火箭，射程分別達到500公里和1750公里。1957年8月，成功發射兩級液體洲際導彈P-7，射程8000公里，經過改裝的P-7於1957年10月4日，發射成功世界上第一顆人造地球衛?quot;人造地球衛星1號"，從而揭開了現代火箭技術新的一頁。前蘇聯由於發射多種航天器的需要，先後研製成功"東方"號、"聯盟"號、"宇宙"號、"質子"號、"能源"號等多種型號的運載火箭，可將100多噸的有效載荷送入近地軌道。
二戰後，美國俘虜了以馮·布勞恩為首的德國火箭專家，繳獲了100餘枚V-2火箭。美國陸軍在布勞恩的幫助下於1945年發射了V-2火箭，1949年開始研究"紅石"彈道導彈，1954年制定人造衛星計劃，1958年2月1日"丘辟特"C火箭成功發射美國第一顆人造衛星，美國為發射多種航天器的需要，先後研製成功"先鋒"號、"丘諾"號?quot;紅石"號、"偵察兵"號、"大力神"號和"土星"號等運載火箭。
中國於1960年11月5日第一枚近程火箭發射試驗成功。我國有"長征"號（CZ）系列運載火箭，主要有CZ-1、CZ-2、CZ-3、CZ-4四種基本型運載火箭和CZ-1D、C（CZ-2C）、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E、CZ-2F、CZ-3A、CZ-3B、CZ-4B等幾種改進型。
1990年4月7日，中國CZ-3 運載火箭發射成功美國製造的"亞洲一號"衛星。長征火箭成功地進入了國際商業發射衛星的行列，至今已將27顆外國衛星發射上天。法國從50年代開始自行研製探空火箭和導彈，並在此基礎上研製"鑽石"號運載火箭。1965年11月至1967年2月，法國"鑽石"號火箭將A-1、D-1人造衛星送入太空。法國積極推動西歐國家聯合發展歐洲航天事業，它是歐洲空間局的主要成員國，並承擔"阿里安"號運載火箭的大部份研製工作。
歐空局正式成員國有比利時、丹麥、法國、聯邦德國、愛爾蘭、義大利、荷蘭、西班牙、瑞典和英國；非正式成員國有奧地利和挪威；加拿大為觀察員國。由歐空局研製的"阿里安"1號運載火箭於1979年12月24日首次發射成功。迄今已研製有"阿里安"1-5號五種基本型和多種改進型火箭。"阿里安"4號為歐空局主要運載工具，至今已發射80餘次，失敗7次，成功率在世界商用衛星運載工具中名列前茅。 日本自1963年開始研製"謬"系列固體運載火箭，共有4代。1970年日本宇宙開發事業團決定引進美國"德爾它"號運載火箭技術，以發展本國的N號運載火箭。1975年9月，日本首次用N-1火箭成功地發射了"菊花"1號技術試驗衛星。1994年試驗成功帶有氫氧燃料裝置的N-2火箭。印度自行研製成功運載火箭系列SLV，ASLV，PSLV和GSLV。2001年4月同步軌道衛星運載火箭GSLV發射成功。
此外，還有英國、義大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韓國、朝鮮等國均有利用本國製造或租用他國運載火箭來發射人造衛星的能力。 二、衛星時代
人造地球衛星的計劃設想早在1945年就在美國出現，美海軍航空局已著手研究一種把科學儀器送入太空的衛星，次年美國陸軍航空局在審?quot;蘭德計劃"的一項類似的研究報告中，就有"實驗性環球空間飛行器"的初步設計。隨著現代科學技術和一系列大功率運載火箭的發展，為人造地球衛星的研製和發射打下了堅實的基礎。
1957年10月4日，前蘇聯用"衛星"號運載火箭把世界上第一顆人造地球衛星送入太空，衛星呈球形，外徑0.58米，外伸4根條形天線，重83.6公斤，衛星在天上正常工作了三個月。同年11月3日，前蘇聯發射了第二顆衛星，衛星呈圓錐形，重508.3公斤，這是一顆生物衛星，除了利用小狗"萊伊卡"作生物試驗外，還有於探測太陽紫外線，X射線和宇宙線。按照今天的標準衡量，前蘇聯的第一顆衛星只不過是一個伸展開發射機天線的圓球，但它卻是世界第一個人造天體，把人類幾千年的夢想變成現實，為人類開創了航天新紀元。
