宇宙飞船

宇宙飞船（SpaceShip，^[1]又称载人飞船），是保障航天员在地球外层空间生活、工作以及执行航天任务并可安全返回地面的一种大型航天器。宇宙飞船需要用火箭发射，在轨运行后经过制动，沿弹道式或半弹道式弹道穿过大气层用降落伞和着陆缓冲系统实现软着陆，宇宙飞船一般乘2到3名航天员。^[5][6][4]

宇宙飞船的主要设计是舱式飞船，一般由返回舱、服务舱（推进舱）、轨道舱、应急救生装置等部分组成。宇宙飞船分为卫星式宇宙飞船、登月宇宙飞船和行星宇宙飞船等。全球主要的宇宙飞船项目包括美国的"猎户座"飞船、俄罗斯的"联盟"飞船以及中国的"神舟"飞船等。^[5][7][8][9]1961年4月12日，苏联发射了第一艘东方号飞船。2003年10月15日上午9时，中国第一艘载人宇宙飞船——“神舟五号”胜利升空。2021年9月16日，搭乘SpaceX载人“龙”飞船的4名宇航员抵达国际空间站，这是有史以来首次使用回收的宇宙飞船完成航天飞行任务。^[5][10][11]

宇宙飞船的应用，它扩展了人类的活动范围，是进一步大规模开发与利用空间资源的重要手段，对国家的政治、军事、经济和科技等方面的发展均有重要的战略意义。^[2]

截至2023年，人类已研制出了3种载人航天器，即宇宙飞船、航天飞机和空间站。它们各有所长，功能互补，其中前2种主要用作天地往返运输器，后者不返回地面，而是在空间轨道上长期运行。在这3种载人航天器中，宇宙飞船是规模最小、技术最简单和费用最便宜的一种，因而也是被最先使用的载人航天器。^[2]

宇宙飞船，又名载人飞船，一般是指运送航天员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，一般乘2到3名航天员。^[4]它必须用火箭发射，在轨运行后经过制动，沿弹道式或半弹道式弹道穿过大气层，用降落伞和着陆缓冲系统实现软着陆，它运行时间有限，是仅能一次使用的返回型航天器。^[5]

航天飞机则是可以多次使用的载人航天器，宇宙飞船和航天飞机最大区别是它们的外壁。在浓密的大气层中，速度极快的宇宙飞船和航天飞机，由于它们的外壁与空气激烈摩擦，要产生极其大量的热。大多数的宇宙飞船只使用一次，科学家为宇宙飞船精心设计了一件特殊的“避火衣”，它是用“瞬时耐高温材料”制成的，这是一种特殊纤维材料，是一种低导热复合材料。而航天飞机要在地球和太空之间往返75～100次，因此一次性“避火衣”就不适用了。航天飞机的超级“避火衣“使用的是陶瓷，一种复合高温陶瓷。这种”复合高温陶瓷瓦片”主要由两部分构成，外层包覆的是高辐射陶瓷材料，内部是导热系数非常低的耐高温陶瓷纤维。^[12]

20世纪50年代初，前苏联和美国开始进行太空探索。^[3]人类上天有3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，并应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。^[13]

东方号是前苏联最早的宇宙飞船系列，也是世界上第一个载人航天器。东方号载人航天工程始于20世纪50年代后期，在载人之前，共发射了5艘无人试验飞船。^[14]1961年4月12日，前苏联发射了的第一艘“东方号飞船”，开启了人类首次进入外层空间的航天飞行，它搭载了第一位宇航员尤里·加加林。^[3]前苏联航天员加加林乘飞船绕地飞行108分钟，安全返回地面，成为世界上进入太空飞行的第一人。后在东方号飞船为基础上，前苏联改造生产了上升号宇宙飞船，其形状和尺寸大体上与东方号相似。^[14]世界第一个出舱的航天员列昂诺夫乘坐的就是上升号飞船。^[13]

美国的第一代宇宙飞船则是水星飞船，总共进行了25次飞行试验，其中6次是载人飞行试验。水星飞船计划始于1958年10月，结束于1963年5月，历时4年8个月。双子星座号系列飞船是美国的第二代宇宙飞船，总共进行了12次飞行试验，其中2次无人飞行和10次载人飞行。水星号飞船计划始于1961年11月，结束于1966年11月，历时5年。^[14]

美国的阿波罗计划是人类第一次登上月球的工程，始于1961年5月，结束于1972年12月，历时11年7个月。阿波罗计划的目的是把人送上月球，实现人对月球的实地考察，并为载人行星探险做技术准备。阿波罗飞船研制出来后，相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、一次环地飞行、3次载人环月飞行，最后才正式进行了登月飞行。^[14]

