航天

阿波罗4号发射前的在发射台上的土星5号运载火箭

火箭的发射通常在发射场上，场区内有整套试验设施与设备，用以装配、储存、检测和发射航天器，测量飞行轨道，发送控制指令，接收和处理遥测信息[5]。出于噪音和安全方面的原因，发射场选在远离人类居住的地方。航天发射场多数由导弹实验靶场改造而成，他们的组成设备和功能基本相同[6]。

发射通常受一定的发射窗口限制。这些窗口取决于天体的位置和相对于发射场的轨道。影响最大的往往是地球的自转。一经发射，轨道通常在一个相对固定的平面上，该平面与地球轴成一固定角度，而地球在这个轨道上旋转。

发射台是一个用于发送飞行器的固定的结构。通常包括发射塔和火焰沟槽。并由竖立，燃料，稳定运载火箭等装置包围。

国际航空联合会定义在100公里的高度为卡门线，高于此线就是太空。

火箭是目前到达太空唯一的可行手段。常规飞机发动机不能达到缺乏氧气的空间。火箭发动机排出推进剂提供前向推力，产生足够的加速度进入轨道。针对不同应用的推进系统包括：

• 一次性使用运载系统
• 单级入轨

对于载人发射系统通常会安装发射逃逸系统,用于在发生灾难性故障的情况下让宇航员逃生。

一种部分或全部的采用火箭发动机外的其他推进方式的航天发射方式。

发射于1959年的月球1号是首个达到第二宇宙速度的人造物体.[7] 图为博物馆复制品照片

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。

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7.8千米/秒。

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10.9千米/秒。

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42.1千米/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，故此若沿地球公转方向发射，只需在脱离地球引力以外额外再加上12.3千米/秒的速度。

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525千米/秒以上。而实际上，仍然没有航天器能够达到这个速度。

航天动力学是研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科，其中主要是对引力和推进作用的研究。航天动力学的研究可以使航天器不需要额外的推进剂而准时到达目的地。 非火箭轨道推进方法包括太阳帆、磁化帆，和使用重力弹弓效应。

航天器再入时的电离气体痕迹

由于在目前的技术条件下返回大气层时航天器的速度极高，因此非破坏性返回的过程一般需要有特殊的措施来保护航天器避免受到气动力加热和震动、冲击等损害。再入原理由Harry Julian Allen提出.而从原理中显示，钝形隔热板效率最佳，因为返回式航天器的摩擦热与阻力系数成反比，即阻力愈大，热负荷愈低。

航天器下降到约15km的高空，速度已减少到亚音速。为了保证安全着陆，需要采取进一步的减速措施。弹道式再入航天器常采取降落伞作为着陆减速手段。[8]

由C-119飞机回收发现者14

着陆成功后的航天器，其乘员和货物可以回收。在某些情况下，航天器降落时就可以回收：当航天器还在降落伞下降落，它可以通过特殊设计的飞机回收。这种半空回收技术用于间谍卫星的回收。

STS-119组员访问后的国际空间站.

载人航天是由宇航员执行的太空探索，可以由单人或多人执行。载人航天需使用载人航天器进行。

历史上首次载人航天任务是发射于1961年4月12日的东方1号，苏联宇航员尤里·加加林在环绕地球轨道一周后安全返回地球。1963年6月16日，苏联宇航员瓦莲京娜·捷列什科娃执行东方6号任务时成为了第一名进入太空的女性。1966年，美国的双子星11号创造了最高地球轨道记录，飞行高度达1374千米。发射和修理哈勃太空望远镜的两次航天飞机任务也曾达到600千米左右的飞行高度。2003年，中国的神舟五号宇航员杨利伟，成功围绕地球十四圈，中国为第三个成功进行载人航天的国家。

到今天为止，载人航天飞行目标在地球轨道之外的任务只限于月球，尽管月球本身也是地球的卫星。第一次去月球的载人任务阿波罗8号中，三位宇航员曾进入月球轨道。阿波罗10号第二次环绕了月球，在月球轨道进行了登月航天器的测试。

