空間技術是探索、開發和利用宇宙空間的技術。空間技術和太空技術是同義詞。討論航天，那麽什麽是天空呢？有兩個定義：其壹，天空是地球大氣層以外無限遙遠的空間；其二，天空是地球大氣層以外太陽系內的空間。根據第二個定義，天空是有限的，這也是錢學森同誌給天空下的定義。在相當長的歷史時期內，人類只能在太陽系內實現航天活動。任何壹種航天活動都與其推進技術密切相關，只有推進技術發展到壹定程度，人們才能將運動物體的速度提高到壹定水平。在 20 世紀 50 年代，物體的速度可以達到第壹宇宙速度（7.9Km/s），它可以保證物體繞地球運行而不被地球引力拉回地面，當物體本身的離心力與地球引力平衡時，它就會繞地球旋轉。如果速度增加到 11.2 千米/秒，物體就達到了第二宇宙速度，可以脫離地球引力飛向其他星球。如果物體的速度增加到 16.7 千米/秒，就達到了第三宇宙速度，這時它就可以飛出太陽系，進入銀河系。雖然理論上第三宇宙速度可以實現太陽系以外的太空飛行，但太陽系太大了。如果太陽系的半徑是 10 萬個天文單位（天文單位是地球到太陽的距離），那麽以第三宇宙速度飛行的現代航天器需要飛行 2 萬到 3 萬年才能飛出太陽系。在太陽系外進行通信，來回發送壹個信號需要壹年多的時間。因此，以目前的技術水平討論太陽系外的太空活動還為時尚早，今天還遠遠做不到。當然，宇航技術的實現還有待於相對論物理學的重大發展。
宇宙空間的發展，特定空間活動的實現，我們必須研究相應的空間系統。空間系統基本上由三大部分組成：壹是航天器，如衛星、飛船、探測器。二是運載火箭，如火箭、航天飛機和航天發射場。衛星上天，必須由運載火箭發射，只有獲得足夠的速度，衛星才能在天上按照預定軌道飛行，因此要有運載火箭和航天發射場；三是地面支持系統，如地面站、測控系統、用戶系統等。
航天技術發展迅速，具有很多特點，主要強調兩點。第壹，空間技術是壹門高度綜合的現代科學技術，是許多最新科學技術的集成，包括射流技術、電子技術、自動化技術、遙感技術以及材料科學、計算科學、數學、物理、化學等；第二，空間技術是壹門對國家現代化和社會進步具有宏觀作用的科學技術。
II.世界航天技術發展概況
（壹）世界航天的主要成就
1、運載火箭。航天器的主要運載工具是火箭。這方面技術最先進的是前蘇聯和美國，此外還有法國、中國、日本和印度。世界上已經發射了許多地球同步軌道衛星，它們以與地球自轉速度相同的速度繞地球運行。這種衛星由運載火箭送入高度為 3.6 萬公裏的轉移軌道，然後由衛星自身的動力將衛星變入地球同步軌道。目前最大的火箭可以將 4 噸重的衛星送入太空。另壹種運輸工具是航天飛機，它不同於火箭可以多次使用，但造價高、風險大，因為每次需要7名宇航員伴飛，壹旦發生事故，損失很大，如1986年美國 "挑戰者 "號航天飛機爆炸，7名宇航員全部遇難。航天飛機的運載量很大，有30噸，可搭載3至7名宇航員，飛行軌道高度200至400公裏，傾角28。前蘇聯也研制過 "暴風雪 "號航天飛機，但只進行了無人駕駛，現已停飛。
