載人太空飛行
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| 航太 |
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 航太主題 |
載人太空飛行是指由太空人執行的太空探索，可以由單人或多人執行，惟均需使用載人太空飛行器進行。目前為止只有蘇聯及其繼承國俄羅斯、美國、中華人民共和國三個國家有能力獨立完成載人太空飛行。
歷史上首次載人太空飛行任務是1961年4月12日蘇聯發射的東方1號，蘇聯太空人尤里·加加林在環繞地球軌道一周後安全返回地球。5月5日，艾倫·雪帕德執行自由7號時成為了第一個進入太空的美國太空人，也是人類歷史上第二人，太空載具在太空停留了15分鐘。1963年6月16日，蘇聯太空人瓦蓮京娜·捷列什科娃執行東方6號任務時成為了第一名進入太空的女性。中國則是第三個嘗試追趕美蘇的國家，但載人計畫在1973年被中途取消，直到三十年後的2003年，中國的太空人楊利偉乘坐神舟五號，成功圍繞地球十四圈並安全返回地球，標誌著中國成為第三個有能力獨立完成載人太空飛行的國家。目前除俄美中三國外，還有歐洲太空總署、日本、印度、伊朗、馬來西亞等國家和機構也在計畫實施載人太空飛行。
1966年，美國的雙子星11號創造了最高地球軌道記錄，飛行高度達1374公里。發射和修理哈勃太空望遠鏡的兩次太空梭任務也曾達到600公里左右的飛行高度。迄今為止，載人太空飛行飛行目標在地球軌道之外的任務只限於月球，儘管月球本身也是地球的衛星。第一次去月球的載人任務阿波羅8號中，三位太空人曾進入月球軌道。阿波羅10號第二次環繞了月球，在月球軌道進行了登月太空載具的測試。阿波羅11號至17號中除了13號的六次任務都成功登月，每次都有兩名太空人踏上了月球。於是有十二名太空人在執行阿波羅計畫任務時完成了登月的壯舉，並全部安全返回。
某些情況下，人類以外的動物也曾乘坐太空載具進入太空，也曾有過多次沒能返回地球的情況。狗是第一批進入太空的大型哺乳動物。
隨著航太技術從學術及公用領域走入民間，載人航太也開始邁向商業化，並使包括太空旅遊在內的商業太空飛行成為現實。
歷史
[編輯]冷戰時期
[編輯]人類太空飛行能力最初是在美國與蘇聯之間的冷戰期間開發的，並開發了第一批用於運送核武器的洲際飛彈。這些火箭足夠大，可以將第一批人造衛星送入低地球軌道。在1957年和1958年發射第一顆衛星之後，美國發展水星計畫，將人發射進入軌道，而蘇聯則秘密推行了上升計畫以完成同樣的任務。1961年4月12日，蘇聯在東方1號任務中使用沃斯托克3KA火箭將第一個太空人尤里·加加林發射到軌道。1961年5月5日，美國則在水星-紅石3號任務發射了第一位太空人艾倫·雪帕德以紅石火箭運載的自由7號太空艙進行次軌道飛行。與加加林不同，雪帕德手動控制他的太空載具的姿態並降落在其中。約翰·葛倫是第一個進入地球軌道的美國人，於1962年2月20日由水星-擎天神6號火箭發射的太空艙友誼7號。蘇聯於1963年6月16日在沃斯托克6號太空載具上發射了五名太空人，其中包括第一位女太空人瓦蓮京娜·捷列什科娃。到1963年，美國共發射了2名與4名太空人進行次軌道與軌道飛行。美國還在約瑟夫·A·沃克（Joseph A.Walker）駕駛的X-15試驗機上進行了兩次飛行，飛行超過了卡門線，這是國際公認的國際航空聯盟用來表示太空邊緣的100公里高度。
1960年代，美國總統約翰·甘迺迪以成功登陸月球並安全返航做為太空競賽的標竿，為了實現這一目標，美國於1961年啟動了由三人組成的阿波羅計畫，並由農神系列運載火箭發射；1962年由兩人組成的臨時兩人計畫是雙子星計畫，該計畫在1965年和1966年由泰坦2號運載火箭進行了10次飛行任務。雙子座計畫的目標是通過發展美國在月球飛行任務中使用的軌道太空飛行經驗和技術來支持阿波羅。
