近现代航天的发展

空间工程不是一个单一的项目，而是许多科学技术的结合，包括天文学、火箭技术、卫星技术、航天器技术、通信技术和计算机技术。天文学是空间工程可能性的理论基础。火箭技术的发展是人类将卫星和宇宙飞船送入外层空间的物质基础。卫星技术和航天器技术使空间工程能够为人类生活做出实际贡献。随着计算机和通信技术的发展，空间工程变得更加容易，并且能够远程控制卫星等在轨空间物体。

首先，让我们介绍一下天体物理学的历史。天文学有着悠久的发展历史，然而，现代天文学从哥白尼开始发展并迅速成长。1514年，一份记录哥白尼日心说的匿名小册子，即《解释》，在天文学家中传阅。哥白尼是一个胆小的保守主义者。他的目的不是推翻旧天文学，而是纠正天文学的谬误，恢复其本来面目。直到1543年，哥白尼的天体学说才被发表，其中提出了日心说。在日心说中，地球每天绕自己的轴一周，每年绕太阳一周。哥白尼提出了日心说，但他没有使用任何新的观测数据作为依据，也不能解决许多技术问题，因此日心说没有被视为不言而喻的理论，也没有成为公认的完美的天文体系。从1609年到1610年，意大利物理学家伽利略制造了第一台天文望远镜，并用它来观察天文现象。他发现了月球上的山脉和山谷，发现了木星的四颗大型卫星，发现了金星的盈亏，发现了太阳黑子和太阳的自转，并认识到银河系是由无数恒星组成的，为哥白尼理论提供了一系列有力的证据。伽利略在1632年发表了《托勒密与哥白尼的对话》，论证了哥白尼的日心说，这是继哥白尼之后对神学和经院哲学的新打击，也是现代科学思想史上的一部重要著作。牛顿在1672年发明了反射望远镜。他利用粒子间的万有引力证明了球对称密度的球体的外部引力可以被中心质量相同的粒子所取代。他还用万有引力原理解释了各种潮汐现象，指出潮汐的大小不仅与月亮的相位有关，还与太阳的方位有关。牛顿预言地球不是球体。岁差是由太阳对赤道凸起的扰动引起的。牛顿万有引力定律对天文学也有很大的影响，它间接地为宇宙第一速度的发现奠定了理论基础，这是人类将宇宙飞船送入太空的理论基础。

作为空间工程的另一个关键，尽管火箭技术发展很早，但直到一些现代理论基础建立起来，它才得到很大的发展。现代火箭之父是俄罗斯人[·日尔科夫斯基[12]1883年他在他的论文《*空间》中提出宇宙飞船的运动必须利用喷气推进的原理，并画出了宇宙飞船的草图。1896年，齐奥尔科夫斯基开始系统地研究喷气式飞机的运动原理，并绘制了星际火箭的示意图。1903年，他发表了一篇题为《利用喷射工具研究空间》的论文，该论文彻底论证了喷射工具用于星际导航的可行性，从而推出了发射火箭时必须遵循的“乔尔科夫斯基公式”。十月革命后，齐奥尔科夫斯基提出了燃气涡轮发动机的新计划和飞机在行星表面着陆的理论。1929年，他提出了多级火箭结构的想法。第二个火箭发明者是罗伯特·戈达德，他在1909年开始了火箭动力学的理论研究。三年后，他在真空玻璃容器中点燃了一枚固体燃料火箭，证明了火箭可以在真空中工作。他于1920年开始研究液体火箭，并于1926年3月16日在马萨诸塞州沃德农场成功发射了世界上第一枚液体火箭。太空飞行的第三位先驱是赫尔曼.奥伯思，他是现代空间科学的创始人之一。他于1894年出生在罗马尼亚的赫尔曼·施塔特。1938年，他在维也纳工程和军事科学研究所从事火箭研究，后来在德累斯顿大学开发了液体火箭燃料泵，但他的主要兴趣是固体火箭。他于1940年加入德国国籍，并于1941年在潘尼曼德研究中心参与V2火箭开发。他的贡献主要是在理论上。他的经典著作《星际空间的火箭》出版于1923年。1929年，它被修订和丰富，并改名为“太空之路”。