2.人造衛星。人造地球衛星具有重要的軍事和經濟價值，因此發展最快，數量也很大。人造衛星按用途分類，有廣播、電視、電話使用的通信衛星；有觀測天氣變化的氣象衛星；有對地面物體進行導航定位的導航定位衛星；還有地球資源探測衛星、海洋衛星等。按軌道高低分類，有 3600O 公裏的高軌道地球同步衛星；2OO～300 公裏的低軌道衛星（如軍事偵察衛星）。也可按軍用衛星和民用衛星劃分。國際通信衛星已發展到第8代，壹顆衛星的通信容量可達數萬字，工作壽命長達10年以上，世界上的跨洋通信幾乎被通信衛星取代。目前具有代表性的資源衛星有兩顆：壹顆是美國的 Landsat 衛星，另壹顆是法國的 Spot 衛星。這兩顆衛星是當代國際上比較先進的地球資源衛星。它們的地面分辨目標能力分別為 30 米和 10 米。它們都具有多光譜遙感能力，具有識別地面各類目標的特殊功能。氣象衛星分為兩類：極地軌道衛星，即通過南北兩極軌道的衛星，軌道高度為 900 公裏，可以飛越地球的每壹個區域，能夠觀測到全球雲圖的變化。這種衛星的分辨率通常為 1 公裏；另壹種氣象衛星是地球靜止軌道衛星，它懸浮在赤道上空，固定在某壹區域，每天 24 小時觀測該區域的雲圖變化。目前世界上發射的 4000 多顆衛星中，大部分是軍用衛星，包括偵察衛星、導彈預警衛星、通信衛星、導航衛星和軍用氣象衛星等。在海灣戰爭中，美國在戰鬥中使用了 50 顆衛星。美國的 "大鳥 "高分辨率偵察衛星有兩種功能：壹種是拍攝地面目標的照片，並以膠卷的形式裝入回收箱發回地面；另壹種功能是以電視的形式直接向地面傳輸圖像，分辨率極高，可達 1 米。前蘇聯也有類似的系統，其技術水平與美國相當。
3.載人航天。載人航天是航天30年成就的重要組成部分，美國和前蘇聯競相研制載人飛船，主要是爭奪世界第壹。如第壹位上天的宇航員、第壹位上天的女宇航員、第壹位登上月球的宇航員、第壹位在太空停留時間最長的......，各種技術爭奇鬥艷。但載人航天的經濟效益是看不見的，主要影響是政治上的。目前已有 400 多人進入太空。相比之下，前蘇聯無論在進入太空的人數還是在太空停留的時間上都遙遙領先。競爭中，兩國還進行了技術合作，如美國的 "阿波羅 "飛船和蘇聯的 "聯盟 "飛船，1974 年在太空實現了對接。美國和前蘇聯的發展道路不同。蘇聯先發展載人燕尾服飛船，再發展軌道站，然後發展大型空間站。美國是先發展載人飛船，再發展航天飛機，不發展軌道站，而是進壹步發展大型永久性空間站。
4.空間環境探索。深空探測主要是對太陽系行星及其環境的探測，目前世界上已經發射了100多個深空探測器，有許多重大發現。從地球周圍來看，先後發現了地球周圍的內外輻射帶，了解了地磁場的分布、太陽系主要行星周圍的環境、大氣環、小衛星等。美國的 "旅行者 "號宇宙飛船攜帶著地球文明的各種象征，如人類語言的錄音，這些錄音可以保存幾萬年。這艘飛船正在前往銀河系探索宇宙的途中。前蘇聯曾利用月球車對月球進行考察，調查月球表面的狀況。航天技術30多年的發展，從開始運載火箭只能將幾十公斤的衛星送入太空到今天可以將幾百噸的衛星送入太空，衛星獲取信息、傳遞信息的能力也從早期的只有幾十種方式到現在的上萬種方式、衛星的壽命從早期只能在天上停留幾天到今天的幾年甚至十幾年，從早期宇航員只能繞地球壹圈到今天宇航員在太空工作壹年以上。從以上主要技術指標可以看出，它們都有了幾個量級的提升。相比之下，航天飛行的價格也大幅下降，現在通信衛星上每個信道的電話價格比以前下降了約 100 倍。由此可見，30 年來航天技術取得的成就是巨大的，當代航天技術的應用不僅體現在經濟和軍事建設上，而且已經深入到每個家庭和個人的生活中。
（二）空間技術的發展趨勢