1968年10月11日发射的阿波罗-7是第一艘载3名航天员的阿波罗飞船。^[14]1969年7月16日，美国“阿波罗”11号飞船搭载着宇航员尼尔·阿姆斯特朗升空，并于7月21日5点17分在月球着陆。^[15]在实现载人飞行前，阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。自阿波罗-7起，到阿波罗-18为止，美国发射了12艘载人阿波罗飞船。^[14]直到1972年12月19日，阿波罗17号飞船顺利返回地球，标志着该计划全部结束。^[16]

前苏联为了实现登月，开始设计新一代宇宙飞船，这也就是联盟号系列的由来。联盟号系列是前苏联使用历史悠久的宇宙飞船系列，它发展有联盟号、联盟-T和联盟-TM等系列飞船，技术成熟。但也没有成功实现过载人登月任务。联盟号能载3名航天员，具有轨道机动、交会和对接能力，可为空间站接送航天员，又能在对接后与空间站一起飞行，是前苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。^[14]

联盟号飞船于1967年4月23日首次发射，至1981年5月，共发射了40艘联盟号飞船，其中22艘与礼炮号空间站实现对接。联盟-T飞船是联盟号的改进型，虽然它的外形、容量和重量与联盟号大体相同，但技术上做了许多改进。联盟-T飞船于1980年6月5日首次发射，共发射15艘。后前苏联对联盟-T飞船继续改进，改进型号为联盟-TM飞船，改进主要涉及飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统。^[14]

由于发射火箭的成本过于高昂，而火箭的箭体又难以回收，因此研发一种可重复使用、成本低廉、乘坐舒适的载人航天运输工具已迫在眉睫。在阿波罗计划开启后，发射火箭的高昂成本再次摆在人类面前。美国开始寻找新的空间运输方式，提出研制“航天飞机”这种新的空间运输系统，并于1971年正式开始研究工作。^[17]1981年4月12日，美国“哥伦比亚号”进行了航天飞机的第1次空间飞行。^[18]后由于挑战者号爆炸、哥伦比亚号解体等事故的影响，且航天飞机本身在经济性和安全性上存在问题，这种空天运输系统于2011年7月20日退出历史舞台。^[19]

前苏联也尝试开发航天飞机---“暴风雪号”，曾于1988年11月15日，“暴风雪号”成功地进行了飞行试验，后也退出了历史舞台。^[18]1991年12月26日，前苏联宣布解体。^[20]俄罗斯继承了前苏联的航天事业，继续使用联盟-TM飞船执行载人飞行任务，从1986年5月至2002年4月底共发射了34艘。^[14]

在联盟-TM飞船基础上，俄罗斯又继续发展了一系列飞船。2002年10月30日，联盟TMA-1飞船搭载3人乘员组（扎列京、涅维和隆恰科夫）发射升空，这是联盟TMA号飞船的首航。^[21]与上一代飞船相比，联盟号TMA-M使用用基于现代EEE部件和成熟软件开发的设备取代制导，导航和控制系统（GN&CS）和机载测量系统（OMS）的机载设备。^[22]

2010年7月10日，联盟TMA-01M飞船搭载3人乘员组（扎列京、涅维和隆恰科夫）发射升空，这是联盟TMA-M号飞船的首航。^[23]2016年7月7日，联盟号MS号宇宙飞船首发，于哈萨克斯坦拜科努尔，搭载一名俄罗斯宇航员、一名美国宇航和一名日本宇航员员共3人前往国际空间站。^[24]

上世纪九十年代，中国开始实行载人航天计划。1993年4月，载人飞船系统方案论证工作开始。在方案论证阶段，为优化总体设计，根据不同阶段的飞行任务，研究确定了宇宙飞船有“飞船的标准状态”（作为天地往返运输状态）、“飞船的留轨利用作为交会对接目标状态”和“飞船初期试验状态”3种技术状态。对每一种状态都进行了分析和设计，宇宙飞船系统所属的13个分系统也完成了各自的方案论证。^[25]

1995年6月，中国航天工业总公司编写完成了《载人飞船工程宇宙飞船系统总体方案设计报告》，评审通过后上报国防科工委。1995年12月8日，国防科工委就此报告对中国航天工业总公司作了批复。^[25]从1999年开始，神舟飞船开始执行航天飞行任务。1999年11月起至2002年12月，分别对神舟一号~四号进行了无人和搭载模拟人测试。^{[26][27][28][29]}2003年10月15日，神舟五号搭载航天员杨利伟成功执行飞行任务，此后，神舟飞船正式执行中国的载人航天飞行任务。^[30][31]

