馆员荐书 | 飞向太空——载人航天简史
本文首发于微信公众号：上海图书馆信使；作者：汤浩家
美国东部时间2020年5月30日15点22分，美国太空技术探索公司SpaceX的猎鹰9号火箭搭载着Crew Dragon载人宇宙飞船（龙飞船）从美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心起飞，成功将两名美国国家航空航天局宇航员鲍勃·本肯和道格·赫尔利送入太空。
神秘而广阔的太空，一直吸引着人类。无论是嫦娥奔月的传说，还是伊卡洛斯的神话，都象征着古代人类对于太空探索的无限向往。随着科技的进步以及航天技术的发展，载人航天已经从梦想变为了现实。
近年来，SpaceX、蓝色起源等商业航天公司正在试图通过火箭回收等技术手段降低载人航天成本，“太空大航海时代”的帷幕似乎正在缓缓拉开，也许在未来的某一天，普通人也有机会登上太空、遨游宇宙。
正如尼尔·阿姆斯特朗在代表人类首次登上月球后所言：“这是我个人的一小步，却是人类的一大步。”正是一代代航天科研工作者的不懈奋斗才使得人类的飞天之梦得以实现。
我们不妨在此追随这些宇航先驱的脚步，回顾一下至今为止人类在载人航天历史上留下的伟大足迹。
- 第一枚液体火箭
罗伯特·戈达德是美国教授、工程师和发明家，液体火箭的发明者。1926年3月16日他在马萨诸塞州的奥本成功发射了世界上第一枚液体火箭。火箭长约3.4米，发射时重量为4.6公斤，空重为2.6公斤。飞行延续了约2.5秒，最大高度为12.5米，飞行距离为56米。作为理论家和工程师，戈达德的工作为航天技术发展奠定了理论与实验基础，被誉为现代火箭技术之父。戈达德214项专利发明中的两项——多级火箭和液体火箭是航天飞行的两个重要里程碑。他1919年的论文《达到极端高度的方法》被认为是20世纪火箭科学的经典著作之一。
- 现代大型火箭的雏形V2火箭
V2火箭由沃纳·冯·布劳恩及其团队研发，于1942年10月3日首次发射成功，于1944年9月正式投入使用，被德国纳粹作为远程武器用于袭击英国、荷兰等地。战后，美国情报单位实行了代号“回形针”的行动，赶在苏俄接管前将火箭工厂内大量V2火箭以及相关设备抢运一空，并接受布劳恩及其团队成员的投降，将他们带往美国，为此后美国航天及火箭工业的腾飞积累了人才与技术储备。V2是单级液体火箭，全长14米，重13吨，直径1.65米，最大射程320千米，射高96千米，弹头重1吨。V2在工程技术上实现了宇航先驱的技术设想，对现代大型火箭的发展起了承上启下的作用，是航天发展史上重要的里程碑。
- 第一只进入地球环绕轨道的生物：太空犬莱卡
在载人航天技术发展早期，太空航行对航天员身体健康的影响始终无从研究考证。为此，科研人员往往选择通过将实验动物送入太空来检测收集相关数据。无数的实验动物在此过程中失去了生命。来自苏联的太空犬莱卡是其中最为著名的一个。
莱卡原先是只在莫斯科街头流浪的雌性混种狗，后被捕获并送往苏联军事医学研究所，和其他流浪狗一起进行训练。经过一系列测试后，莱卡最终被选中。1957年11月3日，莱卡被人造卫星斯普特尼克2号送入太空，成为第一只进入地球环绕轨道的生物。苏联方面宣称莱卡在太空中存活了四天，死因是载具内氧气即将耗尽，因此在她窒息之前通过投喂剧毒食物对其进行了安乐死。然而到2002年，俄罗斯方面透露，莱卡在进入太空的5-7小时后即已死亡，死因是舱内温度过高导致的热衰竭。
2008年4月11日，俄罗斯官方在莫斯科的军事医学研究所为莱卡建立了一座纪念碑，这里正是当年莱卡接受训练的地方。纪念碑主体由火箭与人类手掌组成，青铜色的莱卡就骄傲地立在上面。
- 第一位进入太空的人类
1961年4月12日莫斯科时间上午9时07分，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号宇宙飞船从拜科努尔发射场起航，在最大高度为301公里的轨道上绕地球一周，历时1小时48分钟，于上午10时55分安全返回，降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区，完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的愿望。
- 人类首次登月