1．運輸系統。航天大國都在追求更先進的運輸系統。關鍵是要降低成本，因此必須開發新的系統，重要的壹點是希望運載工具能夠多次使用。根據其起降方式，目前主要有三種：（l）垂直起飛和垂直降落。這是壹種單級火箭，可將衛星送上天空，然後完好無損地返回地面。火箭裝有 8 臺發動機，起飛時 8 臺發動機同時工作，返回著陸時用其中 4 臺發動機工作減速回收再利用。目前起飛設計重量為 463 噸，載荷重量為 4.5 噸。(2）垂直起飛和水平著陸。典型代表是美國現有的航天飛機。(3) 水平起飛、水平著陸，被稱為航天飛機。世界上有兩架這樣的飛機。壹種是單級進入軌道，將衛星送上天空再飛回來。其典型代表是美國的 "NASP "計劃，它主要以液氫為燃料，穿過大氣層時，利用大氣層內的空氣，然後加速進入軌道，再飛回地面。它的技術問題是由於飛機速度快，發動機燃燒室要以超音速燃燒工作，這還有待研究解決，造價也太高，需要100億美元。另壹種是德國研制的空天雙軌飛機，這種飛機是雙級的，而不是單級的。飛機飛到足夠的高度後，第壹級飛機分離，用第二級繼續飛行，優點是不需要超音速燃燒，技術復雜程度低於美國的單級飛機。雖然，世界各國都在開展新壹代運輸系統的研究，但在相當長的壹段時間內，主要還是依靠火箭。
2.發展人造衛星，不斷提高水平，擴大用途，提高效能。壹是發展大型衛星，把多種功能集成在壹起，二是小型衛星，用衛星群提供服務，有利於固定通信和移動通信業務的發展。美國摩托羅拉公司提出了 "銥星系統 "項目。它由 66 顆衛星組成全球網絡。個人電話通信可以在全球範圍內進行。目前，遙感衛星也出現了以小型衛星群構成網絡的趨勢，這樣便於及時觀測地面，不斷監測地面的變化。例如，由38顆衛星組成的遙感衛星系統計劃已經制定出來，用於監測地球環境和各種災害。
3.建立大型空間站。能否建立壹個繞地球不停運行的空間基地，是航天科學家關心的問題。這種基地不僅能為衛星對接提供場所，還能進行科學研究和生產。美國最早計劃設計 "自由 "空間站，長 170 米，重 200 噸，飛行軌道高度 400 公裏。前蘇聯希望建造 "和平二號 "空間站，重 400 噸，可提供 56 千瓦電力，跨度 100 多米，軌道高度 400 公裏。空間站的投資非常大，這給空間站計劃的實施造成了壹定的困難。例如，美國的 "自由 "空間站計劃壹開始用 80 億美元建造，後來增加到 300 億美元還不夠，要花費約 1000 億美元，無法進展。前蘇聯的情況也不容樂觀。最後，有關國家達成協議，聯手建造空間站。目前構想中的國際空間站長 110 米，寬 80 米，重 37 噸，太陽能電池板可提供 110 千瓦的電力。目前已有13個國家加入了共同建造空間站的計劃，整個計劃已於2002年完成，可容納6名宇航員工作。
4.太空探索。今後，深空探測必將取得更大的進展，主要表現在兩個方面：壹是對太陽系主要行星的探測；二是天文觀測。行星探測包括金星、木星、火星、水星等。在月球上建立基地的計劃始於下個世紀。科學家們對火星木星很感興趣，"伽利略 "木星探測器在 1994 年的 "木彗星碰撞 "中，觀測到了很多信息。木星與太陽系相似。它的周圍有許多小行星，科學家認為，對木星的研究可能有助於了解太陽系的起源和地球在太陽系中的位置。天文臺計劃可能會將幾個天文臺移上天空，哈勃望遠鏡就是其中之壹，它已經上天了，這可能會帶來有關宇宙結構的重大發現。哈勃望遠鏡升空後出現故障，由航天飛機上的宇航員修復，這被認為是航天史上的壹件大事。其他幾個天文臺，如紅外天文臺和宇宙背景輻射探測器也將升空，這對探索宇宙非常重要。其他科學實驗都圍繞著壹個非常重要的問題--微重力環境。衛星在天上飛，其離心力與地球引力相抵消，成為失重狀態，即微重力，為地球加速度的10-3或10-4，即地球加速度的萬分之壹。在這種環境下生產砷化鉀等特殊材料、制造生物制品和藥品，意義重大。因此，包括中國在內的許多國家都在開展微重力環境下的材料和生物學研究工作。