同時，蘇聯對他們打算將人類送上月球的意圖保持沉默，並繼續將其單座Vostok太空艙的範圍擴大為兩人或三人的Voskhod太空艙，以便與雙子座計畫競爭。他們分別於1964年和1965年發射了兩次軌道飛行，並實現了第一次太空漫步，於1965年3月8日由阿列克謝·列昂諾夫在上升2號上進行的。但是Voskhod沒有Gemini的在軌道調動的能力，因此該計畫被終止。美國雙子座計畫的發射並沒有完成第一次太空漫步，而是通過進行幾次太空行走並解決了克服重力不足而導致的太空人疲勞問題，證明了人類在太空飛行中的最長耐力達到了兩週，這是第一次太空飛行克服了蘇聯的早期太空會合和太空對接。
美國成功研製了將阿波羅號太空載具送入月球所需的農神五號火箭，並於1968年12月將弗蘭克·博爾曼、詹姆士·洛威爾和威廉·安德斯送入了阿波羅8號環繞月球運行10周的軌道。1969年7月，阿波羅11號完成了甘迺迪的目標，將尼爾·阿姆斯壯和伯茲·艾德林在7月21日降落月球上，並在7月24日與指揮艙飛行員邁克爾·柯林斯一起安全返回。到1972年，總共進行了6次阿波羅飛行任務，共有12個人在月球上行走，其中一半更在月球表面上駕駛阿波羅月球車。而在阿波羅13號，洛弗爾、傑克·斯維格特和弗雷德·海斯的機組人員在災難性的飛行太空載具故障中倖存下來，安全返回地球，而沒有降落在月球上。
與此同時，蘇聯秘密進行了載人登月計畫，他們成功開發了用於月球計畫的三人聯盟號宇宙飛船，但未能開發人類著陸所必需的N1火箭，並於1974年停止了月球計畫。在輸掉登月競賽後，他們集中精力發展太空站，利用聯盟號作為載具將太空人送入和送出太空站。從1971年到1986年，他們從一系列禮炮計畫開始。
後阿波羅時期
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阿波羅計畫執行完畢後，美國於1973年進行了太空實驗室計畫，並在三名機組人員乘坐阿波羅飛船的情況下居住了171天。美國總統尼克森與蘇聯共產黨總書記列昂尼德·布里茲涅夫商定了緩和政策，緩和了冷戰的緊張局勢。作為此計畫的一部分，他們對於阿波羅-聯盟測試計畫進行了談判，在該計畫中，搭載特殊對接適配器模塊的阿波羅太空載具於1975年與聯盟19號會合併對接。美國和俄羅斯機組人員在太空中握手，但飛行的目的純粹是外交和象徵性的。
尼克森於1969年任命副總統斯皮羅·阿格紐（Spiro Agnew）領導一個太空任務小組，以推薦繼阿波羅之後的後續人類太空飛行計畫。該小組提出了一個雄心勃勃的太空運輸系統，該系統基於可重複使用的太空梭，該航太飛機由有翼，內部燃料的軌道級燃燒液態氫組成，由類似但較大的煤油燃料升壓級發射，每個升壓級均配備有噴射式噴射發動機以提供動力返回進入甘迺迪太空中心發射場的跑道。該系統的其他組成部分包括一個永久性的模塊化空間站，可重複使用的太空拖船和NERVA行星際渡輪，根據分配的資金水平，讓人類最早於1986年或2000年遠征火星。但是，尼克森知道美國的政治氣候不會支持國會為這種雄心壯志籌集資金，因此取消了除太空梭之外的所有提議，太空站可能會緊隨其後。航太飛機的計畫被縮減以減少開發風險，成本和時間，用兩個可重複使用的固體火箭推進器代替飛行員反激式推進器，而較小的軌道器將使用消耗性的外部油箱為其氫燃料主引擎提供動力。軌道飛行器將不得不進行無動力著陸。
