載人飛船是能保障航天員在外層空間生活和工作以執(zhí)行航天任務(wù)并返回地面的航天器，又稱宇宙飛船。它是運(yùn)行時(shí)間有限，僅能一次使用的返回型載人航天器。
40年來(lái)，世界載人航天共經(jīng)歷了5個(gè)階段。而處于60年代的第二個(gè)階段以發(fā)展載人飛船為主。作為人類載人航天的起步階段，載人航天以美國(guó)和前蘇聯(lián)互相競(jìng)賽式的發(fā)展為主線。
前蘇聯(lián)/俄羅斯的載人飛船發(fā)展歷程
A.東方號(hào)
東方號(hào)是蘇聯(lián)最早的載人飛船系列，也是世界上第一個(gè)載人航天器。東方號(hào)載人航天工程始于20世紀(jì)50年代后期，在載人之前，共發(fā)射了5艘無(wú)人試驗(yàn)飛船。從1961年4月到1963年6月共發(fā)射6艘載人飛船。1961年4月12日，世界上第一艘載人飛船東方-1飛上太空，開(kāi)始了載人航天的時(shí)代。蘇聯(lián)航天員加加林乘飛船繞地飛行108分鐘，安全返回地面，成為世界上進(jìn)入太空飛行的第一人。
東方號(hào)飛船由密封座艙(呈球形，重2.4t，內(nèi)徑2.3m)和工作艙(由一個(gè)短圓柱體和兩個(gè)截錐體組成，最大直徑2.43m，重2.265t)組成，總長(zhǎng):4.41m，最大直徑：2.43m,總質(zhì)量4.7t，座艙自由空間：1.6m3，只能乘坐一名航天員。座艙里有可供飛行10天的生保系統(tǒng)以及各種儀器設(shè)備和彈射座椅。返回前，拋掉末級(jí)火箭和工作艙，座艙單獨(dú)再入大氣層。待座艙下降到距地面約7km時(shí)，航天員彈出座艙，然后用降落傘著陸。
B.上升號(hào)
蘇聯(lián)的上升號(hào)載人飛船是以東方號(hào)飛船為基礎(chǔ)改造而成的，其形狀和尺寸大體上與東方號(hào)相似，長(zhǎng)約5m，直徑2.4m,重約5.5t，艙內(nèi)自由空間1.6 m3。和東方號(hào)載人飛船比，其主要變化有：
·為了能容納3名航天員，去掉了彈射座椅，換上了3個(gè)帶有減震器的座椅，但即使這樣3個(gè)人穿航天服也擠不進(jìn)去，為此把航天服改成了普通的飛行服。
·去掉彈射座椅后，著陸方式改為座艙整體著陸，主傘由兩具面積為574m2的傘組成。座艙增加了著陸緩沖器，當(dāng)飛船距地面1m時(shí)，由觸桿式觸地開(kāi)關(guān)控制緩沖火箭點(diǎn)火，實(shí)現(xiàn)軟著陸。
·為了實(shí)現(xiàn)出艙活動(dòng)，增加了一個(gè)可伸縮氣閘艙。氣閘艙收縮后高度為0.7m，伸長(zhǎng)后高度為2.5m，內(nèi)經(jīng)1m。有兩個(gè)閘門，一個(gè)和飛船相連，一個(gè)與外界相通，出艙活動(dòng)完成后，將它拋掉。
·將生保系統(tǒng)的10天儲(chǔ)備減為3天。
上升號(hào)一共只發(fā)射了2艘。
C.聯(lián)盟號(hào)
聯(lián)盟號(hào)系列是蘇聯(lián)/俄羅斯使用歷史最悠久的載人飛船系列，它分為聯(lián)盟號(hào)、聯(lián)盟-T和聯(lián)盟-TM三個(gè)發(fā)展階段，技術(shù)日益成熟。聯(lián)盟號(hào)能載3名航天員，具有軌道機(jī)動(dòng)、交會(huì)和對(duì)接能力，可為空間站接送航天員，又能在對(duì)接后與空間站一起飛行，是蘇聯(lián)/俄羅斯載人航天計(jì)劃中重要的天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)。
聯(lián)盟號(hào)
聯(lián)盟號(hào)飛船于1967年4月23日首次發(fā)射，至1981年5月，共發(fā)射了40艘聯(lián)盟號(hào)飛船，其中22艘與禮炮號(hào)空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接。
