氢原子百科 
航天（Spaceflight），又称宇航、宇宙航行或空间飞行，狭义的航天指人类利用航天器在太空的航行活动，广义的航天指人类探索、开发和利用太空以及地球以外天体的各种活动的总称。[2][1]
真正意义的航天从1942年德国发射V2火箭开始，经历了美苏太空竞赛，以及中国航天崛起等重要时期。[3]航天科技与产业通常以国家为主导，自SpaceX（太空探索技术公司）于2002年创立以来，私营航天技术公司也开始扮演越来越重要的角色。[4][7]
航天活动包含发射、入轨环绕、太空遨行、返回着陆等主要过程，其应用包含卫星服务、载人航天科研、深空探测和空间科学与技术实验等主要内容。航天不仅使人类对自身、地球乃至整个宇宙有更加广泛和深入的认知，而且促进了人类文明的前进与衍生。[5][6]
世界航天简史
1543年，哥白尼发表《天体运行论》，是对托勒密“地心说”的颠覆。以哥白尼的“日心说”之辨，以及随后，布鲁诺、第谷、伽利略、开普勒等科学家不懈探索，直至1687 年，牛顿发表的《自然科学中的数学原理》提出万有引力定律，标志着人类对字宙的探索认知进入了科学时代。[3]
19世纪末至20世纪初，以齐奥尔科夫斯基、戈达德、奥伯特等为代表的科学家矢志探索，寻求摆脱地球引力实现宇宙航行的方法。其中，齐奥尔科夫斯基于1898年在其航天学经典研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》中，首次提出利用多级液体火箭克服地球引力实现宇宙航行的构想，并推导出著名的火箭公式，奠定了火箭运动的理论，被誉为“航天之父”。戈达德则首次将齐奥尔科夫斯基的火箭理论付诸工程实践，被誉为“现代火箭之父”。[3]
1942年10月，以冯·布劳恩为首的德国团队研制出的V-2火箭发射成功。这是人类首次利用火箭进入了太空，证明利用火箭原理进行太空飞行是切实可行的，在航天史和科学技术史上具有重要意义。由于战争对人类造成的伤害，V-2火箭的重要地位往往被刻意回避。[3]
第二次世界大战后，美苏对德国 V-2火箭研制团队、资料及设施展开争夺，美国获得了包括冯·布劳恩在内的团队骨干人员，是最大的赢家，苏联获得诸多设施资料。太空竞赛是美苏争霸过程中的重要内容，诸如第一颗卫星之争、载人航空竞赛、阿波罗登月、航天飞机、“和平号”空间站等。美苏之外其他国家也在进行太空探索，法国、日本、中国、英国、印度等先后成功发射人造卫星，打破了美苏的空间“垄断”。[3]
1957年10月4日，苏联成功地利用火箭发射了第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”,并将其送入预定轨道。该卫星的发射标志着人类进入太空的开始，对“冷战”时期对美国形成压力。次年1月.美国发射自己的首颗卫星。[8]
20世纪60年代苏联和美国发射了大量的科学卫星、技术试验卫星和各类应用卫星。苏联在发射了5艘不载人的卫星式飞船后，于1961年4月12日用“东方”号运载火箭成功地发射了世界上第一艘载人飞船“东方1号”，加加林成为世界上第一个进入太空的人，开启了人类载人航天的历史。[8]
1969年7月20日，由美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林乘坐的“阿波罗11号”飞船的登月舱降落在月球赤道附近的静海区，人类首次登上月球。[8]
白手起家:中国航天的艰辛起步
1949年，新中国“一穷二白”，百废待兴。1956年3月，在周恩来总理的领导下，国务院成立了科学规划委员会，各部门领导人和600多位科学家参加。《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要》提出了以原子能、喷气技术、无线电、自动化等现代科技为主的12个重点领域、57项重大任务、6项紧急措施，后来经毛泽东主席批准实施。1956年3月14日，周恩来总理主持中央军委会，采纳钱学森的提议，决定成立国防航空工业委员会，聂荣臻任主任;决定设立国防部五局(导弹研制的管理机关)和国防部五院(导弹、火箭研究院)。[9]
1956年10月8日，聂荣臻元帅在大会上宣布:正式成立国防部第五研究院'，研制火箭、导弹，钱学森任院长。一年后国防部五院成立两个分院，一分院即今天的中国航天科技集团的中国运载火箭技术研究院，位于南苑；二分院即今天的中国航天科工防御技术研究院，位于永定路。[9]
1962年11月，根据中央决定，成立中央15人专门委员会，主管原子弹方面的工作，后改称中央专委，1970年后，增加领导人造地球卫星的职能。1963年春，中科院成立星际航行委员会，成员开始制订星际航行长远规划。赵九章、钱学森分别建议中央把人造卫星列入计划。[9]
