载人飞船

載人飞船是一种用于载人航天的飞船，属于载人航天器。载人飞船负责将宇航员送往太空，并在太空飞行结束后再入大气层，在地表着陆或溅落。在轨期间载人飞船可以獨立飞行，也可以与空间站等其他航天器。

在11款进行过载人轨道飞行的天地往返载人航天器中，有10款是載人飞船。與另一种能够天地往返的载人航天器——太空梭相比，它的优点是设计简单、运行便宜，有逃逸系統；缺点是容積較小，所搭载的航天员人数与物资都较少，無法運送及回收大型在軌設備，对下行精密貨物的著陸衝擊更大。历史上大多数载人飞船都不能重複使用，新一代載人飞船為可複用設計。

历史
人类成功发射的第一艘载人飞船是由前苏联在1961年4月12日发射升空的东方一号，而它搭载的宇航员尤里·加加林也成为人类史上的第一位宇航员。1961年到1972年间美国实行了阿波罗计划，于1969年7月16日用阿波罗11号成功将人类送上月球，乘员之一的尼尔·阿姆斯特朗也成为首位踏上月球的人类。中国于2003年10月15日成功发射了第一艘载人飞船神舟五号，航天员杨利伟成为首位进入太空的中国人。

设计
的服務艙-指令艙-對接艙與軌道艙-返回艙-儀器艙结构的联盟号宇宙飞船進行交會對接]]
载人飞船由多个舱段组成：

• 返回艙，也称指令艙，是載人飞船的核心艙段，也是整個飛船的控制中心，返回座艙不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運行階段的各種應力和環境條件，而且還要经受再入大氣層和返回地面階段的減速過載和氣動加熱。
• 服務艙，也称推進艙、儀器艙，通常安裝推進系統、電源和氣源等設備，對飛船起服務保障作用。
• 軌道艙是太空人在軌道上的工作場所，裏面裝有各種實驗儀器和設備。联盟号宇宙飞船和神舟飞船採用。
• 货舱仅龍飛船2號採用，主要沿用自龙飞船1号，用於非加壓貨物運輸，光伏模組也位於此艙段。

*登月舱是用于作载人月球着陆器的艙段。仅阿波羅飛船採用。
*气闸舱是用于舱外活动的舱段。仅上升2号配有专用的气闸舱，其他飞船则由既有舱段兼任。
*對接艙是為了執行阿波羅-聯盟測試計劃，用於將阿波羅飛船的對接口轉化為联盟号宇宙飞船適配的，並作為氣閘艙使用，適配兩方不同氣壓的艙段。

载人飞船的发展可分为若干代：东方号成功进行了六次发射，最后两次是结伴飞行的。最长的飞行时间仅有五天，是东方五号在1963年6月14日至19日的飞行。

由于姿态控制推进器位于设备舱中，而该舱在临再入前被丢弃，因此无法主动控制返回舱的路径和方向。与水星号的锥形设计不同，上升号采用了球形设计，这样可以在体积相同的情况下将隔热罩直径最小化，但这也意味着必须在所有方向保护飞船以免再入时过热。通过调整重心，可以对飞船的再入方向进行一定控制。保持宇航员的背部朝向飞行方向是正确且必要的，这样可以在最高达8到9倍的重力加速度下提供最好地保护。

上升号
上升计划以东方号的设计为基础，并进行了修改，以搭载多名宇航员，共进行了两次飞行。舱室由圆筒形更改为一个更宽的矩形，这样可以容纳三名宇航员并排乘坐（上升1号），或者两名宇航员，中间夹一个可充气的气闸，以进行舱外活动（上升2号）。返回舱顶部增加了一个备用的固体燃料反推火箭。上升号的弹射座椅被取消以节省空间，因此并没有为乘员提供在发射或着陆的紧急情况下的逃生手段。整个上升号飞船重达。

空间不足意味着上升1号的宇航员没有穿宇航服。上升2号的两名宇航员都穿着宇航服，因为宇航员阿列克谢·列昂诺夫准备出舱活动。这就需要一个气闸，因为飞船的电气系统和环境系统都是风冷的，飞船完全减压会导致它们过热。气闸重达，发射时折叠起来的直径为，高。在轨道上展开后，其长度为，内径为，外径为。另一名宇航员也穿着宇航服，以防返回舱意外失压。气闸在使用后被丢弃。

