在那晴朗的夏夜，当人们凝望繁星点点天幕的时候，无不梦想着有朝一日能到太空中生活和工作，能到火星上、甚至于更遥远的行星上去旅行，能与宇宙中的“人类”相遇……

  然而，实现这一切都需要寻求一种高速、低成本的蹬天的“天梯”，因此，研究新型运载工具，是21世界航天的一个动向。在新世纪，科学家们将帮助你实现这些梦想。

  人类太空飞行的航程。人类飞出地球，经历了漫长的过程，而最早飞离地球是从气球开始的。

  1783年，一只由蒙哥尔费兄弟设计的气球载着两名乘客，从法国巴黎起飞，开始了人类首次翱翔于天空的行程，以此来实现了人类空中飞行的梦想。1903年，莱特兄弟驾驶人类首架飞机以每小时32千米的速度飞越英吉利海峡，迎来了人类的飞翔时代。1947年，查克·耶格尔驾驶贝尔 X—1型飞机，突破了音障，首次实现了超音速飞行。

  1961年，加加林乘坐着“东方”号宇宙飞船飞入太空中，实现了人类首次太空飞行。1969年，当三名航天员飞行了38．616万千米到达月球后，人类首次在另一个星球上留下了足迹。

  今天，当这一切都成为人类航空航天史上的一个重要事件而载入史册的时候，不甘寂寞的人类又开始了新的征程。研制新型运载工具，方便地来往于地球和天空之间；飞向火星，飞出太阳系，到更广阔的宇宙空间航行······。

  早在运载火箭发明前，人们使用油和汽作燃料，汽车、轮船和飞机就是靠这些燃料来行驶的。后来，科学家发明了靠化学能来产生动力的运载火箭。运载火箭是用煤油、酒精、偏二甲肼、液态氢等作为燃烧剂，而用硝酸、液态氮等提供的氧化剂帮助燃烧的，人们习惯上把燃烧剂和氧化剂通称为火箭发动机的燃料或推进剂。

  从物理形态上讲，火箭发动机使用的推进剂有两种形式，一种是液态物质，另一种是固态物质。燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机，或称为液体火箭发动机，两者都是呈固体状态，则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。如果在两种燃料中，一种为固体，一种为液体，则称为固－液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机。如，氢氧火箭发动机。由于固态燃烧剂产生的能量比液体氧化剂发出的能量高，所以，目前研制的火箭发动机多是固－液火箭发动机，两种燃料相遇燃烧，形成高温度高压力气体，气体从喷口喷出，产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。

  大家知道，宇宙航行是靠速度来实现的。当运载火箭达到每秒7·9千米的速度，我们叫做第一宇宙速度，这时飞行器才能环绕地球飞行；达到每秒11·2千米的时候，我们叫做第二宇宙速度，也叫逃逸速度，在这个速度下，飞船才能冲破地球的引力，进入宇宙空间，在广阔的太阳系空间活动。当达到每秒16·7千米的时候，我们叫做第三宇宙速度，在这个速度下，飞船才能冲破太阳系的束缚，飞出太阳系。

  尽管实现了人类走出地球的梦想，然而，由于采用化学燃料的推进剂将加大火箭的起飞重量，携带的燃料是有限的，燃烧的时间短，产生的能量也比较低，因此，速度也比较低。靠这种火箭进行长时间的太空飞行以及冲出太阳系到更为广阔的宇宙空间和更远距离的星际航行是不可能的。同时，目前的运载火箭又是一次性的，天地往返费用大。要实现天地之间方便的往返和长时间的宇宙航行，必须减轻火箭的重量，用新的燃料作推进剂，以提高飞行速度。因此，研制能重复使用的运载火箭和探索新的能源以及研究新的太空运输方法，即是摆在人类航天事业面前的难题，又是新世纪人类航天事业发展的关键。

  20世纪90年代以来，围绕着寻求高效、低成本以及开发质量小、作用时间长和高能空间动力能源，一些航天国家付出了艰辛的努力。目前，解决这一个问题的方案有多种。可以相信，再若干年，这种运载工具将来往与地球和太空之间。

  核动力火箭。 用原子核裂变的热能，加热氢等推进剂，让它们高速喷出由此产生动力的运载火箭叫核能火箭。

  早在在航天时代起步的时候，人们就想到了用核能来作宇宙飞船的动力。因为原子核裂变和聚变产生的能量，要远比燃料燃烧产生的能量大100万倍以上。

  20世纪50年代末，美国科学家在设想火星飞行时，计划建造一艘“奥利安”号飞船。由于火星飞行十分复杂，当时的技术水平还相差甚远，因此，火星飞行迟迟没能成行。于是，设计者们又对设计进行了改动，准备用这艘“奥利安”号飞船作为飞向天狼星的宇宙飞船。科学家大胆设想的这种飞船，采用核脉冲推进，实际上就是每隔几秒钟爆炸一颗小型氢弹，用爆炸的冲击波推动火箭前进，其威力足有1000吨黄色炸药那么大。只是这一计划仅仅是研究性的没有正式实施而已。