1967年6月，中央军委决定组建空间技术研究院(新五院)，研制卫星、飞船，钱学森兼院长。1967年5月26日“东风三号”试飞成功。在“东风三号”的基础上研制出“东风四号”，加第三级成为“长征一号”运载火箭，用以发射卫星。[9]
1970 年4 月 24 日中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功,卫星运行轨道距地球最近点439 千米最远点2384 千米,轨道平面和地球赤道平面的夹角 68.5 度绕地球一周 114分钟。卫星重 173 千克,用 20009 兆周的频率,播送《东方红》乐曲。1957 年 10 月 4日,苏联发射人类第一颗人造地球卫星,党中央对此很重视,指令中国科学院开展我国第一颗卫星的研制工作,中央政治局研究决定拨发 2亿元专款。1957 年全国财政收入只有 303 亿元,这笔拨款在当时是一笔巨款。经过科技人员和工人十多年的忘我工作,出色完成了运载火箭和“东方红一号”卫星的研制任务。中国成为继苏、美、法、日之后第五个能制造和发射人造卫星的国家。[10]虽然比苏联发射的第一颗人造卫星整整晚了 13年，但是它的质量超过了前四个国家第一颗卫星质量的总和。[9]“东方红一号”是“两弹一星”工程的一部分，“两弹一星”工程的成功，不仅使我国的国防实力发生了质的飞跃，而且广泛带动了我国科技事业的发展，既是新中国建设成就的重要象征，也是人类文明史上的一个勇攀高峰的空前壮举。[11]
苦难辉煌:中国航天的逐梦征程
2003年10月15日，中国首位航天员杨利伟乘“神舟五号”飞船实现了首次太空飞行，中国成为世界第三个独立自主将航天员送入太空的国家。[9]
2007年10月24日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥一号”卫星成功送入太空。“嫦娥一号”是我国自主研制的第一颗月球探测卫星，它的发射成功标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步。[9]
2013年12月2日发射的“嫦娥三号”月球探测器于同年12月14日在月面软着陆，使我国成为世界第三个掌握落月探测技术的国家。[9]
2018年12月8日发射的“嫦娥四号”月球探测器于2019年1月3日实现了人类探测器首次在月球背面着陆。[9]
2020年7月23日，我国首个火星探测器“天问一号”成功发射。2021年5月15日，“天问一号”成功着陆火星;5月22日，“祝融号”火星车驶抵火星表面并开展科学巡测，使我国成为世界第一个通过一次发射完成绕、落、巡三项任务的国家，世界第二个在火星进行巡视探测的国家。[9]
2020年7月31日，“北斗三号”全球卫星导航系统正式开通2020年12月17日，“嫦娥五号”圆满完成首次月球采样返回任务，开启了中国探月工程的新时代。[9]
2021年4月29日，中国成功发射“天宫”空间站的第一个舱段一-“天和”核心舱，这宣告了中国开启空间站任务的新时代。同年6月17日，“神舟十二号”载人飞船升空，6.5小时后，它与“天和”核心舱完成对接，这是我国首次实施载人飞船自主快速交会对接。三名航天员先后进入“天和”核心舱标志着中国人首次进入自己的空间站。[9]
2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船顺利将3名航天员送人太空，发射取得圆满成功。2021年11月8 日，“神舟十三号”航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，航天员翟志刚、航天员王亚平安全返回“天和”核心舱出舱活动取得圆满成功。此次空间站阶段航天员出舱活动，是“神舟十三号”航天员乘组首次出舱活动，也是中国航天史上首次有女航天员参加的出舱活动。[9]
我国航天事业迄今已达到了相当的规模和水平:形成了完整配套的各型导弹、运载火箭、人造卫星等多种航天器研究、设计、生产和试验体系;建立了能发射各类卫星和载人飞船等航天器的发射中心和由国内外地面站、远程跟踪测量船组成的测控网;建立了多种卫星应用系统，取得了显著的社会效益和经济效益;建立了具有一定水平的空间科学研究系统，取得了多项创新成果;培养了一支素质好、技术水平高的航天科技队伍。我们越过一座座科学高峰，不断取得里程碑式的辉煌成就。[9]
升空发射