上升号没有弹射座椅，这意味着在着陆时宇航员需要位于飞船内，而不像东方号那样宇航员弹射出来与飞船分别着陆。上升号为此开发了一种新的着陆系统，在降落伞绳上增加了一个小型固体燃料火箭。它在返回舱接近地面时点火，以提供更软的着陆。

水星号
水星飞船的主要设计师是，他在美国国家航空咨询委员会（NACA）时期就开始了载人航天研究。飞船长，宽；加上发射逃逸系统，总长度为。其内部有120个控件：55个电气开关、30个保险丝和35个机械杠杆。水星太空计划中使用的所有计算机系统都位于地球上的NASA设施中。

在苏联的首次载人轨道太空飞行近一个月后，美国将它的第一位水星宇航员艾伦·谢泼德送入亚轨道飞行。在苏联人于8月6日发射了第二艘东方号，并进行了为期一天的太空飞行之后，美国终于在1962年2月20日将第一名美国人约翰·格伦送入太空轨道。美国总共发射了两艘载人亚轨道水星号飞船和四个载人轨道飞船，飞行时间最长的是，飞行了32个半小时，共绕轨道飞行22圈。

双子座号
第十次，也是最后一次任务的双子座12号宇宙飞船，当时的宇航员是吉姆·洛弗尔和巴兹·奥尔德林（在芝加哥的阿德勒天文馆展出）]]

飞船本身的许多组件，通过它们自己的小检修门都可以够得到。与水星号不同，双子座使用了全固态电子设备，其模块化设计使其易于维修。

双子座的紧急发射逃逸系统没有使用由固体燃料火箭驱动的逃逸塔，而是使用了飞机式的弹射座椅。逃逸塔又重又复杂，NASA的工程师认为可以取消，因为的会在接触时立即燃烧。与使用低温燃料的宇宙神和相比，泰坦II助推器爆炸时的冲击效应和火焰都比较小。弹射座椅足以将宇航员与发生故障的运载火箭分离。在高海拔地区，由于无法使用弹射座椅，宇航员则会在飞船内返回地面，而飞船则会与运载火箭分离。

使用弹射座椅的主要支持者是，他根本不喜欢水星号的逃逸塔，而是希望使用一种更简单的替代方案，同时还能减轻重量。他反复观看了几部关于宇宙神和泰坦II号洲际弹道导弹的事故影片，他通过这些影片估计了运载火箭爆炸时所产生火球的大致尺寸，并据此判断泰坦II号的爆炸要小得多，因此飞船可以依靠弹射座椅来逃离。

另一边，水星号逃逸塔的设计者费吉特并不喜欢这种配置。弹射座椅除了可能对宇航员造成严重伤害外，它们在升空后也只能使用约40秒，因为此时助推器已经达到1马赫的速度，不可能再弹射了。他还担心，如果宇航员在飞行中弹射，他们可能会穿过泰坦的尾流。但他后来补充道：“双子座最好的事情是，他们永远不必逃逸。”

双子座的弹射系统从未在双子座舱内进行过纯氧加压测试，发射前也没有。1967年1月阿波罗1号致命的火灾表明，用纯氧对飞船加压会造成极其危险的火灾隐患。在1997年的口述历史中，宇航员托马斯·斯塔福德在谈到1965年12月双子座6A号的发射中止时说，当时他和指挥飞行员瓦尔特·施艾拉差点被从飞船中弹出：

双子座是第一艘携带机载计算机的载人飞船，该计算机被称为，用来帮助管理和控制任务机动。这台计算机有时被称为双子座飞船机载计算机（Gemini Spacecraft On-Board Computer，简称OBC），与土星非常相似。双子座导航计算机重。其磁芯存储器有4096个内存地址，每个地址包含一个39位的字，该字由三个13位的“”组成。所有数值数据都是补码整数（有时作为定点数使用），要么存储在字的前两个音节中，要么存储在累加器中。指令（总是使用4位操作码和9位操作数）可以放在任何音节中。