经过几代科学家的不懈努力，1957年10月4日，苏联拜科努尔航天中心的天气很好。一枚大型火箭竖立在卫星发射塔上。火箭的头部是一颗圆形人造卫星“普特尼克”1号，有四个折叠天线。随着火箭发动机的一声巨响，火箭腾空而起。不到两分钟，火箭消失得无影无踪，世界上第一颗人造卫星成功发射。三年多以后，1961年4月12日，莫斯科时间上午9点07分，加加林乘坐东方一号宇宙飞船从拜科努尔发射场启航，在最高高度为301公里的轨道上绕地球一周，持续了1小时48分钟，于上午10点55分安全返回，降落在萨拉托夫省的斯梅洛夫·卡钦村，完成了世界上第一次载人航天飞行，实现了人类进入太空的愿望。他驾驶的东方1号宇宙飞船成为世界上第一艘载人进入外层空间的宇宙飞船。加加林成为世界上第一个进入外层空间的人。虽然苏联继续在空间领域取得重大成就，但作为冷战的对立面，美国也不愿意落后。1969年7月16日，阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯(作为总司令)乘坐阿波罗11号宇宙飞船飞往月球。7月20日，阿姆斯特朗操作鹰登月舱在月球表面着陆。美国时间晚上10点左右，阿姆斯特朗和奥尔德林走出舱外，登上了月球表面。阿姆斯特朗率先踏上了荒凉寂静的月球土地，成为第一个登上月球并在月球上行走的人。当时，他说:“这对个人来说是一小步，但对人类来说却是一大步。”这句话已经成为一句在许多场合经常被引用的名言。他们在月球上呆了21个小时，21日从月球上起飞，24日返回地球。阿姆斯特朗成为人类历史上第一个登上月球的人。1971年4月，苏联发射了礼炮1号空间站。苏联成为第一个发射载人空间站的国家。此后，美国和苏联相继向太空发射了几个空间站。上述空间工程方面的成就主要归功于苏联和美国作为东西方两大阵营的*之间的对抗。两国都不遗余力地大力投资于空间工程发展，无视各自国家的经济水平和经济规律。虽然空间工程在人类历史上达到了顶峰，但在那个时候，这种先进的发展不仅没有促进社会发展，而且阻碍了经济发展。

随着苏联的解体，美苏冷战结束了。空间工程的发展不再如此紧迫，加上空间的高风险和高成本，所以许多空间项目已经放慢了步伐，不再盲目追求进步。虽然太空工程的速度在这个时候放慢了，但它仍然在缓慢地向前移动，像一头潜伏的狮子，等待猎物出现，迎接新的高峰的到来。近年来，随着中国经济的快速发展，中国航天事业进入了快速发展时期。自2003年10月15日中国神舟五号载人飞船发射以来，中国首次将宇航员送入太空，此后又两次将宇航员送入太空，这表明中国已经掌握了载人航天技术，并正在逐步走向成熟。2007年10月14日，嫦娥一号成功登月，嫦娥工程顺利完成了第一期工程。2010年10月1日，“嫦娥二号”成功发射，并成功传送了“嫦娥三号”预选着陆区——月虹湾地区的部分图像地图。嫦娥三号于2013年12月2日发射。嫦娥三号于12月14日实现了月球软着陆。12月15日，号火星车成功脱离着陆器，绕着嫦娥三号旋转拍照并发回。嫦娥工程表明中国已经迈出了登上月球的第一步，为未来的宇航员登上月球铺平了道路。与此同时，中国正在积极建设代号为“天宫”系列的空间站，为将科学家和其他人送入太空进行太空实验做准备。由于国际空间站即将寿终正寝，天宫空间站可以为许多其他国家提供空间实验。

与此同时，欧洲国家、日本、印度等国家的经济也在不断发展，许多太空探索也随之展开。空间结构已经从美国和苏联争夺霸权转变为世界上许多国家百花齐放、百家争鸣的局面。航天工业必将迎来新一轮的高峰。

当然，空间的发展也得益于其他产业的发展，包括通信技术和计算机技术的发展。从最初的电报到电话，从有线到无线的通信发展使得远程通信和控制成为可能。计算机最初被用作计算工具，后来被用于存储、通信、控制和其他方面，为航天工业的自动化和智能化提供了更多帮助。

摘自清华出版社授权的《科学技术史与方法论》

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