火箭是航天技术的基础，是中国在公元969年发明的。[12]运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具，其任务是将人造地球卫星载人飞船、空间站或深空探测器等航天器送入预定轨道。运载火箭是发展空间技术、确保空间安全的基石，也是实现各类航天器部署、重构、扩充和维护的保障，更是大规模开发和利用空间资源的重要力量。运载火箭尤其是一次性火箭是目前人类进入空间的最主要运输手段。[13]
航天发射场是专门供运载火箭发射航天器的场所，也称航天港或发射中心，是航天工程的重要组成部分。发射场支持航天器和运载火箭发射前各项技术准备工作，执行运载火箭的发射操作。发射场由运输系统技术阵地、发射台、燃料贮存和输送系统组成。出于噪音和安全原因，发射场远离人类居住区。[14][15]
航空发射通常需要在发射窗口进行。发射窗口是指运载火箭发射比较合适的一个时间范围(即允许运载火箭发射的时间范围)。这个范围的大小叫做发射窗口的宽度。窗口宽度有宽有窄,宽的以小时计,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至为零。[16]发射窗口是确定从星球表面发射至目标轨道的合适时间，由于轨道平面在惯性空间内恒定，当星球表面的发射点旋转运行到轨道面的时刻，即为最佳发射窗口。[17]
航天器跨过卡门线即进入太空，卡门线是指距离地球海平面100 公里的界限。[18]
地球轨道
地球航天器的闭合轨道可根据其典型参数进行分类：
低地球轨道(LEO)
是一类低高度的近似圆形的轨道。典型的 LEO卫星高度为500~1500 km，轨道周期为 1.52h，在每个轨道周期，特定的地面站只有几分钟的时间能观察到卫星。国际空间站(ISS)和NASA的航天飞机都在LEO轨道工作，且大多数遥感卫星工作在 LEO轨道。最近规划和/或已布放的一些通信卫星星座也位于500~2000 km、倾角为30~90(两极)的低地球轨道。因为较之其他轨道更接近地球，所以一些更小、更简单的卫星可放在该轨道上。[19]
中地球轨道
典型的MEO卫星高度为2000~30000 m，轨道周期是几个小时。美国的GPS工作在MEO轨道上，轨道周期为1/2个恒星日。我国的部分导航卫星也工作在 MEO轨道上，也有部分遥感卫星项目选择MEO轨道为工作轨道。[19]
地球同步轨道
地球同步轨道(GSO)是指轨道周期和地球自转周期相等的顺行轨道。地球静止轨道(GEO)位于地球赤道平面内，是指轨道倾角和偏心率均为零的地球同步轨道，半长轴为42 164 km。大多数通信卫星工作在GEO轨道上。[19]
大椭圆轨道
在各种大椭圆轨道中，Molniya 轨道是一条以一颗苏联通信卫星命名的特殊轨道，它的近地点为1000 km，远地点为39400 km。Molniya轨道的优点在于将轨道近地点幅角设置为 270时它能很长时间运行在北半球上空。一些美国军用卫星使用倾角为634的 Molniya轨道，以便在12h的轨道周期中有 10h可以对俄罗斯进行侦察。[19]
太空遨游
实现太空遨游和太空探索，航天器的速度至关重要。宇宙速度是物体从地球出发，在天体的重力场中运动，四个较有代表性的初始速度的统称。航天器按其任务的不同，需要达到这四个宇宙速度的其中一个。[20]
第一宇宙速度
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度。若在150千米的飞行高度上，其环绕速度为7.9千米/秒。[20]
第二宇宙速度
第二宇宙速度，亦即地球的逃逸速度，是指在地球上发射的物体摆脱地球引力束缚，飞离地球所需的最小初始速度。若航天器已到达近地轨道的高度，航天器的脱离速度约为11.2千米/秒。[20]
第三宇宙速度
第三宇宙速度，亦即太阳的逃逸速度，是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系所需的最小初始速度。本来，在地球轨道上，要脱离太阳引力所需的初始速度为42.2千米/秒，但地球绕太阳公转时令地面所有物体已具有29.8千米/秒的初始速度。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，其发射速度必须等于或大于16.7 km/s,第三宇宙速度又叫作逃逸速度。[20]
第四宇宙速度
第四宇宙速度是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需的最小初始速度。但由于人们尚未知道银河系的准确大小与质量，因此只能粗略估算，其数值在320千米/秒以上。而实际上，仍然没有航天器能够达到这个速度。[21]
返回着陆