人造地球衛星出現之後，60年代前蘇聯和美國發射了大量的科學實驗衛星、技術實驗衛星和各類應用衛星。70年代軍、民用衛星全面進入應用階段，並向偵察、通信、導航、預警、氣象、測地、海洋和地球資源等專門化方向發展。同時各類衛星亦向多用途、長壽命、高可靠性和低成本方向發展。80年代後期新起的單一功能的微型化、小型化衛星是衛星發展上的新動向，這類重量輕、成本低、研製周期短、見效快的小型衛星將是未來衛星的一支生力軍。除美、蘇外，中國、歐洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等國都擁有自己研製的衛星。
為什麼經過短短的三十多年，航天活動取得了如此迅速的發展呢？除了美、蘇搞空間軍備競賽發射了大量的軍事應用衛星外，主要是人類一開始就非常重視航天技術的應用。航天活動大大擴大了人類知識寶庫和物質資源、給人類日常生活帶來了重大的影響和巨大的經濟效益。航天活動大大推動了現代科學技術和現代工農業的向前發展。
三、空間探測
空間探測的主要目的是：了解太陽系的起源、演變和現狀；通過對太陽系內的各主要行星及其衛星的比較研究進一步認識地球環境的形成和演變；了解太陽系的變化歷史；探索生命的起源和演變。空間探測器實現了對月球和行星的逼近觀測和直接取樣探測，開創了人類探索太陽系內天體的新階段。
月球探測：月球是地球的唯一的天然衛星，自然成為空間探測的第一個目標。直接考察月球有助於更好地了解地-月系統的起源，月球是未來航天飛行理想的中間站和人類進入太陽系空間的第一個定居點。
美國和前蘇聯自1958年至1976年8月共發射過83個無人月球探測器，其中美國36個，前蘇聯47個。此後，美、蘇再也沒有發射過無人月球探測器。1990年1月日本發射了一顆月球探測器，成為第三個向月球發射探測器的國家。探測器由兩部分組成，一部分（182公斤）進入大橢圓軌道，在地-月系統中飛行，另一部分（11公斤）在月球軌道上飛行。日本還計劃在1996年2月發射一顆重550公斤（含推進劑190公斤）的月球-A探測器。
月球探測已經實現的主要方式有：（1）在月球近旁飛過或在其表面硬著陸，利用這個過程的短暫時間探測月球周圍環境和拍攝月球照片；（2）以月球衛星的方式獲取信息，其特點是探測時間長並能獲取較全面的資料；（3）在月球軟著陸，可拍攝局部地區的高解析度照片和進行月面土壤分析。
1999年7月31日，為了確證月球上到底有沒有冰，美國"月球"勘探者號進行了飛行器撞擊月球實驗。
行星和行星際探測人類長期藉助於天文望遠鏡觀測行星表面的細節，發現了土星光環、木星衛星和天王星；運用萬有引力定律陸續發現了海王星和冥王星；藉助於近代照相術、分光術和光度測量技術對行星表面的物理特性和化學組成有了一定的認識。然而人們在地面隔著大氣層觀測行星，已經不能滿足對行星的深入研究。行星和行星際探測器為行星和行星際空間的研究提供了新的手段。
自1960年至1978年美、蘇和西德共發射了63個行星和行星際探測器，其中美國23個，前蘇聯38個，西德2個。採用的探測方式有：（1）從行星附近飛過拍攝照片，測定它們的輻射和磁場；（2）在行星表面硬著陸，直接探測行星大氣；（3）繞行星飛行，成為行星的人造衛星；（4）在行星上軟著陸，對行星表面進行細緻的分析和探測。1960年3月發射了第一個行星際探測器"先驅者"5號，進入了一條0.8~1.0天文單位的橢圓日心軌道，測量了行星際磁場、行星際粒子和太陽風，探測表明太陽風像噴水池螺旋形噴水圖形；發現地球磁場在向著太陽的一面被太陽風壓縮，另一面至少延伸到500萬公里遠。1962年8月發射的"水手"2號成功地飛過金星，發現金星沒有磁場和輻射帶。1970年8月發射的"金星"7號第一次降落金星表面，探測表明金星表面溫度為475℃，壓力為90±15個大氣壓。多次探測表明金星有稠密的大氣層和厚厚的雲層和頻繁的閃電，發現金星大氣中二氧化碳佔97%，氮氣佔1%~3%，，水氣佔0.1%~0.4%。1964年11月發射的"水手"4號飛過火星，探測表明火星沒有輻射帶和磁場，測量到火星電離層的特性和大氣密度垂直分布，火星表面大氣壓不到海平面大氣壓的百分之一，照片表明火星上的環形山與月球相似。