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隨著美國轉向發展太空梭與自由號太空站，兩國繼續在太空競爭而不是合作。蘇聯從1973年到1977年發射了3個偽裝成禮炮計畫的金剛石計畫軍事太空站。他們跟隨金剛石計畫軍事太空站開發了和平號太空站，這是第一個模塊化的半永久性空間站，其建造時間是1986年至1996年。和平號（Mir）以354公里（191海裡）的高度，以51.6°的傾角旋轉。它被佔領了4,592天，並於2001年進行了受控的再入。
太空梭於1981年開始飛行，但美國國會未能批准足夠的資金來實現自由號太空站。由四個太空梭組成的艦隊：哥倫比亞號、挑戰者號、發現號和亞特蘭蒂斯號。第五架太空梭奮進號，用以取代1986年1月28日挑戰者號在發射過程中因事故而被摧毀，並造成造成7名太空人死亡。從1983年到1998年，有22次航太飛機在有效酬載海灣中載有一個名為太空實驗室計畫的歐洲太空總署出動太空站。
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蘇聯複製了可重複使用的太空梭軌道器，他們將其稱為暴雪號。它被設計為由可消耗的能量號發射入軌道，並且能夠進行機器人軌道飛行和著陸。與太空梭不同，暴雪號沒有主火箭發動機，但是像航太飛機軌道器一樣，它使用發動機執行最後的軌道插入。1988年11月成功進行了一次無載人軌道試驗飛行。計畫在1993年進行第二次試飛，但由於缺乏資金和1991年蘇聯解體，該計畫被取消。2002年5月，另外兩架軌道飛行器從未完成，一次進行無人飛行的軌道器在機庫屋頂坍塌中被摧毀。
美俄合作
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1991年蘇聯解體結束了冷戰，並為美俄之間的真正合作打開了大門。蘇聯聯盟號和太空梭-和平號計畫由俄羅斯聯邦太空總署接管。太空梭-和平號計畫包括訪問和平號太空站的美國太空梭，在太空梭上飛行的俄羅斯太空人以及在聯盟號飛船上進行和平號航太飛機長期探險的美國太空人。
1993年，比爾·柯林頓總統確保了俄羅斯的合作，將計畫中的自由號太空站轉換為國際太空站（ISS）。該站的建設始於1998年。該站以409公里（221 nmi）的高度和51.65°的傾角運行。
太空梭在進行了135次軌道飛行後於2011年退役，其中幾次幫助國際太空站的組裝、補給和乘員。2003年2月1日，哥倫比亞號太空梭在重返大氣層期間被摧毀，造成7名太空人遇難。
儘管國際太空站的一半是俄羅斯獨有的，但俄羅斯仍在繼續合作。
中華人民共和國
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中國載人航天工程於1992年正式啟動，以「三步走」走的方式發展載人太空飛行[1]。2003年10月15日早上9時整，長征二號F運載火箭在酒泉衛星發射中心將搭載著中國第一位太空人楊利偉的神舟五號飛船成功發射升空，飛船在太空繞地球飛行14圈後，返回艙於2003年10月16日6時23分在內蒙古四子王旗主著陸場成功著陸，標誌著中華人民共和國成為繼前蘇聯和美國之後世界上第三個有能力獨立進行載人太空飛行的國家，完成「第一步」[2]。
2005年，神舟六號完成首次「多人多天」載人太空飛行飛行任務。2007年，神舟七號的翟志剛和劉伯明成功實施了中華人民共和國首次太空艙外活動[3]。2011年至2012年，天宮一號目標飛行器先後與神舟八號和神舟九號完成首次無人與有人太空會合對接，中華人民共和國成為世界上第三個獨立完全掌握太空會合對接技術的國家[4]。2017年4月27日，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室對接並成功完成首次推進劑在軌補加試驗，標誌著中華人民共和國突破和掌握推進劑在軌補加技術，中國載人航天工程「第二步」順利完成[5]。