人造卫星是由人类建造的航天器的一种，也是数量最多的一种。人造卫星以太空飞行载具如运载火箭、航天飞机等发射到太空中，像天然卫星一样环绕地球或其它行星运行。

太空探索是指以物理手段探索地球以外物体以及探索太空时涉及到的任何技术, 科学政策。人类历史上最著名并最有影响力的一次太空探索是在冷战美苏太空竞赛期间第一个人类成功踏上月球。

太空旅游指非以运行任务（例如进行实验或工作）为目的，而搭乘太空船参与太空飞行。在苏联解体后，由于太空船的操作成本极大，同时要付给哈萨克斯坦拜科努尔太空中心地租与使用场地费，俄国为筹措经费，开放了民间金钱赞助，报酬即为可让赞助者搭乘太空船进入太空，因此大多数太空游客为支付大笔费用的亿万富翁。由于NASA的太空任务仅供国际专门科研之用，故现今太空旅游仍以俄国为主。

太空飞行器推进是任何加速太空飞行器和人造卫星的方法，目前已知具有许多方式，每一种方式都有弱点与优点。目前许多推进方式是采用火箭。

发射系统用于将有效载荷从地球表面运送到外层空间。

一次性使用运载系统使用一次性的运载火箭把载荷发射入太空。顾名思义，一次性的运载火箭火箭只使用一次，火箭的各部件发射后不会被回收并用于其他的发射。由于现今的运载火箭都是一次性的，所以一次性的运载火箭也可以简称为运载火箭。运载火箭一般由多节火箭串联而成，在火箭飞行逐级使用并逐级抛弃。

STS-1任务中发动机点火后的哥伦比亚号航天飞机

指能够部分或全部回收火箭部件，并重复使用的发射系统。到目前为止，各国已飞行了几种可完全重用的次轨道飞行系统和可部分重用的轨道飞行系统。

为了让航天器进入轨道，所有的运载火箭都包含了大量的燃料，因此存在能量突然大量释放的风险，而且可能会造成灾难性的影响。像德尔塔-2运载火箭在1997年1月17日在起飞后13秒爆炸[10]，当时16公里外的商店橱窗有因爆炸影响而破裂[11]。

航天器内是个较可以预期的环境，但仍然有意外的卸压或设备（尤其是新开发导入的设备）失效的可能性。

2004年时国际太空安全促进协会在荷兰成立，目的在促进在航天系统安全上的跨国合作及科学研究[12]。

国际太空站上的太空人失重

在微重力的环境中（例如在地球轨道的太空船中），太空人会体验到失重的情形。短暂的失重会造成航天微重力症候群，是因为前庭系统的紊乱引起的恶心症状。长时的失重会造成一些健康上的问题，最明显的是骨质流失，而且可能有部份是永久性的，微重力也会造成肌肉及心血管组织的显著机能失调。

只要离开大气层后，就会有来自范艾伦辐射带、太阳光及宇宙线的辐射。

在远离地球之后，太阳的闪焰会在数分钟达到致命的辐射剂量，而且在暴露在宇宙线十年或更长时间下，癌症的可能性会显著的增加[13]。

在载人航天飞行器中，生命保障系统是指一组可以让人在外太空可以生存的设备。NASA会用「环境控制及生命保障系统」的词语，或是其简称ECLSS来描述载人航天飞行器中的生命保障系统[14]。生命保障系统会提供：水、空气及食物，也会让体温维持在正常的温度，让身体的压强在可承受的范围内，并且处理人体的排泄物。生命保障系统也可能要隔绝像辐射及陨石微粒等外来影响。生命保障系统中的设备都属于生命攸关系统，需依照安全工程的技术来设计及构建。

极光和“发现号”（1991年5月）

太空天气在一些领域对太空探索和发展有深远的影响。不断变化的地磁条件可以造成大气密度的急剧改变，造成低地球轨道上太空船高度的堕落。由于太阳活动增强产生的地磁风暴可能导致航天飞行器上的感应器暂时失常，或是干扰到飞行器上的电子仪器。此外，磁暴也会影响到在高纬度上常态飞行的飞机，使受到的辐射总量增加[15]。很好的了解太空环境状况对设计太空船的遮罩和载人太空船的生命支持系统也是很重要的。

书籍

• 褚桂柏 主编 (编). . 中国宇航出版社. 2002: 425. ISBN 9787801444783.