人类在热气球、飞艇和飞机等飞行器的帮助之下，飞上了蓝天；在卫星、空间探测器的帮助之下，更好地了解我们居住的地球以及宇宙空间。但是人类自己却没能实现飞入太空的梦想，更没能登上外星的土地。
不过，在载人飞船发展完善起来之后，人类逐步实现了征服太空的梦想。所谓的载人飞船，顾名思义就是人类通过航天器进入太空，在太空进行生活、工作、生产以及研究活动，并且返回地球。载人航天器形式多样，可以分为载人飞船、空间站和航天飞机。人类首次进入太空飞行、首次登月等活动都是通过载人飞船完成的。
在载人航天器方面，中国异军突起，取得了卓越的成就，已经成功发射了“神舟”系列载人飞船，成为了继前苏联（俄罗斯）、美国之后，世界上第三个有能力将人类送上太空的国家。
载人航天飞船的特点
载人航天飞船，从实质上说就是载人的卫星。和卫星相比，它的外形较简单，有球形、圆锥形等，但重量较大。卫星的外形则多种多样和不规则，重量比飞船轻许多。
载人航天飞船和卫星相同的系统，除结构、能源、姿态控制、温度控制外，还有遥控、遥测、通信、信标跟踪等无线电系统，以保证与地面的通信联络、控制指令的传递、遥测信息的传输、资料参数的传送等等。
载人航天飞船的特点是有人，因此就有与卫星不同的系统，包括应急营救、返回、生命保障等系统。具有交会、对接和机动飞行能力的载人航天飞船，一般还设有空间交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
例如，单就载人航天飞船需要返回地面来说，飞船的结构比一般不返回地球卫星复杂得多：首先要对付气动加热造成的烧蚀，还要对微流星和宇宙射线进行防护，等等。所谓气动加热，就是载人航天飞船开始返回时，由于离地高、速度大而具有相当大的动能和势能；在它进入大气层后，在空气阻力的作用下急剧减速，飞船能量的绝大部分都转化为热能，如果这些热量全部传导给飞船，完全可把飞船化为灰烬，这就是气动加热问题。载人飞船的结构设计必须解决这个问题。合理选择飞船返回舱的气动外形，可使它在返回大气层过程中所产生热量的80%左右扩散到四周的大气里，剩下20％左右的热量则必须采取可靠的防热措施加以解决。
将人类送入太空的载人飞船又如，载人飞船上的生命保障系统，是另一个十分重要的技术问题，它不仅复杂，而且必须绝对可靠。船舱要气密，舱内的温度和大气压力要适合人的生命需要，控制要求极高。在载人飞船中要造成一个与地球相似的微小气候，首先要模拟大气的混合比例，用灌装气体或电解供氧办法使航天员的座舱中氮占80％，氧占20％，保障每个航天员每天所需576~930克氧；而对他们每人每天呼出的约1000克二氧化碳，则采取用分子筛吸附的方法，控制其浓度不大于1％。调节飞船座舱温度湿度也十分重要。座舱的热源有1/3来自人体，通常每人每天大约产生313.5~627千焦，来自太阳辐射和各种电子仪器的热量也各占1/3。座舱除对壳体采取隔热措施外，还采用专门的热交换器把多余的热量吸收和辐射出去，使相对温度维持在18摄氏度~25摄氏度。人体每天呼吸和出汗，排出水分约1.5升，在座舱内形成水蒸气，故要采取冷凝和化学吸收的办法，使湿度控制在30%~70％。由于座舱狭小和密封，而人体代谢物达400多种，易造成舱室污染；在失重状态下，气体对流消失，热平衡难于维持，等等，都需要在飞船上很好解决。
载人航天飞船在航天飞行中，可研究各种特殊因素对人体的影响和相应的防护措施以及人在航天环境中长期生存所必需的条件和设备等问题。
在飞船急剧升空时，人体重量会相应增加而产生超重；在飞船返回地球时，必须制动，速度急剧降低，也会产生反方向的超重。飞船进入绕地轨道后，它就在某种程度上摆脱地球引力的作用，这时人体就失去重量，进入失重状态。超重和失重对人体各个器官都会产生生理影响。因此，载人航天飞船进入轨道飞行并安全返回地面，可以研究人在空间飞行过程中的反应和能力，研究航天员如何才能经得住起飞、轨道飞行以及返回大气层重力变化的影响。