聯(lián)盟號(hào)能乘坐3名航天員，長(zhǎng)9.0m，最大直徑2.72m，發(fā)射重量6600kg，著陸重量3000kg，航天員活動(dòng)空間9.0 m3。
返回艙：重2800kg
軌道艙：重1224kg
服務(wù)艙：重2654kg
太陽(yáng)電池板翼展：8.4m
軌道艙前段有一個(gè)和禮炮號(hào)空間站對(duì)接的對(duì)接口。飛船返回前拋棄軌道艙和設(shè)備艙，返回艙單獨(dú)再入大氣層。早期的聯(lián)盟號(hào)飛船雖然有許多成功的輝煌，但也發(fā)生了2次重大技術(shù)故障，造成4名航天員以身殉職。
聯(lián)盟-T
聯(lián)盟-T飛船于1980年6月5日首次發(fā)射，共發(fā)射15艘。
聯(lián)盟-T飛船能乘坐3名航天員，設(shè)計(jì)壽命14天，與禮炮號(hào)空間站停靠180天�？傞L(zhǎng)度7.5m，最大直徑2.7m，航天員活動(dòng)空間9.0 m3，總重量6850kg，總推進(jìn)劑700kg。
返回艙：能乘坐3名航天員，長(zhǎng)2.2m，最大直徑2.2m，航天員活動(dòng)空間4.0 m3，總重量3000kg。
軌道艙：長(zhǎng)3.0m，最大直徑2.3m，航天員活動(dòng)空間5.0 m3，總重量1100kg。
聯(lián)盟-T飛船是聯(lián)盟號(hào)的改進(jìn)型，雖然它的外形、容量和重量與聯(lián)盟號(hào)大體相同，但技術(shù)上做了許多改進(jìn)。由于聯(lián)盟-10飛船3名航天員從禮炮-1返回時(shí)窒息死亡，聯(lián)盟號(hào)航天員從3人不著航天服返回狀態(tài)改為2人著航天服返回狀態(tài)，能源由太陽(yáng)帆板狀態(tài)改為不裝太陽(yáng)帆板狀態(tài)。聯(lián)盟-T改善了航天服使其更為輕、薄和柔軟，從而使返回艙能載3名著航天服的航天員，恢復(fù)了太陽(yáng)帆板和采用了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；其他改進(jìn)，如采用了可無(wú)人操作的自動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備和帶顯示屏的數(shù)字計(jì)算機(jī)；飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)同禮炮-6空間站上的發(fā)動(dòng)機(jī)使用同樣的推進(jìn)劑，提高了推力和機(jī)動(dòng)能力；采用了更輕、更結(jié)實(shí)的殼體材料，以及新式的降落傘系統(tǒng)等。聯(lián)盟-T飛船設(shè)計(jì)成可載2或3人，也可無(wú)人飛行，從1979年12月至1986年3月共發(fā)射了15艘。
聯(lián)盟-TM
它是聯(lián)盟-T的改進(jìn)型，改進(jìn)主要涉及飛船的對(duì)接系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、應(yīng)急救生系統(tǒng)和降落傘系統(tǒng)。飛船起飛質(zhì)量7070kg；返回質(zhì)量約2900kg；可送達(dá)的有效載荷100kg以下；可返回的有效載荷20～50kg；飛行持續(xù)時(shí)間：自主飛行5晝夜，加入空間站飛行180晝夜；工作軌道參數(shù)：傾角51.6º，高度300～400km；飛船外型尺寸：長(zhǎng)約7m，最大直徑2.7m，太陽(yáng)電池翼翼展10.7m；生活艙總?cè)莘e約103m；太陽(yáng)電池功率約1kW。