  到了20世纪70年代，科学家设计了一艘“代达罗斯”飞船，飞船有两级燃料箱，在零下270摄氏度的低温下，将氦－3等热核反应物质混合制成直径2～4厘米的小球，在第一级燃料箱中放4·6万吨，第二级中存放4000吨。发动机工作时，每秒钟依次向燃烧室发射250颗燃料小球。在第一颗燃料小球射入的时候，喷管周围的几十个电子束发生器飞出等能电子束，一起轰击核燃料小球，此时室内的温度将有5000万度， 氦－3等核燃料发生频率为每秒250次的核聚变反应，瞬间产生巨大的能量，推动飞船高速向前。当第一级发动机工作完毕时，自动脱落，第二级发动机接着继续工作，这两级发动机可工作将近四年时间，能使飞船达到36000千米秒。

  光子和反物质火箭。宇宙中工作速度最快的是光子，如果使火箭喷射光子的话，就会使宇宙飞船以光速前进了。

  这种设想早在20世纪50年代就有了。那时，德国有一个叫桑格尔的科学家，曾设想了用正反物质相遇湮灭的光子火箭，来推动宇宙飞船。按着这一设想，飞船的最前面是载人密闭座舱，中间部分是正反物质储箱，后面是一个巨大的抛物面发射镜，让正反物质即质子和反质子在它的焦点上湮灭，产生的光子由反射镜反射，形成向后的强大光子流，推动飞船前进。

  如果这一设想成为现实，则飞船就可以真的以光速前进了，这种飞船来往比邻星一次，只要10年多时间，到天狼星一次只要20年。现在，人们大都可以活60～80岁甚至更长，那么，就可以去汇一汇牛郎织女星了。

  超级宇宙飞船。在未来几十年、几百年或者是几千年的一天早晨，地球人被一阵震耳欲聋的爆炸声惊醒――令人担心的地球大爆炸终于发生了。就在地球大爆炸发生的一瞬间，只见看上去像是几个家庭、老老少少一群人匆匆忙忙地带着生活用品，向一艘巨大的飞船跑去。他们以利索的动作钻进一艘刚刚制造的超级宇宙飞船里面，飞船徐徐关上舱门，“嗖”得一下从地球上消逝，向遥远的星球飞去。――地球大逃亡开始了。这一幕仅仅是一个假想。

  我们知道，未来的远距离宇宙航行，它所需要的时间往往不是以年计算的，而是以十几年、几十年、几百年甚至几千、几万、几百万年计算的。这样长的时间，这样遥远的路途，需要众多个家庭、子子孙孙，一代又一代，生生不息地接力的方法去进行，否则和话，人还没飞到那里，要干什么事却早已忘记了。为了不忘记所肩负的使命，又能保持人口的素质的逐步的提升，必须是成千上万人联合行动，因此，需要一艘巨大的飞船，这艘飞船里面就是一个小社会，犹如一座太空城。

  激光和微波动力飞船。 20世纪80年代初，科学家提出了一种叫太阳帆的航天器，它象帆船一样有一张很大的帆，用太阳光压和太阳风的能量推动，可以在太阳系内航行，如果把它的能量改变成微波和激光，那么，这种带帆的宇宙飞船就可以飞出太阳系了。

  可重复使用的火箭。 几十年来，航天国家一直为运载火箭的发射成本之高所困扰，并为减少相关成本进行了不懈的努力。在新世纪到来的时候，人类能高兴地看到，人类终将在这一领域有所突破。

  构思新奇的“三角快帆”。美国麦道公司正在研究的“三角快帆”，是垂直起飞、垂直降落的代表，这种运载工具共有8台发动机，起飞时全部工作，执行完任务后，在返回的过程中，打开其中的4台用来减速，回收后可再次利用。这种起降方式的优点是不需要大的降落场地。

  飞机背着火箭飞。据有关报道，俄罗斯最近决定，将建造多用途空天系统。该系统是用目前世界上最大的运输机安124－AL飞机建造空中发射场，在空中发射卫星和进行太空科学试验。按着设计的具体方案，航天飞机将安放在运载火箭上，然后再把它们安装到安－124飞机“背”到空中发射。

  该计划设想将原来在陆地上发射的“进步3”三级火箭除去其中最底下的第一级，然后，将其余两级连同已安装在其上的卫星一起装进通过改装过了的飞机上，当飞机载着运载火箭升到10千米高的时候，将运载火箭从飞机上弹出，并打开降落伞，让运载火箭在空中稳定，随后，原火箭的第二级发动机启动，把卫星送入太空。其优点是可以在地球上的任何地点发射，发射费用仅为美国航天飞机的20分之一，且环境污染极小。波利耶特货运航空公司首席执行官卡尔波夫曾骄傲地说，飞机上发射，无疑是人类航天发展史的一次革命，使用这种方法几年以后，将能每周发射5到8颗卫星。