阿波罗11号是美国国家航空航天局的阿波罗计划中的第五次载人任务，也是人类第一次登月任务，三位执行此任务的宇航员分别为指令长尼尔·阿姆斯特朗、指令舱驾驶员迈克尔·科林斯以及登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林。1969年7月20日，阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶登月舱成功在月面着陆，成为首批踏上月球的人类。在完成月面勘探、土壤采样等一系列实验后，两人乘坐登月舱上升及离开月面，返回绕月轨道与指令舱上的驾驶员迈克尔·柯林斯会合，最终于1969年7月24日返回地球。
- 灾难与牺牲
载人航天历史上的成功与突破留下了无数激动人心的伟大时刻，但灾难与牺牲同样伴随其间。在危机四伏的航天任务中，偶尔的粗心大意也会带来致命的后果。
1961年3月23日，被安排将执行苏联首次载人航天任务的航天员瓦伦丁·邦达连科在充满纯氧的舱室里进行耐力测试。测试结束后，他用酒精棉球擦拭身上固定过传感器的部位，之后随手将它扔到了一块电加热板上，结果舱内燃起大火，他被严重烧伤，16个小时后经抢救无效死亡，成为人类载人航天活动中第一个遇难的航天员。
1967年4月24日，苏联航天员弗拉基米尔·科马罗夫驾驶的联盟1号飞船返回地面时因降落伞无法打开，导致飞船坠毁，航天员丧生。
1971年6月29日，在太空完成24天轨道试验的苏联航天员格奥尔基·多勃罗沃利斯基、维克托·帕查耶夫和弗拉季斯拉夫·沃尔科夫乘坐联盟11号飞船返回地面，在降落前30分钟因返回舱意外失压而丧生。
1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机在升空73秒后爆炸，7名航天员全部丧生。
2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在原定降落时间16分钟前与地面控制中心失去联络，继而在得克萨斯州中部上空解体，7名航天员无一生还。
1971年7月，雕塑《倒下的宇航员》被阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特和詹姆斯·艾尔文放在了月球上，旁边还有一块刻着十四位在航天飞行或训练过程中牺牲的美苏宇航员名字的纪念牌，旨在向这些代表了人类梦想的航天先驱表示纪念与哀悼。
- 中国首次载人航天飞行
2003年10月15日9时整，我国自行研制的神舟五号载人飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空。9时9分50秒，神舟五号准确进入预定轨道，在太空中围绕地球飞行14圈，经过21小时23分、60万公里的安全飞行后，于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆返回，38岁的航天员杨利伟成为中国航天第一人。这是中国首次进行载人航天飞行，标志着中国成为世界上继俄罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家。
- 火箭回收：拉开商业载人航天的序幕
延时摄影拍摄下的SpaceX猎鹰9号火箭运行轨迹
北京时间2015年12月22日9时29分，美国太空探索技术公司（SpaceX）在卡纳维拉尔角空军基地，使用最新的猎鹰9号运载火箭成功发射11颗Orbcomm OG2卫星。发射后，一级火箭分离并在陆地回收平台上成功软着陆，完成了历史上首次入轨火箭回收。
这与2015年11月24日美国蓝色起源公司（Blue Origin）进行的New Shepard火箭回收实验形成了鲜明的对比，下图展示了两次回收的轨迹巨大区别。猎鹰九号实现了一次标准的入轨轨迹，一级火箭在将剩余部分火箭送入既定位置后继续返回，返回高度已经超过200千米，飞行水平距离约95千米，而且剩余火箭成功完成了11颗卫星的发射任务。相较之下蓝色起源的New Shepard还处在初级验证阶段，其回收主要验证了火箭进入亚轨道后通过推进式着陆技术完成垂直起降的能力。
此次发射回收任务作为人类航天史上一次划时代的成功，其意义远远不止火箭成功回收这一技术上的胜利。冷战结束后，人类对太空的探索几乎陷入停滞。SpaceX和蓝色起源的成功，让普罗大众第一次意识到航天不再是一个遥不可及的领域，从而再次燃起对浩瀚宇宙的无限热情与憧憬。
美苏太空争霸不过短短三十余年，人类已经飞入太空、登上月球，而随着重型运载火箭回收、深空航天器等技术的不断发展以及商业航天公司的日益成熟，下一个三十年，星际探索、火星殖民也许将改变每个人的未来。
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