回收着陆往往是返回式航天器工作的最后阶段，也是返回式航天任务成败的最终标志。数十年来，随着航天器回收着陆技术的发展，其应用领域日益扩大，除返回式航天器外，各类深空探测器、无人机、导弹武器、近空间飞行器乃至运载火箭等无不应用回收着陆技术。除了常规降落伞回收着陆技术外，高超声速充气式载人减速技术、动力主动减速着陆技术等新型的技术途径亦不断发展。
航天器回收着陆技术是指利用可展开气动减速装置或着陆缓冲装置，通过特定的控制手段，使需要返回或着陆的有效载荷减速与缓冲，直至按预定的程序和目的安全着陆和收回的技术。其主要任务是进行飞行试验的飞行器(除了卫星、飞船深空探测器等航天器外，还包括火箭、导弹、无人机等各类飞行器) 的全部或局部减速到规定的速度并安全着陆于地球或其他星球表面。航天器回收着陆技术是航天技术重要的组成部分，也是促进空间技术发展必不可少的关键技术之一。[22]
并非所有航天器都需要返回。非返回型的有通信卫星、导航卫星、气象卫星天文卫星空间站等。返回型的有照相侦察卫星、生物卫星、载人飞船、航天飞机、月球和行星取样探测器等。[23]
分类
按航天器探索、开发和利用的对象划分，航天包括环绕地球的运行、飞往月球的航行、飞往行星及其卫星的航行、星际航行（行星际航行、恒星际航行）。[24]
按航天器与探索、开发和利用对象的关系或位置划分，航天飞行方式包括飞越（从天体近旁飞过）、绕飞（环绕天体飞行）、着陆（降落在天体上面）、返回（脱离天体、重返地球）。[24]
执行军事任务（具有军事目的）的航天活动，称为军用航天；执行科学研究、经济开发、工业生产等民用任务（具有非军事目的）的航天活动，称为民用航天；执行商业合同任务（以营利为目的）的航天活动，称为商业航天。有人驾驶航天器的航天活动，称为载人航天；没有人驾驶航天器的航天活动，称为不载人航天。[24]
航天的作用已经超出科学技术领域，对国家和国际的政治、经济、军事与社会生活都产生影响。[24]
卫星遥感、通信与导航
人类发展航天技术，实施航天工程，一方面是为了探索未知领域，扩展知识范围;另一方面是为了开发和利用空间环境、轨道、物质、能量等宝贵资源，取之于太空、造福于地球。现阶段航天技术改进人类生产方式、造福人类生活主要通过遥感、通信、导航等空间系统来实现。世界航天经过近百年发展，人们构思、设计、研制、试验、运行了多种类型应用卫星，其中与各国经济社会发展、普通大众生活联系最紧密、影响最广泛的是遥感、通信、导航三类卫星。[25]
卫星遥感
遥感是一种远距离感知、探测目标对象的技术手段，它在不与目标对象直接接触的情况下，通过某种遥感器而获取目标对象的几何、图像及其他特征数据，然后对所获取的数据进一步提取、判定、加工、处理及应用分析。卫星遥感是通过卫星平台及其装载的遥感器 (又称有效载荷)进行遥感操作和应用的一种航天工程技术。卫星遥感依据空间轨道高度优势，能够超越国界，在全球实施大范围、大尺度、高精度观测、探测、监测等任务，为人类经济社会发展，为人类研究和认识大气、海洋、陆地、岩石、冰雪、生物等地球圈层提供重要支持。[26]
卫星通信
卫星通信是将运行在太空中的人造地球卫星或其他航天器作为中继站，转发或者发射无线电波、激光等信号，在两个或多个地面关口站、用户终端之间进行的通信。它是通信的一种特殊形式。卫星通信发挥位置高远的优势，在地球同步轨道部署少量几颗卫星即可实现全球覆盖和服务，已经成为地面通信网的重要竞争者和补充者。[27]
卫星导航
人们在日常生活和出行的时，对定位服务有着切实的需求，卫星导航系统提供了迄今为止最精确最便利的解决方案。卫星导航是一种利用卫星平台搭载高精度原子钟、通过无线电导航信号而服务用户进行导航、定位和时间传递的卫星应用系统。卫星导航系统能为地球表面和近地空间的各类用户提供全天候、全天时、高精度位置、速度和授时等服务。[28]
载人航天
载人航天是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中及地外天体上从事各种探测、试验、研究、生活和生产的航天活动。载人航天的目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力，把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空，更广泛和更深入地认识地球及其周围的环境，更好地认知整个宇宙;充分利用太空和载人航天器所处的特殊环境从事各种试验和研究活动，开发太空及其丰富的资源。在人类文明发展史上，载人航天工程因技术难度大、风险高投入多，已成为一个国家综合国力的象征，一个民族振兴的标志，通常被纳入国家战略性标志工程。[29]
载人航天科学应用是在近半个世纪才出现的概念，主要任务是利用航天器和太空的特殊环境，如微重力、太空辐射等，在航天员的参与下，发挥载人航天器的应用支持能力，开展空间科学实验与应用研究，推动和引领空间科学与应用领域跨越式发展，取得重大科学成果和应用效益。[30]