它的主要任務(wù)是把航天員送入和平號(hào)空間站，待航天員完成任務(wù)后再把航天員送回地面。從1986年5月至2002年4月底共發(fā)射了34艘，其中聯(lián)盟-TM-1為不載人試飛。
美國(guó)的載人飛船發(fā)展歷程
A.水星號(hào)
水星飛船是美國(guó)的第一代載人飛船，總共進(jìn)行了25次飛行試驗(yàn)，其中6次是載人飛行試驗(yàn)。水星飛船計(jì)劃始于1958年10月，結(jié)束于1963年5月，歷時(shí)4年8個(gè)月。水星計(jì)劃共耗資3.926億美元，其中飛船為1.353億美元，占總費(fèi)用的34.5%；運(yùn)載火箭為0.829億美元，占總費(fèi)用的21.1%；地面跟蹤網(wǎng)為0.719%億美元，占18.34%；運(yùn)行和回收操作費(fèi)用為0.493億美元，占12.6%；其他設(shè)施為0.532億美元，占13.46%。
水星計(jì)劃的主要目的是實(shí)現(xiàn)載人空間飛行的突破，把載一名航天員的飛船送入地球軌道，飛行幾圈后安全返回地面，并考察失重環(huán)境對(duì)人體的影響、人在失重環(huán)境中的工作能力。重點(diǎn)是解決飛船的再入氣動(dòng)力學(xué)、熱動(dòng)力學(xué)和人為差錯(cuò)對(duì)以往從未遇到過(guò)的高加速度和零重力的影響等問(wèn)題。
水星飛船總長(zhǎng)約2.9m，底部最大直徑1.86m，重約1.3～1.8t，由圓臺(tái)形座艙和圓柱形傘艙組成。座艙內(nèi)只能坐一名航天員，設(shè)計(jì)最長(zhǎng)飛行時(shí)間為2天，飛行時(shí)間最長(zhǎng)的一次為34小時(shí)20分，繞地22周(1963年5月15日～16日水星-9飛船飛行)。水星計(jì)劃的6次載人飛行共歷時(shí)54小時(shí)25分鐘。
水星飛船的姿態(tài)控制系統(tǒng)以自控為主，另有兩種手控方式作為備份。航天員僅在必要時(shí)使用手控裝置控制飛船的飛行姿態(tài)，在飛船操縱方面僅起到輔助作用，基本上是一名供地面研究人員了解人對(duì)空間飛行環(huán)境適應(yīng)能力的受試驗(yàn)者。但在飛行中也表現(xiàn)出了人的主觀能動(dòng)性。
B.雙子星座號(hào)
雙子星座號(hào)系列飛船是美國(guó)的第二代載人飛船，總共進(jìn)行了12次飛行試驗(yàn)，其中2次無(wú)人飛行和10次載人飛行。水星號(hào)飛船計(jì)劃始于1961年11月，結(jié)束于1966年11月，歷時(shí)5年。雙子星座計(jì)劃共耗資12.834億美元，其中飛船為7.974億美元，占總費(fèi)用的62%；運(yùn)載火箭為4.098億美元，占總費(fèi)用的31.93%；支援設(shè)施為0.762億美元(其中用于改造全球通訊設(shè)備為5600萬(wàn)美元)，占總費(fèi)用的5.94%。雙子星座計(jì)劃主要是為阿波羅載人登月計(jì)劃提供飛行經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)備各種技術(shù)條件。
雙子星座號(hào)飛船形狀與水星號(hào)飛船相似，基本呈圓錐-鐘形，全長(zhǎng)5.7m，底部最大直徑3m，重約3.0～3.9t。
返回艙：乘2名航天員，全長(zhǎng)3.4m，最大直徑2.3m，航天員活動(dòng)空間2.55m3。總重量1982kg，其中包括2名航天員的體重144kg和座倚的重量426kg。艙內(nèi)用純氧，壓力340mPa。
設(shè)備艙：長(zhǎng)1.4m，最大直徑3.05m，重1278kg，其中環(huán)控生保系統(tǒng)的重量為117kg。