在科学上应用载人航天飞船，可以进行生物、医学、天文、物理研究和天体观测，可以进行各种空间科学试验以及进行地球自然资源勘测等等。
目前，世界上发展载人航天飞船并完全掌握这种载人空间技术的国家，只有美国、俄罗斯和中国。但是，欧洲各国和日本正在积极准备发展载人航天飞船。
30年来，已经实现的载人航天计划有前苏联先后发展的“东方”号、“上升”号、“联盟”号以及“礼炮”号、“和平”号等载人空间计划；美国先后发展的“水星”、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”和航天飞机等载人空间计划。
知识点空间交会雷达
空间交会雷达是用以引导航天器在空间轨道上交会和对接的一种雷达。两个载人飞船处在不同的轨道上，飞船甲载有空间交会雷达和制导计算机，飞船乙（目标）载有（或不载）应答机。交会雷达的作用是捕获并跟踪目标，测出两飞船之间的距离、距离变化率和角度，输送给制导计算机和显示器。由计算机算出飞船甲进行交会运动的参数、进入转移轨道的最佳时间、射入点和速度变化修正量等，并在显示器上显示出来。航天员根据这些数据操纵飞船甲，使两飞船之间的距离和距离变化率趋近于零，以实现交会。
人类进入宇宙空间的必要措施
人类征服太空的过程中，不能永远留在自己密封的舱室中，需要经常出入开放空间。然而，人如何才能进入开放空间，这是发展空间在轨技术的重要方面。
宇宙空间对人来说，其环境是极为恶劣的：没有大气压力，更无氧气；阳光照射下的温度可高达120℃；夜晚，温度会降至-90℃，最低时竟可达-120℃。如果没有安全防护措施，在空间，人是一分钟也不能生存的。不要说温度极度变化使人无法适应，单就没有大气压力而言，人体内气体会急剧膨胀，氧气从肺、血液和组织中大量跑出来就可使人立即死亡。为保护人不受严酷的太空环境伤害，航天员必须穿上航天服进入开放空间。
航天服的主要功能是提供氧气、防止真空和温度急剧变化的伤害。从结构上，这种服装通常由5个层次组成：最外一层由耐高温和抗摩擦材料组成，其主要作用是保护服装的其余内层结构；第二层为隔热层，用5~7层涂铝的聚酯薄膜构成，薄膜之间用网状织物分割开，具有极佳的防辐射热性能；第三层为限制层，主要是限制第四层加压后的膨胀，保持服装舒适和合体，采用的材料是具有很高强度的尼龙织物；第四层是加压层，使用两面都涂有氯丁橡胶的尼龙织物做成，可防止服装内的加压气体向外泄漏，有良好的气密作用；第五层是贴身穿的液冷服，其结构是在连成一体的尼龙内衣裤上，固定许多用乙烯基衍生物做成的细管网，管内有冷却液循环，能排除人体代谢产生的热量。
航天服同时是一个小型的密封舱，除了服装以外，还包括头盔、手套、靴子和背包式生命保障系统。生命保障系统能提供纯氧并具有一定的氧压，还能清除人体呼出的二氧化碳，提供冷却水带走多余的代谢产生的热量，还有通讯装置，可保证身处开放空间的航天员在任何时候都能与地面测控中心取得联系。别看小小的航天服，它在技术上相当复杂而且应绝对可靠，否则航天员是不能来到开放的宇宙空间的。为做到绝对可靠，航天服上还安装微处理计算机检测设备，可对服装和生命保障系统不断实施检测并伴有检测指示，不仅能及时发现故障，还能告诉航天员采取措施，防止生命受伤害。
航天服内的气体压力通常做不到一个标准大气压，只能做到1/3个大气压。因为航天服加压后，压力愈高，服装硬度也愈大，不易弯曲，妨碍关节活动，所以一直采用低压。航天员穿上这种航天服，如果马上离开空间站或航天飞机进入开放的宇宙空间，压在航天员身体表面的大气压等于航天服气压。航天员身上的压力从空间站或航天飞机舱内一个大气压突然降到1/3个大气压，原先血液中的氮气就会变成气泡从血液中跑出来。这种小气泡在身体血管里到处乱窜，一旦堵塞脑血管，航天员就会瘫痪甚至死亡。这就是所谓的减压病。
为了防止航天员得减压病，航天员穿上航天服后，还不能马上进入开放空间，而需先来一个吸氧排氮过程，这个不可缺少的过程称为气压顺化。具体做法是这样的：航天员在离开空间站之前，先要走进空间站内特设的叫做气闸舱的小舱室，穿上航天服。一边慢慢减低气闸舱内空气压力，一边给航天员吸纯氧气，促使血液中的氮气慢慢排掉，这个过程通常要历时3.5小时。