空间材料科学
空间材料科学主要研究微重力条件下材料的制备原理和方法，以及微重力环境对于加工材料组成分布、结构和物性的影响。[30]
微重力流体物理学
微重力流体物理学主要研究微重力流体物理基本规律，为进一步探索空间环境中流体的宏观运动、微观运动，扩散过程及传热、传质的基本规律奠定实验研究的基础。[30]
空间重力生物学
空间重力生物学主要研究空间失重因素对生物的影响，这是载人航天遇到的重要课题，当前主要关注参与微重力信号转导和次生代谢反应的功能基因组、细胞骨架、细胞壁蛋白质组学、细胞间相互作用;辐射生物学;空间辐射对生命体不同层次的效应、微观过程和机理;蛋白质科学，干细胞增殖、分化，功能组织工程、细胞与胚胎技术;生态生命系统基础问题;空间生态系统体系的基础问题，外星垦殖生物体系等。[30]
空间生物技术
空间生物技术主要包括细胞生物技术、大分子生物技术、探索性生物技术和空间生物分子物理和化学等。空间细胞生物技术的主要目标是用于研究、移植和生产生物药物的细胞和组织工程;建立和生产用于疾病(如癌)研究的模式组织;利用微生物生产疫苗;研究地球生命体转移到微重力环境后的细胞生物学问题等。空间大分子生物技术的主要目标是研究晶体生长的过程，认识大分子晶体生长的物理化学，产生高质量的晶体。空间探索性生物技术主要涉及开发生物传感器技术、嗜极(极端环境条件)细菌酶的应用和生物分子基因工程等。空间生物分子的物理和化学将主要涉及生物分子标记、生物分子信号的传递和放大、生物分子图像、生物分子信息和整合分子生物系统等。[30]
空间天文观测
空间天文观测在载人航天领域的应用非常广泛，把光学望远镜放到空间进行天文观测，可以避免地球大气扰动的影响，减少消光补正，利于拍出更清晰、更高质量的照片。哈勃空间望远镜就是美国载人航天项目的杰作，由于它是一个很复杂的系统，维修和更换仪器设备都要由航天员在太空现场操作完成。[30]
空间环境预报与探测
空间环境预报与探测对于载人航天飞行的重要性，就如同今日人们出行对于天气预报的依赖一样重要，它贯穿整个载人航天工程的应用研究，是载人航天科学应用中重要的一项，包括进行载人飞船、空间站、深空轨道等各类空间环境分析，如高能粒子、空间等离子体、中性大气、微流星与空间碎片等，为载人航天器各种仪器设备设计、在轨效应影响分析及防护等提供理论依据;避免重大空间环境事件对任务的影响，每天发布空间环境安全期预报和空间监测预警;为保障飞船的正常运行和航天员的安全健康，要时刻监视空间环境的变化情况，研究未来环境变化的趋势，如果预报到可能出现的流星雨、高能辐射暴、碎片撞击等非常事件，要发出警报，提出躲避危险的科学建议;如果在空间运行的载人飞船或空间站的仪器设备出现了故障，还要提供空间环境背景因素分析材料，协助诊断异常故障。[30]
深空探测
针对深空探测通常有三种定义方式，分别按照目标、距离和引力场定义。比较常见的是采用引力场的定义方式，即在飞行过程中，所经历的主引力场为地球以外的天体引力场，或处于多体引力平衡点附近的航天器是深空探测器;与此相对应，通过深空探测器开展的空间探测的活动是深空探测。按照这种定义方式，月球探测属于深空探测。卫星应用、载人航天和深空探测被称为航天活动三大领域。[31]
深空探测一般费用高、周期长，现阶段没有直接的经济效益。航天既是高科技的体现，又是意识形态优越性的象征，成为重要的赛场，这一阶段被称为“太空竟赛"。深空探测以其挑战性、创新性，更加能吸引公众的注意，成为太空竞赛的重要组成。[31]
尽管深空探测早期带有较强的政治目的，但随着时代的发展，它的使命具体可从四个方面解读:
有利于促进对宇宙及太阳系的形成与演化、生命起源与进化等重大科学问题的研究，从而进一步认识地球以及空间现象和地球之间的关系。[31]有利于推动空间技术的跨越式可持续发展，从而不断提升人类进入太空的能力。[31]有利于催生一系列基础性、前瞻性的新学科、新技术，从而促进一系列相关科学技术的发展。[31]有利于培养和造就创新型人才队伍，从而推动人类社会可持续进步。[31]
空间科学与技术实验
空间科学与空间技术试验活动具有研究和探索未知天疆，检验和验证人类认知与技能的共同属性。各国最早进入空间的航天器一般都兼具空间科学与技术试验属性;今天的空间科学与技术试验航天器依然是空间科学、空间技术、空间工程与空间应用的探路者和先行者。[32]
空间科学