2006年8月22日，美国开发了新型宇宙飞船，该飞船被命名为“猎户座”；^[32]2014年12月5日，猎户座飞船首次“探测飞行试验”取得成功；^[33]2022年11月16日，发射升空，执行“阿尔忒弥斯-1”任务；^[34]2022年12月11日，猎户座飞船在经历了绕月飞行后，重返地球。^[35]

另一新型宇宙飞船是2012年，美国的SpaceX公司开始研发的星际飞船（Starship），是美国可重复使用的超级重型运载火箭，该计划最初被称为“火星殖民地运输系统”（MCT），后更名为“行星际运输系统”（ITS），“大猎鹰”（BFR），2018年改名为“星际飞船”。^[36]2021年9月16日，搭乘SpaceX载人“龙”飞船的4名宇航员抵达国际空间站，这是有史以来首次使用回收的宇宙飞船完成航天飞行任务。^[11]2023年11月18日21时许，SpaceX公司的星舰（Starship）再次进行入轨飞行试验，计划飞行90分钟后进入太空，但第一级助推器分离后不久在空中爆炸解体，第二级飞船则大约飞行10分钟后在高度148公里处失联，被迫触发自毁系统。^[37]

俄罗斯新一代的宇宙飞船则是联盟MS号系列宇宙飞船。2022年9月21日13时54分（北京时间9月21日21时54分），联盟MS-22（SoyuzMS-22）宇宙飞船搭乘俄罗斯联盟-2.1a火箭从拜科努尔航天发射场发射升空。联盟MS-22飞船搭载了3名乘员，分别为俄罗斯籍航天员谢尔盖·普罗科皮耶夫、德米特里·佩特林和美国籍航天员弗朗西斯科·卢比奥。^[38]2023年9月27日，俄罗斯“联盟MS-23”飞船成功脱离国际空间站，该飞船搭载谢尔盖·普罗科皮耶夫、德米特里·佩特林和弗兰克·鲁比奥三人安全返回地球。^[39]

中国则是一直沿用神舟系列宇宙飞船，如神舟七号宇宙飞船于2008年9月25日21时10分在酒泉卫星发射中心由新型长征二号F遥七火箭发射，并进入预定轨道。飞行乘组由3名航天员组成，为翟志刚、刘伯明、景海鹏。^[40]神舟九号载人飞船于2012年6月16日18时37分在酒泉卫星发射中心由新型长征二号F遥九火箭发射。神舟九号飞船与神舟八号飞船技术状态基本一致，为进一步提高安全性与可靠性，进行了部分技术状态更改。^[41]神舟十三号宇宙飞船由长征二号F遥十三运载火箭于2021年10月16日0时23分在酒泉卫星发射中心发射升空，飞行乘组由3名航天员组成，为翟志刚、王亚平、叶光富。^[42]截至2023年11月，神舟飞船已经完成了17次发射，神舟十七号目前仍在轨运行。^[43][44][45]

另外，中国也一直在开发新的宇宙飞船。2020年5月，由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院自主研制的新一代宇宙飞船试验船在海南文昌发射场成功发射并顺利进入预定轨道。新一代宇宙飞船是中国空间技术研究院研制团队采用诸多新技术和新产品打造出的下一代天地往返运输飞行器，尤其是在可靠性、安全性、舒适性、经济性以及智能化程度等方面有了大幅提升。^[46]

印度也有自己的载人航天计划和宇宙飞船。2023年10月21日，其完成了“加甘扬”载人航天任务的一场关键试验，成功发射了一艘不载人的飞船。飞船到达预定位置后，驾驶舱成功与火箭分离并返回地球，落入孟加拉湾。此次发射任务主要目标是测试宇宙飞船乘员逃逸系统的有效性。印度载人航天任务“加甘扬”计划2024年执行，届时印度将首次尝试将宇航员送上太空。目标是发射宇宙飞船，将3名宇航员送至距地面约400公里的飞行轨道。一段时间后飞船再返回地球，在印度周边海域降落。^[47]

相比美国、中国和印度在航天领域取得的进展，欧洲已不在一个水平线上。2023年6月5日，欧洲航天局局长约瑟夫·阿施巴赫尔表示，欧洲航天局正在起草方案，要在未来10年开发出能够将它的宇航员送入太空轨道并送上月球的航天器，发展自主载人航天能力对欧洲在迅速变化的全球太空竞争中迎头赶上具有至关重要的意义。^[48]