阿波罗号
阿波罗飞船最初是在1960年构思的，是水星计划后续的三人飞船，是一项可扩充的任务。它可用于将宇航员送至地球轨道的空间站，或用于飞往月球或在月球轨道飞行，还可能在月球着陆。1960和1961年，美国航天局向几家公司征求了，而费吉特和已经开始了设计工作，使用一个圆锥/钝体飞船（指令舱），以及一个能提供电力和推进力的圆柱形服务舱作支持。NASA于1961年5月审查了参与者的设计，但约翰·肯尼迪总统提出了在1960年代把人送上月球的全国性计划，于是NASA决定拒绝可行性研究并继续费吉特的设计，着眼于登月任务。建造阿波罗的合同被交给了北美航空。

阿波罗的指令/服务仓（Command/Service Module，简称CSM）最初的设计是将三个人放在一个大的有腿的着陆平台上，直接带到月球表面。指令舱的直径为，长。服务舱长，加上发动机喷嘴，飞船的总长度为。使用的推进器拥有的推力，以将CSM推离月球表面并将其送回地球。这需要一个比土星五号大得多的单个运载火箭，或者使用土星五号多次发射，然后在地球轨道上进行组装，再将其送往月球。

早期决定使用月球轨道交会的方法，使用较小的登月舱（Lunar Excursion Module，简称LEM）在月球轨道和月面之间运送两个人。质量的减少使得登月任务可以用单个土星五号来发射。由于重要的开发工作已经开始设计，因此决定继续使用现有的设计作为Block I，同时开发一个能够与登月舱交会的Block II版本。除了增加对接通道和探针外，Block II还能根据从Block I的设计中学到的经验对设备进行改进。Block I将用于无人试飞和有限几次地球轨道载人飞行。虽然推进器比要求的更大，但其设计并没有更改，因为重大的开发已经在进行中了；不过，推进剂罐的尺寸略有缩小，因为对燃料的需求有所变化。根据宇航员的建议，Block II指令舱把两扇内嵌式舱门，替换为一扇外开舱门，以便在任务结束时更容易出来。这是为了避免舱门意外打开，此类事故曾经在古斯·格里森的水星-红石4号飞行中发生过。

水星号和双子座的实践证明，发射前充入的纯氧，结合内嵌式舱门设计，是灾难性的。1967年1月27日，为准备2月份的首次载人发射，阿波罗1号的全体船员——格里森、爱德华·怀特和罗杰·查菲在发射台上参加发射前测试时，被席卷船舱的大火夺去生命。内嵌门使得宇航员在遇到危险时，无法逃脱或被救出。调查揭示，火灾可能是由磨损的电线产生的火花引起的，并点燃了本不该放在船舱内的易燃材料。载人飞行计划被推迟了，同时对Block II飞船进行了设计变更，将发射前船舱中的气体由纯氧替换为类似空气的氮/氧混合物，除去船舱和宇航服中的易燃材料，并密封所有电线和腐蚀性冷却液管线。

Block II飞船加满燃料后重，执行了四次载人地球和月球轨道测试飞行，以及七次载人月球着陆任务。飞船的一个修改版本还曾将三名乘员运送到天空实验室空间站，还执行过与苏联联盟号宇宙飞船对接的阿波罗-联盟测试计划。阿波罗飞船在1974年之后退役。

联盟号
1963年，科罗廖夫首先提出了三人的联盟号载人飞船，用于在地球轨道组装的月球探测任务。苏联领导人尼基塔·赫鲁晓夫向他施压，要求他推迟联盟号的开发，将工作转移到上升号，后来又允许他为空间站和月球探测任务开发联盟号。他使用了一个小型、轻便的钟形再入舱，在其顶端连接了一个轨道乘员舱，包含了主要的任务生活空间。服务舱使用两块太阳能电池板来发电，并包含一个推进系统发动机。联盟7K-OK型型号是为地球轨道设计的，其再入舱重，直径，长，内部容积。其球形轨道舱重，直径，含对接探针长，内部容积。飞船总质量为。