空间科学作为现代科学的一部分，一般是指以空间飞行器为主要工作平台，研究发生在日地空间、太阳系乃至整个宇宙的物理、化学和生命等自然现象及其规律的科学。空间科学研究涉及字宙的起源演化、物质结构、生命起源、人类生存环境等基本和重大基础前沿科学问题，也包括在空间特殊或极端条件下研究物质运动规律的基础科学问题，是人类认识自然并获取新知识的重要源泉。[33]
空间技术实验
空间技术试验主要针对航天技术中的新原理、新技术、新方案、新设备和新材料进行空间飞行试验，为航天工程系统的建立和运营验证关键技术，积累飞行试验，降低航天器成本、减少运行风险。空间技术可以通过地面、航空亚轨道、在轨等多种形式验证，而在空间开展相关的技术试验，是在真实使用环境中进行技术验证，是空间技术验证转化应用体系中的最重要组成部分，是最真实、最直接、最有效的试验方式，是航天产品升级换代、提高航天产品服务能力的重要支撑，已成为加速航天新技术成果转化、提高自主可控能力的重要手段。[34]
航天员的健康
为了保证航天员的健康和航天任务的顺利完成，对航天员的健康有相应的标准要求，一般包括以下内容：[35]
有氧能力标准
(1)航天员在飞行前最大有氧能力值(二氧化钒大值)应达到或高于其年龄和性别的平均值。
(2)应通过策略或工作情况将航天员飞行中的有氧能力值维持在其飞行前的 75%或以上，策略包括直接或间接措施。
(3)在飞行结束后的恢复过程中，航天员的二氧化钒最大值应达到或高于其年龄和性别的平均值。[35]
感觉运动功能标准
(1)航天员在飞行前的感觉运动功能应在其年龄和性别的正常值范围内。
(2)对于航天员在飞行中的感觉运动标准，应以任务相关的高风险活动性质为指导并用与任务对应的特定指标进行评估。
(3)感觉运动功能的每个指标的限值都应由实际操作定义。
(4)应采取措施使航天员的工作能力维持在正常水平。
(5)航天员在飞行结束后进行的康复运动，旨在恢复其基本的感觉运动功能。[35]
行健与认知标准
(1)航天员在飞行前、飞行中和飞行后的行为健康和认知状态均应在临床心理评估的可接受范围内。
(2)航天员的认知状态在任务结束后应恢复到飞行前的状态。
(3)飞行任务结束后，航天员的行为健康应恢复到可以重新工作、与家人生活、承担社会责任。
(4)应严格限定任务完成的时间及睡眠时间，以确保航天员的身体健康和安全。[35]
血液和免疫功能标准
(1)航天员在飞行前的血液/免疫功能应在为普通人群制定的健康标准范围内。
《2)在航天员飞行过程中，应采取相应措施通过直接或间接手段将其血液和免疫功能标准维持在正常范围内。
3)应采取对策和监测播施确保航天员血液和免疫功能值在临界值(表示血液和免疫系统严重故障且达到临床发病率水平)之外。
(4)在飞行结束后，航天员的血液/免疫功能应恢复到其飞行前的水平。[35]
营养标准
(1)应评估航天员在飞行前的营养状况并弥补缺陷。
(2)航天员在飞行中的营养素摄入量应不低于其营养素需求量的90%，营养素需求量可根据个人的年龄、性别、体重 (kg)、身高(m)和活动系数(1.25)计算得到。
(3)对航天员的食物摄入进行营养规划的目的是使其身体质量和组成能保持在飞行前的 90%以上。
(4)在飞行结束后，航天员的营养评估水平应恢复正常。[35]
肌肉力量标准
(1)航天员在飞行前的肌肉力量和功能应在其年龄和性别的正常值范围内。
(2)航天员在飞行过程中，应采取应对措施使其肌肉力量标准保持在正常水平的80%或以上。
(3)在飞行结束后，航天员的肌肉力量水平应恢复正常。[35]
微重力致骨矿物损失的标准
(1)航天员飞行前由骨量双能 X 射线吸收仪(DEXA T)测量得到的评分不得低于-1.0（低于平均骨密度的标准差）。
(2)采取应对措施保证飞行中航天员的骨量在规定范围内。
(3)在飞行结束后(任务结束后)，航天员的骨量 DEXA T评分不得低于-2.0（低于平均骨密度 2.0 sd）。
(4)在飞行结束后，航天员的骨量应恢复至其飞行前的标准值。[35]
接触太空辐射的标准
(1)接触的辐射量不应超过能致并引发死亡的辐射量(REID)的3%。
(2)NASA 应通过预测对风险的不确定性进行评估，确保其不会超过该风险值置信水平的 95%，从而有效控制航天员在职业生涯中受到的辐射量(以Sicvert 为单位)。
(3)太空探索任务可接触的辐射量由NASA根据美国国家辐射防护委员会(NCRP)的建议确定。
(4)计划辐射量不得超过规定的短期限值。
(5)对于整个飞行过程应采用 “尽可能低的且合理可实现”原则。[35]
发展航天的意义
航天活动改变了人类对宇宙的认知，为人类社会进步提供了动力。发展航天事业已经成为各国竞争的重要领域，是支撑国防军队建设、推动科学技术进步、服务经济社会发展的重要力量。[6]
(一)航天事业发展始终与国家战略紧密相连