在浓密的大气层中，速度极快的宇宙飞船，由于它们的外壁与空气激烈摩擦，要产生极其大量的热，这就是所谓的“气动加热”。在距离地面60千米左右时温度达到最高点，在机头温度可以达到l000甚至3000摄氏度。宇宙飞船设计有特殊的外壁，它是用“瞬时耐高温材料”制成的，这是一种特殊纤维材料，是一种低导热复合材料。宇宙飞船上这一层材料的厚度是经过计算的，在不同部位的厚度是不同的。激烈摩擦将产生大量的热，外壁遇到高温时就会“引火烧身”燃烧起来，其中的有机物会发生化学分解和气化，带走大量的热量。在燃烧的同时，形成一层厚厚的多孔炭化层，紧紧地附着在“返回舱“的外壁，这一层炭化层具有极好的隔热效能，能有效地防止热量传入舱内。^[12]

宇宙飞船的载员舱是宇航员在太空中工作和生活的关键部分，它提供了舒适和安全的环境，以保护宇航员免受太空环境的影响。载员舱配备了环境控制系统，以维持适宜的温度、湿度和气压。该系统除了常规的供氧系统外还能过滤空气，去除有害物质，保持良好的空气质量。此外，载员舱配备了通信和控制系统，以实现宇航员与地面控制中心的实时通信和数据传输，这些系统确保了宇航员与地面之间的有效联系和指令传递。^[49][50][51]

轨道舱位于飞船前部，为密封舱，外形两端带有锥段的圆柱形，前端与附加段连接，后段与返回舱连接，供航天员进出返回舱。轨道舱舱壁设有内开密封舱门和对地观察窗口，供航天员在地面进出飞船和在空间对地观察摄影使用。轨道舱外壁装有推进剂贮箱和发动机系统，轨道舱主要是用于宇航员的泄复压，航天器的泄复压过程是保证航天员出舱活动的重要环节，而在这个过程中产生的环境噪声会给航天员带来影响。^[52][53][54]

推进舱位于飞船后部，为非密封结构，推进舱圆柱段外壁装有辐射散热器，两侧装有一对主太阳电池阵，提供整船在轨运行所需电能推进舱后锥段装有4台变轨发动机侧壁装有姿态控制发动机，提供飞船自主飞行所需动力。推进舱前端与返回舱大底相连接，后端与运载火箭飞船支架相连接。^[52]

返回舱是宇宙飞船的核心舱段，它是飞船上升和返回过程中航天员乘坐的舱段，也是整人飞船的控制中心，返回舱不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件，而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。^[5]

服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备，对飞船起服务和保障作用。航天员通过气闸舱进入太空工作，服务舱的后部是操作遥控机械臂和协助航天员舱外活动的位置，有大量显示仪表和控制装置，机械臂控制手柄处于仪表之间。服务舱顶部设置有两个舷窗，主要用来供航天员观测轨道器与空间站对接情况。^[5][55]

为提高系统的可靠性和处理应急情况，宇宙飞船都设有手动控制装置以及照明、目视观测和话音图像通信等设备。^[5]

为确保乘员安全返回，除靠热防护层和座舱温度控制外，宇宙飞船的返回舱在返回过程中的制动过载，必须限制在人的耐受范围内，同时还要求较高的落点精度，以便及时发现。^[5]

宇宙飞船的系统和设备必须进行高可靠性、安全性设计，其技术包括制定可靠性、安全性准则，元器件的选择和控制，故障模式影响分析、危险分析、事件树分析等。^[5]

宇宙飞船的主要用途是太空探索和研究，通过宇宙飞船将宇航员送往太空，以进行各种科学实验、观测和研究。宇航员可以在太空中进行微重力实验、地球观测、宇宙射线研究等。宇宙飞船还被用于国际空间站（ISS）项目，各国的宇航员可以共同生活和工作在ISS上，开展科学研究、技术测试和太空技术的合作与交流。^[56][57]

宇宙飞船还被用于进行太空登陆，如登陆月球、火星等。未来的宇宙飞船将被用于实现人类的长期太空旅行和建立永久性的太空居住基地。^[58]

随着商业航天公司的崛起，宇宙飞船还被用于太空旅游的目的。私人乘客可以乘坐宇宙飞船进入太空，体验无重力环境和俯瞰地球的壮丽景色，如2011年8月，俄罗斯宣布将建立第一家太空旅馆。一个月后，媒体报道英国维珍银河公司的全球首座商业性航天港第一阶段建设即将完成。^[59][60]

宇宙飞船在太空中还可以进行各种生物的生命生态实验（如植物种子、幼苗、植株，兼顾小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解。此外，还可以研究空间辐射生物学和亚磁生物学效应与机制，探索建立应用型受控生命生态系统，为航天员在轨辐射损伤评估、防护提供科学依据。^[61]

