宇宙探测器的电源，一直是困扰科学家们的一个难题，因为如果电源设备太大，就会大大增加火箭推力的负担；如果设备太小，用不了多久，电能耗尽，探测器就无法正常工作了。人们对空间电源的性能要求是很高的：一是寿命要长，要能够长期有效地工作，不可间断；二是重量要轻，宇宙探测器上哪怕增加1千克重量，都要严格控制；三是电源装置必须结实、牢固、可靠，能够经受火箭飞行时巨大冲力的严峻考验。另外，还要绝对安全，不会因各种意外造成严重的放射性污染。美国的空间电源研究一直走在世界的前列。他们最早研制出用于人造卫星的新型的、最紧凑的放射性同位素发电装置。这个装置仅有2千克重，体积比足球还小，可是它能够在九个半月左右的时间内发出116千瓦∕时电能，相当于318千克的镍—镉电池所发出的电能，这就是著名的SNAP系统。现在研制的SNAP系统有两种类型，一种类型的电能是由小型的核反应堆产生的，另一种类型的电能是由某些放射性同位素的蜕变产生的，人们称之为放射性同位素电池。
放射性同位素电池的结构非常坚固、紧凑。电池最外面的一层是一个金属壳，用以容纳里面的各种部件；第二层是辐射防护层，可防止射线对人体的伤害；第三部分是换能部件，其中的热电转换器能把放射性同位素蜕变时产生的能量转变成电能。位于电池正中的是热源，即放射性同位素“燃料”。放射性同位素发电装置的工作原理是，当它工作时，同位素蜕变放射出来的全部粒子与热源内的原子碰撞，从而使这些原子的运动速度加快，由动能转变为热能，结果使热源温度迅速升高，通过热电转换器再将热能变成电。还有些科学家将目光转向地球以外的空间。太阳能发电在地球上已经被广泛应用。而在没有大气遮挡的外层空间，太阳能更是取之不尽、用之不竭的能量来源。只要在卫星的表面覆盖上太阳能电池板，其产生的电能就足以保证卫星的正常工作。据科学家计算，同样面积的太阳能电池板，在卫星上所发的电量，超过在地面上所发电量的10倍以上。这是由于射向地面的太阳辐射能被地球厚厚的大气层吸收、反射和散射掉相当部分的缘故。
在此基础上，人们又产生了更大胆的设想：建一个太阳能空间电站，用微波将电能从太空中传送回地面。美国科学家设计的发电卫星长6千米，宽3千米，功率为500万千瓦，发电量相当于5个地面核电站。它利用微波输电系统向地面输送电能。地面接收天线接收到微波后，通过一个整流装置，把微波变成直流电或交流电。微波通过大气传播损耗很小，据测算，在良好的气候条件下，其能量损失不足2％。
日本1994年完成了一颗小型太空发电卫星的模型制造，它的形状为等边三棱柱，每边长336米，高303米，重240吨，三棱柱有两面贴有薄膜状的太阳能电池板，另一面装有向地面输送电能的天线。该发电卫星在赤道上空的轨道上运行，输出功率为1万千瓦。
舱外活动设计是什么样的
随着载人航天技术的发展，航天员只停留在舱内早已无法满足科学实验、组装和维修的需求，航天员进行舱外活动已经成为现代载人航天的必备功能。舱外活动使航天员的活动范围从狭小的舱内扩大到了宽阔的航天器周围的太空，扩展了航天员的工作范围，丰富了航天员的工作内容，是载人航天获得迅速发展的重要因素。航天员的舱外活动拓展了科学实验空间，有效地增强了航天器的应用效率。
吸氧排氮。在地面环境中，我们人身体表面承受的大气压力的总和约为2万千克，身体的组织结构和所有的脏器都已经适应这种压力。当环境压力降低到一定程度时，溶解在体内血液和组织中的气体就游离出来，在血液和组织中聚集成气泡。氧气是我们身体所需要的，而氮气气泡则会在血管中成为气栓堵塞血管，出现减压病，危及航天员生命。舱外航天服为低压航天服。为了防止航天员出舱活动时出现减压病，在出舱前，要将身体内的氮降低到一定程度。采用的办法是：吸纯氧置换出身体内的氮，使存留在身体里的氮减少到不会影响航天员身体健康的程度。这个过程称为“吸氧排氮”，大约需要3小时。
出舱。在太空，航天员出舱不能像在地面那样开启舱门就出舱，否则不但舱内的气体会迅速泄光，而且在快速流动的气流作用下，航天员也会像炮弹一样被“发射”到太空中。航天员出舱，必须要有一个过渡过程，这个过渡过程在过渡舱内进行。过渡舱将舱内的气体与外界环境隔绝，起到闸门的作用，也称为“气闸舱”。气闸舱有两个舱门，一个与座舱相通，另一个通往太空。航天员穿好舱外航天服后先进入气闸舱，将气闸舱与座舱间的舱门关闭，再将气闸舱内的空气抽空，然后开启气闸舱通往太空的舱门，航天员即可以出舱活动。航天员舱外活动完毕，先返回气闸舱，关闭气闸舱通往太空的舱门，再将气闸舱内复压，当气闸舱内空气压力与座舱内压力一致时，开启气闸舱通往座舱的舱门，航天员便可返回到座舱。当航天员进行舱外活动时，地面控制中心和航天器上的航天员对其进行监视和指导，发现异常情况，通知航天员立即返回舱内。