在党的十九大报告中，习近平总书记强调指出，建设航天强国是建设创新型国家的重要组成部分。[6]
(二)航天事业发展推动国防科技工业的进步
航天系统是现代典型的复杂工程系统，具有规模庞大、系统复杂、技术密集、综合性强以及投资大、周期长、风险大、应用广泛和社会经济效益可观等特点，是国家级大型工程系统。完善的航天系统是一个国家科技水平和经济实力的重要标志。[6]
(三)航天事业发展带动相关学科和产业发展
航天工业不仅是国民经济建设和发展中的朝阳产业，还能产生附加值很高的高新技术产品。[6]
(四)航天事业发展促进人类文明前进与衍生
航天技术，不仅使人类对自身、地球乃至整个宇宙有更加广泛和深人的认知，而且正在将人类文明推向一个高远浩瀚的新领域一太空。空间资源是人类的共同财富，航天事业带来的收益也应该为全人类共享，共同开发、和平利用。[6]
未来发展趋势
人工智能增强太空探索能力
各种探索太空工具智能化程度的提升，有助于优化探索轨道，提升探索结果分析能力。太空火星车已经具备一定程度的人工智能，而且人工智能也已经被用于航天工业数据分析和智能决策。此外，人工智能还可用于优化火箭轨道，分析卫星上的科学实验数据，谷歌就曾与NASA前沿发展实验室合作对低分辨率图像进行升级。2022年4月，Palantir和Satellogic启动第一批建造Edge-AI的任务，通过与Space X公司合作执行“传送者4号”任务。这使得Satellogic的NewSat能够利用Palantir的Edge-AI技术来处理轨道上的图像数据，减少延迟以实现更快的推理和带宽优化。[7][36]
民营企业“掘金”太空，推动太空探索商业化进程
民营航空企业在航天领域的角逐愈发激烈，多样化的太空探索工具大力推动了太空探索的商业化发展进程。随着发射火箭和卫星成本的不断下降，越来越多的民营企业进入航天领域，这一趋势近些年愈发明显。诸如蓝色起源(Blue Origin)和维珍银河(Virgin Galactic)等公司在开发可重复使用火箭和太空旅游方面均取得了重大进展。位于海得拉巴的Skyroot Aerospace公司成功发射了 Vikram-S火箭，这一举措标志着印度航天私有化的开始。“长征十一号”火箭首任总指挥、中科宇航董事长杨毅强在接受媒体采访时表示，目前中国商业航天已从“1.0 时代”进入“2.0 时代”，其所在的公司正在研制亚轨道太空旅游飞行器，根据计划安排，2025年中国有望开始亚轨道旅行。[7][36]
太空“扫地机”提升太空探索的可持续性
发展轨道碎片清除技术，实现太空废物处置，减少太空空间堵塞，提升探索太空的可持续性。随着大量太空任务的执行以及卫星的例行发射，很多轨道碎片和太空废物没有回收，从而堵塞了太空空间，致使空间探索的可持续性受到严重影响。截至2022年3月，美国宇航局在空间轨道上共观测统计出包括航天器和使用过的火箭体在内的多个空间物体,仅印度就占其中的217个。美国航天局设计了主动碎片清除飞行器(ADRV)来进行空间清理；美国犹他大学的研究人员开发了一项使用旋转磁铁对卫星进行修复或轨道碎片清除的技术，这项技术可以在机械臂不接触碎片的前提下,使翻滚的航天器恢复稳定,将碎片移动到衰变的轨道或者更远的太空中,也可以修复受损的人造卫星来延长它们的寿命；印度的ISRO组织发起并资助了地球轨道清除碎片项目；总部设在班加罗尔的Digantara技术研究公司在北阿坎德邦建立一个空间态势感知观测站，用于监测低地球轨道和地球静止轨道的废弃物。[7][36]
太空技术的发展为提高地球空间可持续性创造条件
随着太空探索空间技术的发展，为地球提供充足的清洁能源，提高地球空间可持续性越来越得到重视。随着对可再生能源需求的增长，我们正在见证天基太阳能发电厂的迅猛发展，这很有可能在地球上提供充足的清洁能源。2023年1月2日，加州理工学院空间太阳能项目组(SSPP)宣布启动在太空中收集太阳能并传送回地球的任务。而美国空军研究实验室(AFRL)正在“空间太阳能发电增量演示和研究”(SSPIDR)项目中研究开发这种能量转换与收集系统所需的关键技术。2022年11月，来自空间能源计划的研究人员马丁·索尔陶(SEI)表示在太空中收集太阳能的技术可能会在2035年实现。[7][36]
大视野观测台的兴起，拉进近人与太空“深情对望”的距离
各类大视野观测台的兴起将拉近人与太空的距离，为人类探索太空奠定基础。2021年12月，詹姆斯·韦伯太空望远镜的成功发射。目前，由于Nancy Grace Roman宽视场近红外太空望远镜与运行了30年的哈勃太空望远镜的紫外线覆盖面不匹配，美国宇航局计划2023年发射在低地球轨道上的托利曼空间天文台，用于监测天文学邻近地区。中国国家航天局于低地球轨道发射了一个叫寻天的卫星，视野是哈勃太空望远镜的300倍。大视野观测台的兴起将拉近人与太空的距离。[7][36]