宇宙飞船还可以在太空中进行很多科学实验，比如锆金属熔化与凝固实验。推杆将一枚直径不到3毫米的金属球释放到无容器材料实验柜腔体之中，小球被静电场固定在腔体中间；随着激光器启动，金属球被加热并且开始熔化；停止加热之后，小球又开始冷却凝固，直到完全冷却后被收回到样品盒中。最终，这些样品会交到地面上的科学家手中展开研究。^[62]

宇宙飞船按照其飞行任务的不同分为：卫星式宇宙飞船、登月宇宙飞船和空间站宇宙飞船。按发射载具分为火箭发射器、重型运载火箭。^{[5][63][64][65]}

卫星式飞船是指能够在太空中运行并且依靠卫星进行导航和通信的飞船。卫星式飞船的太空舱通常是一个密封的舱体，可以提供宇航员生存所需的空气、水和食物等。通常采用火箭发动机或离子推进器运行。^[66]

卫星式飞船主要在低地球轨道上进行航天活动，把航天员和物品送入空间站或接回地球，如1961年苏联发射的东方号飞船上升号飞船和联盟号飞船，美国的水屏号飞船、双子星座号飞船，中国的神舟号飞船。^[5]

美国于1960年代初研制出登月宇宙飞船，用于将宇航员送往月球并返回地球的飞船，它由航天器、发射火箭和返回舱组成，能够在太空中运行并具备适应月球表面环境的能力。如阿波罗号。^[5]

空间站宇宙飞船用于将宇航员送往空间站并进行长期居住和工作的飞船，如国际空间站的联盟号和龙飞船。^[5]

截至2023年，人类已先后研究出三种构型的宇宙飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。^[67]

单舱式最为简单，只有宇航员的座舱，美国第1个宇航员格伦就是乘坐舱型的“水星号”飞船上天的。^[67]

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，它改善了宇航员的工作和生活环境，世界第1个男女宇航员乘坐的前苏联“东方号”飞船、世界第1个出舱宇航员乘坐的前苏联“上升号”飞船以及美国的“双子星座号”飞船均属于双舱型。^[67]

最复杂的就是三舱型飞船，它是在双舱型飞船基础上或增加1个轨道舱（卫星或飞船），用于增加活动空间、进行科学实验等，或增加1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”飞船是典型的三舱型。^[67]

东方1号宇宙飞船，是世界上第一艘宇宙飞船。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2.3米的球体。舱内设有能保障航天员生活的供水、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。另一个舱是设备舱，它长3.1米，直径为2.58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。^[68]

它由乘员舱和设备舱及末级火箭组成，总重6.17吨，长7.35米。乘员舱呈球形，直径2.3米，重2.4吨，外侧覆盖有耐高温材料，能承受再入大气层时因摩擦产生的摄氏5000℃左右的高温。乘员舱只能载一人，有三个舱口。宇航员的座椅装有弹射装置，在发生意外事故时可紧急弹出脱险。同时在飞船下降到距离地面7000米的地方，宇航员连同座椅一起弹出舱外，并张开降落伞下降，在达到4000米高度时，宇航员与座椅分离，只身乘降落伞返回地面。设备舱为顶锥圆筒形，长2.25米，重2.27吨，在飞船返回大气层之前，与乘员分离，弃留太空成为无用之物。^[69]

联盟号飞船由轨道舱、指令舱和设备舱三部分组成，总重量约6.5吨，全长约7米，宇航员在轨道舱中工作和生活；设备舱呈圆柱形，长2.3米，直径2.3米，重约2.6吨，装有遥测、通信、能源、温控等设备；指令舱呈钟形，底部直径3米，长约2.3米，重约2.8吨。飞船在返回大气层之前，将轨道舱和设备舱抛掉，指令舱装载着宇航员返回地面。从联盟10号飞船开始，前苏联的宇宙飞船转到与空间站对接载人飞行，把载人航天活动推向了更高的阶段。^[69]

联盟号载人飞船更换了三代，为联盟号、联盟-T和联盟-TM等系列飞船。联盟-T飞船是联盟号的改进型，其外形、容量和重量与联盟号大体相同，但技术上做了许多改进。最后的改进型号为联盟-TM飞船，改进主要涉及飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统。^[14]

神舟号宇宙飞船，是由中国自行研制的用于天地往返运输人员和物资的载人航天器。飞船可一船多用，既可留轨观测又可作为交会对接飞行器，满足天地往返的需求。^[70]神舟一号到六号飞船总长均约8m，最大直径处2.8m，入轨质量不大于8800kg。^[71]

飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。轨道舱是航天员生活和工作的地方。返回舱是飞船的指挥控制中心，航天员乘坐其上天和返回地面。推进舱也称动力舱，为飞船在轨飞行和返回地面提供能源和动力。附加段曾用于安装专用的空间科学和技术试验设备，可作为交会对接机构的安装部位。^[71]

中国载人航天工程正式起步于1992年，经过7年的努力，于1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的宇宙飞船发射场，中国第一艘试验飞船“神舟1号”由新研制的长征二号F运载火箭发射升空，并准确进入轨道。^[72]2001年1月和2002年3月“神舟2号”和“神舟3号”又相继完成了无人试验。^[72]

2003年10月15日9时，中国“神舟5号”在酒泉卫星发射中心发射成功，把中国第一位航天员杨利伟送上了太空。宇宙飞船的发射成功，也是中国自1970年4月24日成功发射东方红一号人造卫星以来，中国航天史上又一座新的里程碑，中国成为继美、俄之后，世界上第三个掌握载人航天技术，成功发射宇宙飞船的国家。^[73]

神舟系列发射时间返回时间乘组飞行时间发射地点神舟五号^[74]2003/10/15 9:002003/10/16 6:28杨利伟21小时28分酒泉卫星发射中心神舟六号^[75]2005/10/12 9:002005/10/17 4:32费俊龙、聂海胜4天19时32分神舟七号^[76]2008/9/25 21:102008/9/28 17:37翟志刚、刘伯明、景海鹏2天20小时30分神舟八号^[77]2011/11/1 5:582011/11/17 19:32模拟人18天神舟九号^[78]2012/6/16 18:372012/6/29 10:03景海鹏、刘旺、刘洋12天神舟十号^[79]2013/6/11 17:382013/6/26 8:07聂海胜、张晓光、王亚平15天神舟十一号^[80]2016/10/17 7:302016/11/18 13:33景海鹏、陈冬32天神舟十二号^[81]2021/6/17 9:222021/9/17 13:34聂海胜、刘伯明、汤洪波93天神舟十三号^[42]2021/10/16 0:232022/4/16 9:56翟志刚、王亚平、叶光富183天神舟十四号^[82]2022/6/5 10:442022/12/4 20:09陈冬、刘洋、蔡旭哲神舟十五号^[83][84]2022/11/29 23:082023/6/4 06:33费俊龙、邓清明、张陆186天神舟十六号^[85][86]2023/05/30 09:312023/10/31 08:11景海鹏、朱杨柱、桂海潮154天神舟十七号^[45]2023/10/26 11:14-汤洪波、唐胜杰、江新林-

水星号是美国第一个宇宙飞船系列，共发射6艘。1961年5月5日阿兰·谢泼德乘第一艘水星号飞船进行了亚轨道飞行，揭开了美国载人航天的序幕。1962年2月20日，约翰·格伦乘第3艘水星号飞船进行了首次轨道飞行，成为第一个进入太空的美国人。^[87]

“水星”飞船的姿态控制系统以自控为主，另有两种手控方式作为备份。航天员仅在必要时使用手控装置控制飞船的飞行姿态，在飞船操纵方面仅起到辅助作用，基本上是一名供地面研究人员了解人对空间飞行环境适应能力的受试验者。但在飞行中也表现出了人的主观能动性。^[88]

美国第二个宇宙飞船系列是“双子星座号”，共发射12艘，其中前2艘未载人。1965年3月23日发射的双子星座位-3是美国第一艘载2名航天员的飞船。在1965年6月3日发射的双子星座-4飞船上，怀特出舱21分钟，成为美国首次太空行走的航天员。^[87]

“阿波罗”号飞船是根据美国阿波罗登月计划量身定做的载人航天飞船。1968年10月，第一艘载人的阿波罗-7号飞船发射升空。在此之前，阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。从阿波罗-7号到阿波罗-18号，美国发射了12艘阿波罗宇宙飞船。其中1969年7月16日发射的阿波罗-11号于7月20日实现了人类历史的首次登月，1971年7月26日发射的阿波罗-15号飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个阿波罗计划中，共有6次登月成功，12名宇航员登上月球。^[87]

“阿波罗”11号飞船于1969年7月20～21日首次实现人登上月球的理想。此后，美国又相继6次发射“阿波罗”号飞船，其中5次成功，总共有12名航天员登上月球。飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3个部分组成，其中指挥舱是全飞船的控制中心，也是航天员飞行中生活和工作的座舱；服务舱采用轻金属蜂窝结构，周围分为6个隔舱，容纳主发动机、推进剂贮箱和增压、姿态控制、电气等系统。前端与指挥舱对接，后端有推进系统主发动机喷管；登月舱由下降级和上升级组成。^[89]