從2020年開始，載人太空飛行工程的「第三步」啟動，共規劃12次無人與載人飛行任務以在2022年前後完成天宮空間站的建造[6]。2021年4月29日，搭載太空站天和核心艙的長征五號B運載火箭在文昌太空發射場點火升空並成功將核心艙進入預定軌道，中國空間站在軌組裝建造全面展開[7]。2021年6月17日，神舟十二號載人飛船發射並與天和核心艙對接，三人乘組順利進入核心艙，中國人首次進入自己的太空站，進行了為期三個月的駐留後於9月17日順利返回，順利完成中國空間站階段的首次載人飛行任務[8]。同年10月17日，神舟十三號乘組進駐天和核心艙，之後完成了為期六個月的首次太空站長期駐留，創造了中國航天員連續在軌飛行時長新紀錄[9]。
根據中國載人航天工程辦公室公布的計畫，太空站建造階段規劃了6次任務，全部在2022年完成。其中5月發射天舟四號貨運飛船，6月發射神舟十四號載人飛船，7月發射太空站問天實驗艙，10月發射夢天實驗艙，隨後發射天舟五號貨運飛船和神舟十五號載人飛船[10]。
其他國家已放棄的計畫
[編輯]美國"太空梭間隙"("Shuttle gap")
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在布希政府的領導下，星座計畫包括了退役太空梭計畫，並將其替換為低地球軌道之外的太空飛行能力的計畫。在2011年美國聯邦預算中，歐巴馬政府取消了星座計畫，原因是星座計畫超出預算且進度落後，而沒有對關鍵的新技術進行創新和投資。作為阿提米絲計畫的一部分，NASA正在開發由太空發射系統發射的獵戶座太空船。根據商業載人航太發展計畫，NASA將依靠私營部門提供的運輸服務到達低地球軌道，例如SpaceX的飛龍號太空船2號，內華達山脈公司的逐夢者太空飛機或波音的星際航線。從2011年太空梭退役到2018年12月13日首次發射太空載具2號VP-03航太飛機的時間，與1975年阿波羅計畫飛行結束和1981年第一次太空梭飛行之間的間隔相似。被總統藍絲帶委員會列為美國人類太空飛行的空白。
SpaceX飛龍號太空船2號於2020年5月30日發射升空，由2名美國太空人組成，這是自STS-135以來美國首次進行人類太空飛行。
商業私人太空飛行
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自2000年代初以來，已經開展了各種私人航太飛行事業。包括藍色起源、SpaceX、維珍銀河和內華達山脈在內的幾家公司都有明確的計畫來推進人類太空飛行。截至2016年，這四家公司都在實施開發計畫，以搭乘商業旅客。
維珍銀河正在開發一款目標為太空旅行的商業次軌道太空載具，名為太空載具二號，該太空載具於2018年12月進入太空。藍色起源已開始對其新雪帕德火箭進行多年測試計畫，並在2015-2019年成功進行了11次未乘員測試飛行。藍色起源計畫於2019年與人類一起飛行。
截至2020年，SpaceX和波音公司都在開發具有載人能力的軌道太空艙，SpaceX搭載獵鷹九號運載火箭上的飛龍號太空船，將NASA太空人運送到國際空間站。波音則將通過在聯合發射聯盟擎天神5號運載火箭上發射的波音星際航線來做到這一點。這些具有軌道能力的技術的發展資金已經由政府和私人資金共同提供，而SpaceX則通過私人投資為這種載人能力提供了全部發展資金中的較大部分。兩家公司都沒有公開宣布其軌道飛行的商業產品，儘管兩家公司都計畫在飛機上使用自己的私人太空人而非NASA進行飛行。
里程碑
[編輯]成就排序
[編輯]- 1961年4月12日
- 尤里·加加林於1961年4月12日乘坐東方1號發射升空，是第一位進入太空與地球軌道的太空人.