飛船結(jié)構(gòu)采用分艙段布局原則，把每個(gè)分系統(tǒng)的所有部件都放置在一個(gè)緊湊的艙體內(nèi)，這樣既便于檢查和組裝又便于出故障時(shí)更換；從第5艘到第12艘雙子星座飛船都是用了燃料電池，這種電池結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊，能耐沖擊和振動(dòng)，體積小、重量輕、比功率高；飛船還采用彈射座椅作為緊急救生手段，它不僅在發(fā)射階段而且在著陸階段可為航天員提供一種救生手段。
雙子星座號(hào)飛船與水星號(hào)飛船相比，作了較大的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了載2名航天員飛行。飛船設(shè)計(jì)為手控操縱為主，成為至今為止美國(guó)載人空間飛行器中受控程度最高者，在雙子星座飛行中，航天員真正成為飛船的駕駛與操縱人員，并且除人對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)情況的實(shí)驗(yàn)外，還進(jìn)行了一些技術(shù)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一些新的空間技術(shù)方面的突破，主要包括航天員艙外活動(dòng)技術(shù)和空間飛行器的交會(huì)/對(duì)接技術(shù)，以及使用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)飛行控制技術(shù)。
雙子星座計(jì)劃共進(jìn)行了10次載人飛行，總計(jì)飛行時(shí)間971小時(shí)48分。
C阿波羅
美國(guó)的阿波羅計(jì)劃是人類第一次登上月球的偉大工程，始于1961年5月，結(jié)束于1972年12月，歷時(shí)11年7個(gè)月。阿波羅計(jì)劃的目的是把人送上月球，實(shí)現(xiàn)人對(duì)月球的實(shí)地考察，并為載人行星探險(xiǎn)做技術(shù)準(zhǔn)備。
阿波羅飛船由指揮艙、服務(wù)艙和登月艙3部分組成，發(fā)射上升段時(shí)還有救生塔。飛船總重量約50t，高約16m連同救生塔約25m。其中指揮艙為圓錐形，高3.5m，底部直徑3.9m，重約6t；服務(wù)艙是一個(gè)直徑為3.9m、高7.6m的圓柱體，重約25 t；而登月艙高6.9m，寬4.3m，質(zhì)量14t。
阿波羅計(jì)劃載人登月的技術(shù)途徑是選用月球軌道交會(huì)方案，即將一艘載有3名航天員的飛船發(fā)射到月球軌道上，然后2名航天員乘登月艙在月面上降落，進(jìn)行月面探險(xiǎn)。另一名航天員仍留在指揮艙中繞月球軌道飛行，并進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。返回時(shí)，在月面上的2名航天員啟動(dòng)登月艙的上升段發(fā)動(dòng)機(jī)，飛上月球軌道，與指揮艙交會(huì)對(duì)接。2名航天員進(jìn)入指揮艙后，拋棄登月艙的上升段，脫離月球軌道返回地球。在再入大氣層前，拋棄服務(wù)艙，僅指揮艙在太平洋上濺落。
阿波羅飛船研制出來(lái)后，相繼進(jìn)行過(guò)6次無(wú)人亞軌道和環(huán)地軌道飛行、一次環(huán)地飛行、3次載人環(huán)月飛行，最后才正式進(jìn)行了登月飛行。1968年10月11日發(fā)射的阿波羅-7是第一艘載3名航天員的阿波羅飛船。在此之前，阿波羅計(jì)劃中只做了不載人的飛行試驗(yàn)。自阿波羅-7起，到阿波羅-18為止，美國(guó)發(fā)射了12艘載人阿波羅飛船。(來(lái)源：中國(guó)空間技術(shù)研究院網(wǎng)站、作者：北京空間科技信息研究所)