5.太空軍事化。冷戰時期，太空技術是花錢最多的領域之壹，如今規模小了很多，但還不止於此。除了各類衛星，美國在上世紀 80 年代初還制定了 SDI（星球大戰）計劃，這是由於美國和蘇聯都擁有超過 1 萬枚核彈頭，足以摧毀力量均衡的另壹方。但是，如果某國擁有在太空摧毀對方進攻性核彈的防禦能力，那麽這壹方的進攻力量就增強了。因此，美國總統提出了 "戰略防禦倡議"，即 SDI 計劃。該系統由三部分組成：壹是監視和跟蹤系統，用於跟蹤對方導彈的起飛和飛行；二是多次攔截對方導彈的系統；三是控制和指揮系統。這壹系統需要在太空部署 400 至 1000 顆衛星，耗資 7000 億美元，需要 20 至 30 年才能完成。當然，前蘇聯也有相應的計劃。冷戰結束後，特別是海灣戰爭後，美國認為自己也應該發展小規模的防禦系統，以應對其他地方的某種情況，該計劃被稱為 "戰區 "計劃。這表明，盡管冷戰已經結束，但太空軍事化仍然是壹個大問題。美國前總統裏根批準 "星球大戰 "系統的目的也是希望通過這壹計劃開發出大量新技術，使美國在科技領域處於領先地位。
1994年的伍德-科米撞擊事件讓很多人提出了這樣壹個問題：未來是否會發生小行星撞擊地球的災難？科學家認為，如果用足夠的能量和動力裝置使小行星遠離地球，使其軌道偏轉幾分鐘或幾度，就不會讓它撞擊地球。因此，太空軍事化技術也將得到發展，並將促進民用太空技術的研究和應用。短期內發展起來的空間站將無法承載太多人的工作和生活，人也將無法承受如此復雜的環境，如果發展智能機器人來開發太空，是壹個重要的發展趨勢。這種機器人完全按照地面指揮員想象的動作而進行太空操作。如果天上有壹臺投影儀或電視機（地面虛擬壹個天上的現實），只要地面上的人做什麽動作，上面就做什麽動作，而且可以同步，只是兩者之間有壹個很小的時間差。無論是國內還是國外，都在關註這項技術的發展，這項技術應用於地面情況復雜的環境條件下，也是非常有價值的。
（3）國際空間關系
過去30年發展起來的復雜的國際空間關系，將從兩個大國壟斷的時代轉變為多極競爭的時代。美俄也將自成體系，歐洲已形成體系，中國雖有壹定不足，但可成為獨立體系，印度的投入正在迅速增加。未來的國際太空關系可以概括為六個字：合作、競爭、對抗。有限的合作是可能的，如空間站的利用、深空探測、地球環境的監測和保護等。但在太空領域，通信衛星、資源衛星、導航衛星、運載火箭發射場等系統都有利害關系，只能競爭。而由於太空軍事需求的存在，大國競相發展太空軍事系統，於是國與國之間的太空技術潛伏著對抗。
III.中國的太空活動
1.運載火箭和衛星。中國從20世紀50年代末開始發展航天技術，建立了壹批實驗室，開展基礎研究。1965 年，中國開始從事人造衛星的研制，第壹顆人造衛星於 1970 年發射成功。它的重量為 173 公斤，是蘇聯第壹顆人造衛星的兩倍，美國人造衛星的 10 倍。星上裝有各種科學儀器，並能發出 "東方紅 "音樂。中國第壹顆人造衛星發射成功，衛星在軌道運行期間工作正常，這標誌著中國已進入航天時代。除了衛星，中國還在研發運載火箭，目前已研制出長征壹號、二號、三號、四號、長征二號捆綁式、長征三號甲等多種型號的運載火箭。其中，長征二號捆綁火箭開始設計用於發射運載能力為 8 噸的衛星。長征系列火箭除發射國內衛星外，還提供國際服務。
我國已發射的30多顆衛星中，有16顆為返回式，從1975年第壹顆衛星回收，到1992年，除1993年的壹顆沒有返回外，基本上回收率都是100%。5顆通信衛星為廣播、郵電、水利和軍事部門提供服務。第三類氣象衛星，如 "風雲壹號"。還有其他用於科學研究的衛星。