- 1962年7月17日 或 1963年7月19日
- 羅伯特·懷特或約瑟夫·A·沃克（取決於太空邊界的定義）最早於1962年7月17日（懷特）或1963年7月19日（沃克）駕駛X-15試驗機太空飛機。
- 1965年3月18日
- 1965年3月18日，阿列克謝·列昂諾夫是第一位進行太空漫步的太空人。
- 1965年12月15日
- 沃爾特·西拉（Walter M.Schirra）和湯姆·斯塔福德（Tom Stafford）首次表演太空會合,駕駛他們的雙子星6A號太空載具，並保持距離雙子星7號1英尺（30公分）的位置超過5個小時。
- 1966年3月16日
- 尼爾·阿姆斯壯（Neil Armstrong）和戴維·史考特（David Scott）首次交會對接，駕駛他們的雙子座8號飛船與一輛無載人的阿金納目標飛船 (Agena target vehicle)對接。
- 1968年12月
- 弗蘭克·博爾曼，吉姆·洛威爾和威廉·安德斯在1968年12月21日至27日返回地球的十次繞月飛行的阿波羅8號任務中，率先越過低地球軌道（LEO），並首次進行繞月運動。
- 1969年7月20日
- 尼爾·阿姆斯壯和伯茲·艾德林於1969年7月20日在阿波羅11號首次登陸月球。
- 在宇宙中待最久的時間
- 從1994年1月8日到1995年3月22日，瓦列里·波利亞科夫進行了最長的一次太空飛行（437天，17小時，58分鐘和16秒）。根納季·帕達爾卡在太空中花費了最多的時間，完成了879天的多次任務。
- 最久的載人太空站
- 從2000年11月2日到現在，國際太空站在太空中人類持續存在的時間最長（19年和285天）。該記錄先前是和平號太空站所保存的，從1989年9月5日的聯盟號TM-8到1999年8月28日的聯盟號TM-29，歷時3,634天（近10年）。
國籍或性別排序
[編輯]- 1961年4月12日
- 尤里·加加林成為1961年4月12日在東方1號升空的第一個蘇聯人以及第一個進入太空的人。
- 1961年5月5日
- 1961年5月5日，艾倫·雪帕德成為第一個在自由7號上升空的美國人。
- 2003年10月15日
- 2003年10月25日，楊利偉成為第一個進入太空的中國人。
各國首次載人航太
[編輯]- 成功的載人航太以粗體顯示
- 次軌道飛行以斜體顯示
| 國家/組織 | 航太局 | 各國名稱 | 首個太空人 | 日期 | 太空載具 | 發射器 |
|---|---|---|---|---|---|---|
 蘇聯
|
蘇聯太空計畫 (OKB-1) |
cosmonaut космонавт （俄文） kosmonavt |
尤里·加加林 | 1961年4月12日 | 東方一號 | 東方 |
 美國
|
美國國家航空暨太空總署 (NASA) | astronaut | 艾倫·雪帕德 | 1961年5月5日（次軌道飛行） | 自由七號 | 紅石 |
 中國
|
中國載人航天計畫 | 太空人 太空人 |
— | 1973（放棄） | 曙光一號 | 長征二號甲 |
| 中國
|
中國載人航天計畫 | 太空人 太空人 |
— | 1981（放棄） | 返回式衛星 | 長征二號 |
 ESA
|
歐洲太空總署 (ESA) | astronaut spationaut spationaute （法文） |
— | 1992（放棄） | 赫耳墨斯號 | 亞利安五號 |
 伊拉克[11]
|
— | رجل فضاء （阿拉伯文） rajul faḍāʼ رائد فضاء （阿拉伯文） rāʼib faḍāʼ ملاح فضائي （阿拉伯文） mallāḥ faḍāʼiy |
— | 2001（放棄） | — | Tammouz |
 日本
|
宇宙航空研究開發機構 (JAXA) | 宇宙飛行士（日語） uchūhikōshi |
— | 2003（放棄） | HOPE-X | H-II |
| 中國
|
中國載人航天工程辦公室 (CMSA) | 太空人
太空人 |
楊利偉 | 2003年10月15日 | 神舟五號 | 長征二號F |
 印度
|
印度太空研究組織 (ISRO) | vyomanaut gaganaut aakashagaami आकाशगामि: （梵文） brahmāndagaami ब्रह्मान्डगामि: （梵文） antarikshyaatri अन्तरिक्षयात्रि: （梵文） |
— | 2023（計畫）[12] | 軌道飛行器 (OV) | GSLV Mk III |
| ESA
|
歐洲太空總署 (ESA) | astronaut spationaut spationaute （法文） |
— | 2020 (已確認概念 但先完整開發未開放)[13][14][15][16] |