科罗廖夫去世之后，从1967到1971年，其中10艘飞船进行了载人飞行。第一艘（联盟1号）和最后一艘（联盟11号）发生了最早的太空死亡。科罗廖夫开发了一种的7K-LOK变体，用于月球任务，但从未载人飞行过。

直到今天，俄罗斯人仍在继续开发和使用联盟号。

神舟
中国在1990年代开发了“神舟”飞船，其设计理念和联盟号一样，包括轨道舱、返回舱及服务舱。它于1999年进行了第一次无人测试飞行，并在2003年10月进行了首次载人飞行，将杨利伟送入地球轨道并绕地球14圈。

龙飞船2号
SpaceX载人龙飞船于2020年5月30日执行载人龙飞船示范2号任务，首次将宇航员送往国际空间站，標誌著美國自2011年太空穿梭機退役後，重新獲得從本土發射太空人進入近地軌道的載人航天能力。

星际客机
星际客机采用两舱构型，用于国际空间站载人往返。它于2024年的波音载人飞行测试任务首飞，飞船将宇航员送到国际空间站，但由于自身问题，最终无人返回地球。

猎户座
猎户座飞船是4人深空飞船，采用两舱构型，用于载人登月的阿耳忒弥斯计划。它于2026年的阿耳忒弥斯2号任务首次载人飞行，飞掠了月球。

鹰
鹰是俄罗斯研制中的下一代载人飞船，具备可重复使用能力。
加冈扬号
加冈扬号是印度研制中的第一种载人飞船，为两舱构型，可搭载3人，用于印度載人航天計劃。

梦舟
梦舟飞船是中国研制中的新一代近地轨道与深空（月球）载人飞船，具备可重复使用能力，预计2026年左右首飞。
伊朗载人飞船
伊朗载人飞船最早于2005年由伊朗通讯社透露，目前仍处于早期阶段，据说2023年的一次太空生物试验与载人飞船有关。

型號列表
事故

• 聯盟1號：1967年4月24日，飞船入轨后一侧太阳能电池板未能正常展开，导致供电严重不足，同时姿态控制系统也出现异常，使飞船难以稳定定向。这些问题使得后续的轨道操作和对接任务被迫取消，飞行任务转为紧急返回。在返回过程中，飞船的制动和姿态控制仍然不稳定，多次尝试后才完成再入准备。真正的致命问题出现在着陆阶段，引导伞虽然弹出，但主降落伞未能成功展开，备用伞也未能正常拉出，导致返回舱以自由落体状态高速撞击地面，宇航员弗拉基米尔·科马洛夫遇难。
• ：1969年1月18日，飞船在经历了服务舱分离失败、错误姿态再入和约9G的弹道返回后，本来已经挺过了最危险的阶段，但着陆时又出现了问题，主降落伞部分缠绕，用于最后减速的缓冲火箭失效，返回舱以远高于正常情况的速度撞击地面，宇航员鮑里斯·沃雷諾夫在撞击中多处摔伤，撞掉了数颗牙齿。
• 聯盟11號：1971年6月30日，返回艙再入大氣層，因分離時返回艙的壓力閥門被震開，導致密封性能被破壞，返回艙內迅速減壓，致使三名太空人格奧爾基·多布羅沃爾斯基、维克托·帕察耶夫和弗拉迪斯拉夫·沃爾科夫因急性缺氧、體液沸騰而死亡。
• 聯盟18A：1975年4月5日，联盟号运载火箭的三级分离失败，飞船在约192公里高度被迫中止飞行，由于当时飞船姿态异常，逃逸和再入过程产生了约20.6-21.3G的峰值过载，部分回忆录和后期资料甚至提到瞬时峰值可能接近26G，两位宇航员瓦西里·拉扎列夫和在事后都幸存了下来，但拉扎列夫遭受了内伤，之后再也没有执行过太空飞行任务。

參見

• 載人航天
• 載人航天器
• 貨運飛船
• 航天飞机
• 太空飞机
• 空间站
• 新謝潑德火箭

備註
参考文献