较早时候，航天员在开放空间的时间不长。现在，由于航天服不断改进，供氧和消二氧化碳水平的提高，航天员在宇宙开放空间停留时间可长达约7小时。
最近又出现一种新型航天服，它内部的压力可以达到0.54个大气压，几乎可以不用担心航天员会得减压病。当然，由于要承受较高压力，航天服的重量增加了。研制新的航天服，原则上是要在保证航天员穿着航天服不发生减压病的前提下，尽可能采用低压制度，以便让航天员能做必要的活动和防止过度疲劳。
知识点标准大气压
标准大气压，是压强的单位，是指在标准大气条件下海平面的气压，其值为101.325千帕。标准大气压值的规定，是随着科学技术的发展，经过几次变化的。最初规定在摄氏温度0℃、纬度45°、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压，其值大约相当于760毫米汞柱高。后来发现，在这个条件下的大气压强值并不稳定，它受风力、温度等条件的影响而变化。于是就规定760毫米汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现760毫米汞柱高的压强值也是不稳定的，汞的密度大小受温度的影响而发生变化。
为了确保标准大气压是一个定值，1954年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值为101.325千帕。
载人航天飞船打开了宇宙之门
发展载人航天飞船并把人送上绕地球的轨道，然后安全返回地面，是一项极其复杂的系统工程。首先，要发展一种能携带载人飞船的运载火箭，它应有足够大的推力，保证把飞船送入地球轨道；第二，要发展飞船上航天员的生命保障系统，并经过检验证明完全可靠；第三，飞船返回舱的返回系统应保证航天员能安全返回地面，而且落点要准确；第四，载人航天飞船的发射、控制、跟踪和回收等所有环节和连续过程都要高度可靠。
与此同时，要对航天员进行严格训练并达到能适应飞船上升入轨、轨道飞行和返回地面时的特殊环境。还要进行大量的有关试验，包括各种地面试验、无人飞船的模拟试验、用动物进行宇航条件下的医学试验等，以确保首次载人航天飞行的安全与成功。
例如，在尤里·加加林打开通向宇宙的大门之前，前苏联曾用各种生物火箭射离地球110~450千米高度，共进行了31次动物飞行试验，用卫星进行了7次带有动物及生物培养试验的太空飞行。这都是为载人航天飞行作准备。
又如，为了挑选航天员，医学家们走遍全苏联，从3000名候选人中，以最严格的标准筛选出20名作为培训对象，而最后只有6名成为首次太空飞行的预备队员。他们每个人在特殊的实验室和飞机上经历了4~5次失重训练、95次以测试承受超重的适应能力的离心机实验、40多次跳伞试验。为了飞向宇宙，人类作出的努力是小心谨慎的，但代价是巨大的。
在发射第一艘载人飞船之前，又先后多次发射卫星式飞船作为载人飞船的先驱。1960年5月15日发射第一艘“东方”号不载人飞船，目的是验证姿态控制系统和着陆返回舱的分离系统，结果，“东方”号飞船不仅没有返回，反而被抛向更高的地球轨道。7月23日，再次发射又因火箭出故障而失败。8月19日第三次发射获得成功，这次发射的卫星式飞船搭载了两只名字叫贝尔卡和斯特来卡的狗、两只长尾巴大鼠、28只耗子和一窝果蝇，这些“乘客”经轨道飞行后都安全返回地面。但是生物医学家们发现，在飞船绕地进入第四圈时，有一只狗严重呕吐，他们对此极为不安。由于这一点，不得不决定在第一次载人飞行时，飞船只绕地球飞行一圈，然后立即返回，这是为了对航天员的安全负责。12月1日，又一艘搭载动物的“东方”号飞船发射入轨，在返回时因制动系统故障而失败。三星期后的又一次发射因火箭第三级故障再遭挫折。然而，无论是成功还是失败，都是人类通向宇宙道路上的进步。