2、衛星應用。從上世紀80年代開始，我國衛星從試驗進入應用階段。而且衛星的應用發展較快，為經濟建設發揮了作用，它的應用範圍很廣，在各省、市、自治區的2 0多個部門都得到了利用。這些部門包括郵電、通信、電視廣播、教育、財政、農林、氣象、海洋、環境與資源、地質礦產、交通、水利電力、軍事等部門。衛星的利用產生了巨大的社會效益。例如，我國***有127萬沒有接受過正規師資培訓的中小學教師，通過衛星電視教育、培訓，原計劃2O年完成的任務，僅用了7年時間，就培訓完畢。僅此壹項，每年就為國家節約資金幾十億元。此外，全國有42所省級廣播電視大學和575所地區分校，10年來培養了100多萬名大學畢業生，培養成本僅為普通學校的1/3。目前，中國有 6000 條衛星千億國際登錄線路，國內將發展到數萬條。天上有 14 臺電視轉換器提供服務。利用衛星進行了資源調查，拍攝了許多地圖，包括美國大地衛星拍攝的地圖。北京、天津、山西唐山等主要經濟區和煤礦、黃河三角洲、陜北防護林、南沙群島等都進行了比較詳細的調查，繪制了各種專業地圖，特別是南沙群島有衛星，我們才繪制了自己繪制的地圖。在農林礦產方面，如首次調查了西藏的森林分布情況，1987 年大興安嶺大火，通過衛星跟蹤偵察，處理善後事宜，森林病蟲害的發現和消滅也是根據衛星偵察到的病蟲害發展規律進行的。氣象衛星在利用衛星精確觀測臺風、暴雨、洪水等方面做出了更大的貢獻。利用衛星進行空間環境的科學研究，除了正在進行的材料微重力試驗外，由於我國研制返回式衛星的工作做得比較早，所以這方面的工作走在了世界的前列，除了我國科學家已經做了200多次實驗外，國外的科學家也已經利用我國的返回式衛星開展了科學研究工作。
3、未來的航天活動。在過去的 30 年裏，中國在航天技術方面取得了卓越的成就，可以預見，未來中國的航天活動將繼續加強。由於經費有限，中國空間科學工作的重點將集中在幾個重大問題上。首先，在教育方面，全國還有兩億文盲，最終接受高等教育的只有百分之幾，這是我國的國情，完全進入正規大學是非常困難的，所以必須開展電視教育；其次，在通信方面，目前我國的通信交通非常擁堵，有 500 億元資金在銀行中轉，每筆款項的中轉時間是 6 到 7 天。如果有壹個衛星系統來調動全國的銀行，效率就會提高；三是預防自然災害。我國目前每年因各種災害造成的經濟損失達 500 億元，利用衛星可以起到積極的減災作用；四是資源探測。我國人口眾多，資源有限，依靠航天技術可以開發地球深部和海洋資源。因此，未來要發展大容量的通信廣播衛星、氣象衛星、資源衛星、減災衛星、導航定位衛星等。
從經濟意義上講，我國發展載人航天的必要性不大，但從政治意義上講，這項工作應該開展。包括載人飛船、空間站建設、大型運載火箭等等。這是空間科學事業的必由之路，但怎麽做，什麽時候開始做，現在還沒有確定，因為航天事業的投資和風險都很大，大規模開展，經濟上難以支撐。不過，我國也有自己的優勢，高技能勞動力便宜，成本低，在衛星的單件生產技術等工作上，我國科技人員力爭與歐洲、日本平起平坐。當前，還要解決好載人航天與無人航天的關系、國際合作與自力更生的關系。在國際合作方面，我們必須有自己的基礎和儲備。比如，我國第二代通信衛星本應在1993年完成計劃，但由於美國沒有按期兌現我們訂購的電子儀器，導致1994年第二代通信衛星飛上了天。
我國的航天技術正在持續、穩步地向前發展，我們的目標是努力探索和開發太空資源，為人類文明的進步做出我們應有的貢獻。