商业航天“军民技术交替”，深化军民融合发展新格局
军用技术与民用技术相辅相成，商业航天本身具备军民融合的性质，大部分技术具备军民两用价值。因此，军民技术交替进一步提升商业航天领域的应用价值及空间。2022年，服务于商业用户的“星链”系统在加速组网发射的同时，还介入了地区冲突，为乌克兰军队提供了战时通信和成像服务。随着市场经济的不断发展，民营企业竞争意识强的优势愈发凸显。在加速部署“星链”网络的Space X公司2022年12月3日发布了“星盾”计划。“星盾”系统将在“星链”技术和发射能力的基础上，专为美国国防部及其他政府部门提供遥感、保密通信和军用载荷搭载服务。[7][36]
第三世界新兴国家航天产业加速发展
进入航天领域的门槛越来越低,航天已不再是欧美等发达国家的专利。第三世界发展中国家纷纷与航天大国开展合作，发展本国的航天事业。美国波音公司计划于2023年二季度利用星际客机开展首次载人航天任务。Space X公司预计于2023年3月执行“北极星黎明”载人任务，将4名乘客送入太空并完成太空行走任务。沙特计划于2023年借助美国公理太空公司开展的“公理2号”任务将2名沙特航天员送上国际太空站。中国计划于2023年将第三批航天员送入“天宫”太空站执行太空任务。[7][36]
手机与卫星结合，解决信号盲区
手机卫星直连通信服务有望实现短信收发功能，长期可实现语音和数据传输能力。华为Mate60系列手机支持便捷的卫星通话功能。[37]美国AST SpaceMobile公司拟于2023年发射5颗卫星，建立初期运行网络，提供手机卫星直连通信服务。Space X公司与T-Mobile公司合作，拟于2023年推出手机卫星直连服务。未来的通信将是空天地海一体化的通信，戈壁、沙漠、航空的信号将永不失联，实现真正的全天候、全地域通信。[7][36]
私人太空旅行乘势而上，创新文旅消费内容
私人太空旅行，拉近了普通个人与太空的距离。商业太空旅游在2021年正式拉开序幕，美国三名富商和一名前宇航员经过17天太空旅行后搭乘飞船成功返回地球，成为全球首个全私人宇航团队，这次任务也是私人太空旅行业务扩展的里程碑。2022年4月8日，猎鹰9火箭首次执行全私人载人航天发射任务，搭载了4名太空游客的载人龙飞船送入太空，国际空间站首次接待了“全私人”“全商业”的太空旅游团。未来，私人航天员任务将成为载人航天计划的一部分，太空旅游业的发展，使载人航天的前景更加广阔，产业链更加稳健；体现国家的科技进步和文化自信，开创了全球文旅消费的新征程。[7][36]
“群星”逐月，探月计划层出不穷
目前，地外探测一改之前以火星探测为主的地外探测发展方向,重点偏向月球探测。在“阿尔忒弥斯”计划的推动下，美国带领相关加盟国在今年重启了探月之路，入轨的9个地外探测航天器中有7个运行在环月轨道或将着陆月球，为下一步宇航员登月做准备。韩国于2022年8月5日成功发射首个月球探测器-“达努里”（Danuri）。俄罗斯于2022年7月成功发射了月球25号着陆器。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发射小型月球着陆器，用于开展月球的智能勘测。印度2023年7月14日通过LVM 3火箭发射月船3号着陆器。月球像一个很好的太空基地，是人类飞向更遥远星球的跳板，因此探索月球对研究人类的太空生存技术具有深远的现实意义。[7][36]
参考资料 37
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- SpaceX — spaceX
- 参考 5
- 参考 6
- 2023年世界航天技术发展十大趋势 — 华西都市网
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- The Kármán Line: Where does space begin? — space
- 参考 19
- 参考 20
- Rocket speed — redshift
- 参考 22
- 参考 23
- 航天 — 上海交通大学钱学森图书馆
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- 参考 28
- 参考 29
- 参考 30
- 参考 31
- 参考 32
- 参考 33
- 参考 34
- 参考 35
- 2023年世界航天技术发展十大趋势 — 中国财富网
- MatePad Pro系列 — 华为商城