火箭只是運載工具,他把衛(wèi)星或飛船送入軌道就完成任務(wù).
我國曾發(fā)射過不少人造地球衛(wèi)星,
這些都是無人航天器.神舟號載人飛船與它們的主要區(qū)別是增裝了環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)、供航天員使用的報話系統(tǒng)、儀表和照明系統(tǒng)、航天服和應(yīng)急逃生裝置等特設(shè)系統(tǒng),以便為航天員提供服務(wù).另外,載人飛船有較大的活動空間；結(jié)構(gòu)密封性能一定要好；還要有返回地球所需要的裝備,即返回著陸系統(tǒng).所以,神舟號載人飛船比衛(wèi)星大而且復(fù)雜得多.
衛(wèi)星就沒有這些設(shè)計要求.例如,其艙體不一定要密封,也不需要有大的自由空間,因而結(jié)構(gòu)較簡單,任務(wù)較單一,除因特殊用途 需要返回地球外,一般是不回收的.
與衛(wèi)星相比,飛船有以下特點：
首先,航天員居留的返回艙和軌道艙必須可靠地密封,使艙內(nèi)維持在規(guī)定的大氣壓范圍. 當(dāng)然,絕對密封是不可能的,需要不斷補充氣源.但是必須杜絕意外的泄漏,以免造成災(zāi)難性事故.1971年6月30日,3名蘇聯(lián)航天員在返回地面之前全部死于聯(lián)盟號飛船里,其原因是飛船的座艙漏氣,而他們又沒有及時穿上航天服所致,使航天員因急性缺氧、體液沸騰而死亡.
二是,載人飛船必須有環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng).它是一個集機(jī)、電、熱技術(shù),醫(yī)學(xué)和環(huán)境工程于一體的復(fù)雜系統(tǒng),除用于維持艙內(nèi)規(guī)定的大氣壓力外,還負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)大氣中氧和氮的比例；排除人體呼出的二氧化碳和其他有害氣體；保持艙內(nèi)對人體最合適的溫度和濕度,一般保持在18℃～25℃人體最適宜的溫度范圍.在失重狀態(tài)下,飛船艙內(nèi)的空氣不會自然對流,因此里面的溫度和濕度很不均勻,艙內(nèi)的熱量也很難排除,故必須配置通風(fēng)設(shè)備,進(jìn)行強(qiáng)迫對流通風(fēng).它還要為航天員提供飲水、洗滌水、食物、睡袋、大小便收集器等最基本的生活條件.由于飛船內(nèi)地方狹小,像臥室、廚房、餐桌、便所、淋浴、運動器械等豪華設(shè)施 就只能割愛了.
三是高可靠性.這是載人航天中最為重要的一點.為了保證萬無一失,載人飛船中一些關(guān)鍵部件采用雙備份甚至三備份,而且在上天前要進(jìn)行大量地面測試和模擬飛行試驗,以排除隱患.
四是必須有應(yīng)急逃生裝置.人命關(guān)天.所以,宇宙飛船上的應(yīng)急救生裝置有彈射座椅、救生塔和載人機(jī)動裝置等,它們在飛行的不同階段各有各的用途.
從航天員進(jìn)入飛船的一刻起,經(jīng)過在發(fā)射臺上準(zhǔn)備,運載火箭點火、起飛、上升,飛船入軌、在軌運行、任務(wù)結(jié)束后脫離軌道、再入 大氣層、打開降落傘、軟著陸,直到航天員被地面人員發(fā)現(xiàn)、接走為止,整個過程都要配備應(yīng)急救生系統(tǒng)和預(yù)設(shè)應(yīng)急救生方案,以保證航天員的安全.
航天飛行中,最容易出現(xiàn)險情的階段是運載火箭點火、起飛和上升.當(dāng)飛船在發(fā)射臺上 與運載火箭對接后,在飛船的頂端就必須裝上由若干支小型火箭構(gòu)成的逃逸救生塔.從這時起,直到運載火箭載著飛船飛行到離地面110千米高度為止,在此期間,一旦火箭出現(xiàn)重大險情,可能危及飛船和航天員的安全時,逃逸救生塔的火箭就立即點燃,拉著軌道艙和返回艙迅速脫離火箭,飛行至安全區(qū)域,然后拋掉逃逸塔和軌道艙,返回艙自行返回,安全著陸.
如果在軌道運行期間,飛船出現(xiàn)重大故障,不能繼續(xù)運行時,就需要提前執(zhí)行返回程序.根據(jù)當(dāng)時軌道相對于地面的位置,選擇在主著陸場或應(yīng)急著陸場著陸；如果情況危急,刻不容緩,必須立即返回時,航天員就立即進(jìn)入返回艙脫離運行軌道返回地面.在這種情況下,返回艙緊急迫降多半會落在公?；蚓惩?返回艙內(nèi)備有應(yīng)急的生活用品(如食物、飲水、GPS接收機(jī)和通信機(jī)等),航天員將發(fā)揮在孤獨無援的絕境下的自救生存能力,以等待救援人員的 到來.
安全返回是載人航天的最后一個環(huán)節(jié),它也不容易,2003年哥倫比亞號航天飛機(jī)就是在返回時失事的.對于飛船來講,返回時要闖過四道“鬼門關(guān)”：
一是調(diào)姿關(guān),使飛船從運行姿態(tài)調(diào)整到返回姿態(tài),其中包括讓軌道艙與返回艙-推進(jìn)艙分離.
二是制動關(guān),飛船高速進(jìn)入大氣層時會產(chǎn)生巨大的沖擊過載,就像飛機(jī)撞山一般,所以必須使過載限制在人的耐受范圍內(nèi).其方法是通過開動推進(jìn)艙的火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生制動來降低飛船的速度.
三是再入關(guān),飛船返回時與大氣層的劇烈摩擦?xí)a(chǎn)生幾千度的高溫,因此必須有先進(jìn)的防熱措施,否則鋼筋鐵骨也要化成灰燼.返回艙在再入大氣層時,要使其用特制防熱材料做的艙底保持向前,從而保證它在與空氣劇烈摩擦所產(chǎn)生的高溫高壓下,艙內(nèi)溫度正常.
四是著陸關(guān),返回艙下降到稠密大氣層后,回收控制系統(tǒng)開始工作,打開降落傘,進(jìn)一步減速；著地前,著陸緩沖裝置開始工作,使返回艙以很低的速度(2～3 米/秒以下)實現(xiàn)軟著陸,保證航天員安全無恙.這最后一關(guān)極為重要,否則功虧一簣,前功盡棄.蘇聯(lián)1艘聯(lián)盟飛船就曾因為在過最后一關(guān)時,降落傘的傘繩被纏繞住,傘打不開,返回艙以極高的速度沖向地面,致使船毀人亡.另外,要保證其落點精度,以便及時發(fā)現(xiàn)營救.蘇聯(lián)一艘飛船曾因落點精度差,結(jié)果營救人員一時找不到,被困在冰天雪地的森林中的航天員差點凍死.
中國是世界上第3個擁有返回式衛(wèi)星的國家,已成功發(fā)射17顆,返回16顆.我國已熟練地掌握了衛(wèi)星返回技術(shù),擁有研制高可靠回收系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗,從而為神舟號載人飛船的安全返回著陸奠定了堅實的基礎(chǔ).
綜上所言,載人飛船比衛(wèi)星復(fù)雜得多,成本也極高,而且具有很大的風(fēng)險性.但正是由于載人航天器可以由航天員直接操作,它大大地擴(kuò)展了航天器的功能和用途,對人類的文明和進(jìn)步具有不可估量的巨大推動作用.