猎户座飞船是美国国家航空航天局（NASA）主导、洛克希德-马丁公司研制、欧洲航天局负责服务舱研制的航天飞船，是NASA“星座”计划中的关键组成部分，是“阿尔忒弥斯”计划的关键。^[90][91]猎户座（CM-002）飞船由乘员舱、服务舱、发射紧急中止系统构成。飞船可搭载4名航天员，起飞总质量35.4t，入轨质量26.5t，总加压容积19.56m³，可居住容积8.95m³。^[90]按规划，猎户座飞船于2024年11月搭载4名宇航员进行绕月飞行，飞行预计持续10天左右；于2025年搭乘4名航天员进入绕月轨道，把2名航天员转移到登月舱上并踏上月球表面。^[92][34]

2012年开始，美国的SpaceX公司研发了星际飞船（Starship），是美国可重复使用的超级重型运载火箭。星际飞船可以完成多种航天飞行任务，包括太空旅游、地月运输、火星殖民、星际运输与洲际运输，而且其着陆可靠性最终能达到“航空公司水平”，计划是取代猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及龙飞船等。^[36]

“山猫”（Lynx）的亚轨道飞行器由美国加利福尼亚州莫哈韦的XCOR宇航公司生产，2008年该公司推出该型号的设计，可以载一名飞行员和一名乘客。“山猫”可以从普通机场跑道用火箭动力起飞，实施亚轨道飞行，然后回到地面在跑道上着陆。^[93]

美国芝加哥PlanetSpace公司的航天飞机“银镖”可安装一个亚轨道火箭发动机，用于进行地球上的点对点飞行。“银镖”能够以高超音速的速度飞行2.5万英里(约合4.0233万公里)。PlanetSpace首席执行官杰夫·谢里恩表示，借助于这个系统，20分钟内从纽约到巴黎绝对不成问题。^[94]

马恩岛的Excalibur Almaz有限公司购买了前苏联的几个可重复使用返回型航天器(RRV)。这种飞船在设计上用于将宇航员送上上世纪70年代的秘密太空站Almaz。Excalibur Almaz尚未公布一周太空之旅的费用，但已计划采用现代技术对RRV飞船的设计进行升级。RRV飞船由一个用于发射和返回的锥形RRV以及一个一次性服务舱构成，飞船可搭乘3个人，包括一名指挥官和两名乘客。^[94]

美国科罗拉多州森特尼尔的“内华达山脉”公司子公司SpaceDev正在开发可容纳7人的飞船“追梦者”，在设计上利用阿特拉斯5型火箭将宇航员送入太空。在2010年2月举行的一场商业乘员开发比赛中，SpaceDev从美国宇航局手中获得2000万美元。^[94]

美国弗吉尼亚州旅游公司“太空冒险”计划出售太空游门票，他们使用的是犰qiú狳yú宇航公司开发的新型亚轨道火箭动力飞船。位于德克萨斯州的“犰狳”是电脑游戏大亨约翰·卡尔麦克资助的一家公司。^[94]

美国内华达州拉斯维加斯的Bigelow宇航公司提出了一种与众不同的太空站设计，即用一个个“太阳舞者”组装成一个太空站。“太阳舞者”是一种载人太空舱，可在太空充气。多个太空舱组合在一起构成一个太空站甚至一个月球基地，能够支持3名宇航员的存在。Bigelow已经发射了两个原型舱——“起源1”号和“起源2”号。虽然是无人操控太空舱，但仍在绕轨道运行。^[95]

亚马逊网站创始人杰夫·贝佐斯创建的太空旅游公司“蓝色起源”(Blue Origin)位于华盛顿州肯特市。这家公司对于外界来说仍旧是一个谜。对于“蓝色起源”的太空飞船——New Shepard亚轨道航天器，人们对该飞船了解不多，只知道是由一个安装在推进舱上方用于进行实验的密封乘员舱构成，能够将宇航员送入距地球75英里(约合120公里)的太空。美国宇航局已向“蓝色起源”注资370万美元，用于研发宇航员逃生系统并建造一个复合材料太空舱原型。^[95]

美国弗吉尼亚州杜勒斯的卫星发射公司“轨道科学”(Orbital Sciences)计划借助其先进机动飞船“天鹅座”进军太空飞行世界。圆柱形“天鹅座”将搭乘“轨道科学”的金牛座2型火箭发射升空。它携带一个加压货舱，最大有效负荷为5952磅(约合2700公斤)。“天鹅座”的设计采用无人操控方式。“轨道科学”已经与美国宇航局签署一项价值19亿美元的合约，负责完成8次货物运输，将货物送上国际空间站。^[95]