1975年8月發射的"海盜"1號第一次在火星上著陸成功，探測表面火星大氣中塵土含量很高，火星大氣本身二氧化碳佔95%，氮佔2.7%，還有微量的氬、氧和水汽；對火星土壤分析表明，硅佔15%~20%，鐵佔4%，還有少量的鈣、鋁、硫、鈦、鎂、銫和鉀。1973年11月發射的"水手"10號，同水星相會的探測表明，水星有極稀薄的含有微量氬、氖和氦的大氣，只有地球大氣的一萬億分之一；水星表面溫度在510℃~-210℃之間；水星有磁場，強度是地球磁場強度的百分之一，照片表明水星有密密麻麻環形山。1972年2月和1973年4月發射的"先驅者"10號和11號發現木星的輻射帶強度是地球輻射帶強度的10000倍，而且它的脈動磁場延伸到土星附近，發回了木星和土星雲量的圖像，有關土星主外光環很有價值的資料，它們通過小行星帶時沒有受到損害，它們最終將飛出太陽系進入恆星際空間，它們帶有會被地外文明世界理解的信息牌。
為了探索宇宙的奧秘，美歐聯合研製的"哈勃空間望遠鏡"於1990年4月發射升空，這項計劃獲得了巨大的成功，十年間進行了10多萬次的天文觀測，觀測了大約13670個天體，向地球發回了黑洞、衰亡中的恆星、宇宙誕生早期的"原始星系"、慧星撞擊木星以及遙遠星系等許多壯觀圖像，為近2600篇科學論文提供了依據。這是人類空間天文觀測工作的一個里程碑。
1997年7月4日，美國"探路者"號火星探測器在火星表面安全著陸，並釋放出一輛火星?quot;漫遊者"號，第一次拍攝到火星的彩色三維立體圖像，傳回地球大量的火星表面的照片。
四、載人航天
載人航天在航天活動中佔有重要位置。儘管航天器攜帶裝置精確、靈敏度高、能自動觀察、操作、儲存、處理數據，但它們不能代替人的思維。初期載人航天器一方面研究航天技術，另一方面進行生物學和醫學試驗，研究航天員在長期失重條件下的反應，航天員在密閉艙中的工作能力，航天器對接時和走出航天器時的人的生理反應。前蘇聯自1961年4月到1970年9月共發射了17艘載人飛船（"東方"號6艘、"上升"號2艘?quot;聯盟"號9艘）。1965年3月航天員在"上升"號上第一次走出飛船，1966年1月兩艘"聯盟"號飛船第一次在軌道上交會對接，並實現兩個航天員從一艘飛船向另一艘飛船轉移。1971年到1982年發射了7艘重量為18~20噸的"禮炮"號空間站，截至1985年還發射了27艘載人飛船（"聯盟"T號、TM號）和25艘無人飛船（"進步"號）用作天地往返運輸系統。1986年發射了"和平"號空間站，這是未來永久性空間站的核心艙，將於90年代建成由7個艙組成的大型空間站。俄羅斯計劃21世紀前期發射無人和載人火星飛船以及建立載人月球基地。設計壽命為五年的"和平號"空間站運行了十五年，於2001年3月23日13時59分安全地墜落在南太平洋海域。
美國自1961年5月至1966年11月發射了16艘載人飛船（"水星"和"雙子星座"）。"水星"和"雙子星座"計劃是載人登月飛行目標"阿波羅"計劃的頭兩個階段。1965年6月"雙子星座"飛船上的航天員第一次步入太空，1966年3月"雙子星座"-8號和"阿金納"飛行器在軌道上第一次成功地實現對接，此後，"雙子星座"飛船系統進行過多次交會和對接。1967年至1972年共發射了14次"阿波羅"飛船（其中3次無人飛行，3次載人繞月飛行，6次載人登月飛行，12名航天員登上月球）。1973年發射了"天空實驗室"並和"阿波羅"飛船進行過對接。1969年尼克松政府宣布70年代研製載人太空梭，1984年里根政府宣布90年代建立永久性載人空間站。1993年9月美俄二國達成協議，合作建造一個有16國參加的國際空間站，2006年完成。2001年5月，美國宇航發燒友蒂托進入國際空間站俄羅斯艙遨遊8天，成為地球旅客航天游第一人。
另一方面，美國和俄羅斯關於載人火星飛行的計劃正在悄悄進行之中。二、三十年以後，人類就可能登上紅色的行星--火星。 1999年11月20日，長征二號乙火箭發射"神舟號"無人試驗飛船上天，11月21日飛船順利回收，我國航天技術實現了歷史性的跨越。中國航天員遨遊宇宙的日子已經不遠了。
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