ARV phase-2 （可能改由CSTS） |
亞利安五號 |
 伊朗
|
伊朗太空總署 (ISA) | فضانورد （波斯文） faza navard |
— | 2021（計畫） | — | — |
| 日本
|
宇宙航空研究開發機構 (JAXA) | 宇宙飛行士（日語） uchūhikōshi |
— | 2025（計畫） | 基於HTV的太空載具 | H-IIB |
 羅馬尼亞
|
羅馬尼亞航空和航空學協會 (ARCASPACE) | astronaut astronaut （羅馬尼亞文） |
— | TBA（已確認） | 天鵝-任務8 | ARCASPACE氣球 |
時間軸
[編輯]
參考文獻
[編輯]- ^ 中国载人航天工程简介. 中國載人航天工程官方網站. 2011-04-23 [2021-07-25]. （原始內容存檔於2021-07-01）.
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- ^ 神舟七号载人航天飞行任务圆满成功 国新办在京举行新闻发布会. 中國載人航天工程官方網站. 2008-09-28 [2021-08-17]. （原始內容存檔於2021-07-15）.
- ^ 天舟二号与空间站实现快速对接 相比4年前有这些升级. 新華網. 2021-05-31 [2021-12-12]. （原始內容存檔於2021-12-14）.
- ^ 我国成功突破和掌握推进剂在轨补加关键技术. 中國載人航天工程官方網站. 2017-04-28 [2021-07-13]. （原始內容存檔於2021-07-13）.
- ^ 空间站天和核心舱飞行任务新闻发布会召开. 中國載人航天工程官方網站. 2021-04-29 [2021-07-13]. （原始內容存檔於2021-07-13）.
- ^ 空间站天和核心舱发射任务取得圆满成功. 中國載人航天工程官方網站. 2021-04-29 [2021-07-13]. （原始內容存檔於2021-07-13）.
- ^ 黎雲; 張汨汨. 神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆 3名航天员安全顺利出舱. 新華網. 2021-09-17 [2021-09-17]. （原始內容存檔於2022-02-01）.
- ^ 神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆，飞行任务取得圆满成功. 中國載人航天工程官方網站. 2022-04-16 [2022-04-20]. （原始內容存檔於2022-04-16）.
- ^ 中国空间站建造进展情况新闻发布会召开. 中國載人航天工程官方網站. 2022-04-17 [2022-04-20]. （原始內容存檔於2022-04-18）.
- ^ According to a press-release of Iraqi News Agency of December 5, 1989 about the first (and last) test of the Tammouz space launcher, Iraq intended to develop manned space facilities by the end of the century. These plans were put to an end by the Gulf War of 1991 and the economic hard times that followed.
- ^ Gaganyaan manned mission not before 2023: Minister. the Times of India. 2021年2月17日 [2021年5月11日]. （原始內容存檔於2021年9月19日） （英語）.
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- ^ 存档副本. [2010-05-24]. （原始內容存檔於2008-08-21）.
- ^ 存档副本 (PDF). [2010-05-24]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-02-24）.
- ^ Europe's 10bn-euro space vision. BBC News. November 26, 2008 [March 27, 2010]. （原始內容存檔於2009-06-04）.
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