美国企业家理查德·布兰森及其位于新墨西哥州的维珍银河公司，利用“太空船二号”提供亚轨道太空游服务，费用为20万美元。“白色骑士二号”负责将搭载2名飞行员和6名乘客的“太空船二号”送入距地5万英尺(约合1.6万米)的高空。达到这一高度后，“太空船二号”将脱离“白色骑士”，同时点燃火箭发动机，最高可进入距地68英里(约合110公里)的太空。“太空船二号”的受控运载试飞正在进行当中。^[95]

美国加州霍索的太空探索技术公司SpaceX研制出猎鹰9型火箭，用于发射“龙”太空舱。这种太空舱首先可能用于向国际空间站运送货物，而后再负责运送宇航员。“龙”太空舱在设计上最多可搭载7名乘客。^[95]

美国宇航局一直在研制新一代的核动力宇宙飞船。此举不但可使未来的星际探测节省数十亿美元，而且还可缩小运载火箭的尺寸与重量。NASA航天核研究中心有关专家认为，如果为宇宙飞船安装核动力系统，那么执行月球基地建设任务的费用将大幅降低，建设速度也会明显加快。尤其是使用核动力发动机，还有助于减少对月球环境的破坏。^[96]

随着人类对太空探索的兴趣不断增加，未来的宇宙飞船将能够支持更远的探索任务，如人类登陆火星或其他行星。这些飞船需要具备更长的飞行时间、更强大的推进系统和更先进的生命保障系统。^[97]

随着私营航天公司的崛起，例如，SpaceX的龙飞船已经开始向国际空间站运送宇航员，而其他公司也在开发自己的宇宙飞船，如波音的CST-100星际飞船。商业宇宙飞船的发展将促进太空旅游和商业太空活动的发展。^[98]

国际合作在宇宙飞船领域将继续发挥重要作用，比如国际空间站是多个国家合作的成果，今后可能会有更多的国家加入，共同开发和使用宇宙飞船。这种合作有助于分享成本和技术资源，推动太空探索的进一步发展。^[99]

1966年3月17日，美国双子星8号宇航员进行了人类首次太空对接。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溅落。^[100]

1967年4月，前苏联拟用新研制的联盟号飞船进行计划中的登月飞行交会对接模拟试验，安排联盟1号、联盟2号分别于4月23日、4月24日发射，然后于4月25-26日在地球轨道上交会对接，并实现空间转移。^[101]4月23日凌晨3时35分，弗拉基米尔·M·科马罗夫上校乘坐联盟1号飞船，从拜科努尔发射场准时发射升空。飞行到第2圈时，电源出现故障。科马罗夫尽力排除故障，试图启动飞船发动机以稳定飞行，但没有成功。飞到13圈时，恢复了同地面飞控中心的通信联络。但飞船故障未消失，姿态仍不稳定。飞控中心决定，联盟2号中止发射，联盟1号立即应急返回。第17圈时，飞船调姿失败，未能返回。第19圈时，科马罗夫手动控制返回，使飞船进入了返回轨道。当飞船按返回轨道降落至离地面10公里高度，该打开主降落伞时，地面指挥人员听到了科马罗夫说：“降落伞没有打开！“4月24日6时24分，飞船带着一团火光，以每秒100多米的速度冲向地面，降落于乌拉尔地区奥尔斯克以东65公里处，并发出几声猛烈的爆炸声。科马罗夫当场牺牲。^[101]

1971年6月6日，前苏联联盟11号飞船从拜科努尔发射场发射升空，载着肩负首批进入礼炮1号空间站重任的3名航天员，朝空间站飞去。这3名航天员是乔治·多勃罗沃尔斯基、弗拉基斯拉夫·沃尔科夫、维克多·帕查耶夫。飞船经变轨飞行后，在距空间站100米的地方开始交会对接，并获得成功，3名航天员打开舱门进入了空间站。^[102][103]

1971年6月29日下午9时，3名航天员离开礼炮1号返回。但3人都未穿航天服。飞船离开空间站后飞行了4个多小时，并保持着同地面上的联系。1971年6月30日1时35分，飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前，返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后，返回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，返回舱内的空气从该处泄漏，舱内迅速减压，致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。^[102][103]

宇宙飞船的应用，使人类实现了载人航天的壮举，它扩展了人类的活动范围，是进一步大规模开发与利用空间资源的重要手段，对国家的政治、军事、经济和科技等方面的发展均有重要的战略意义。（《国际太空》评）^[2]

宇宙飞船的发展对于探索宇宙和开发太空资源具有重要意义，也为人类太空探索的进一步发展奠定了基础。（文献作者苑艺等人 评）^[11]