太空机动装置。舱外活动的航天员使用机动装置来扩大活动范围。机动装置安装在航天服生命保障背包上，使用转动和平移控制器，控制不同方向的喷管工作从而产生控制力或控制力矩，使航天员能够精确地控制自己的活动，以便进行结构展开、部件组装、设备维修和有效载荷回收等工作。航天飞机舱外活动机动装置使用的推进介质，是高压贮存的无污染氮气，使用完后，可以从轨道器上再填充。
舱外航天服机动装置。这是目前使用的航天飞机航天员舱外航天服机动装置，较初的机动装置更为轻便。在航天飞机上初期使用的带机动装置的舱外航天服，这种机动装置可长期使用。
气闸舱。载人航天器上的气闸舱虽然有大小、复杂程度的区别，但基本功能和基本结构是一样的。航天飞机气闸舱是一种比较典型的气闸舱。航天飞机气闸舱设置在中舱，直径16米，长21米，两端各有一个直径1米的D形舱口，通过直径为091米，每个舱口有一个密封舱门。气闸舱容积为42立方米，可容纳两名身着全套舱外航天服的航天员。
宇航服是什么样的
太空是一个真空、失重的环境。人在这种环境中要生存下去，就必须有特殊的保护，就得穿上宇航服。太空中温度变化非常大。如在月球上，当太阳光照射到时，温度会上升到127℃；太阳光照射不到时，又会下降到－183℃。宇航服就得适应这种变化。外层空间有很多太空垃圾和陨石，万一击中宇宙飞船，就会产生灾难性后果，这时需要宇航服来保护宇航员的安全。因此，宇航服是用特殊的金属纤维和特种混纺布制成的，非常坚韧，表面呈乳白色，以利于反射阳光。宇航服通常由通风层、气密层、保暖层等多层组成，是一个小的密封系统。另外还有手套和靴子，以保护手和脚。头部有头盔，有两层遮阳罩。宇航员到飞船舱外活动时，还得背着舱外机动装置和小型推进器。这样，宇航员就能在舱外行动自如了。
如何保障航天员安全
发射场采取了许多保证航天员安全的措施确保航天员安全起飞，主要有：避免航天员所接触的设施设备出现不利于航天员安全的环境；对发射场内各个有关场所、环境和航天器进行安全监视和监测；选择有利于安全飞行的天气实施飞行；一旦出现不利于航天员安全的事件，使航天员迅速离开事件源。
安全监测。在发射区对可能造成航天员不安全的因素进行监测，安全监测项目主要包括推进剂和有毒物质的泄漏、着火、静电场、辐射源、雷暴和闪电等。航天员进舱后，地面指挥控制系统对运载火箭和航天器进行实时监测，实时了解运载火箭和航天器各系统的工作情况、测试结果和航天员的状态，并与航天员保持通话。
设施设备保障。专用车辆：航天员乘坐符合卫生要求的专用车辆从住处前往发射工位，确保途中的安全性。设置航天员专用走廊：在发射区勤务塔架上专门设置供航天员通行的封闭式走廊，航天员通过此专用走廊直接到达航天器舱门，进入座舱。消毒：对航天员进行隔离和体检，对航天服、更衣室、专用车辆等航天员接触的设施设备消毒。发用前，对航天器密封舱、舱载设备外表面和航天员通道进行清洁消毒。
紧急撤离和逃逸。当运载火箭、载人航天器或发射场设施、设备发生具有一定危险性的故障时，即采取紧急撤离措施，航天员快速出舱，并通过电梯或专用设备(滑车或滑道)撤离至远离发射工位的地面或地下安全地带。当出现危及航天员生命安全的重大故障时，启动逃逸系统，将乘坐航天员的座舱迅速脱离故障源，确保航天员生命安全。
天气选择。天气选择包括地面天气选择和太空天气选择。地面天气对载人航天器的约束是，当发射场区上空有雷电时，不实施发射。太空天气指的是太阳表面耀斑、太阳风，地球磁层、电离层和热层的状态。它可影响天基的和地基的技术系统的运行和可靠性，危及航天员的健康和生命。载人航天器发射和运行要尽量避开太阳耀斑爆发最强烈的时段。
各国对成为航天员的条件有何不同
航天员包括驾驶员、任务专家、载荷专家。航天员分职业和非职业两大类。职业航天员指专门从事航天飞行工作的航天员。美国职业航天员有指令长、驾驶员、任务专家。俄罗斯则分为指令长、驾驶员和随船工程师。非职业航天员主要是载荷专家，指专门从事某项科学研究和实验的科学家航天员，他们平时以原职业为主，兼顾航天飞行工作。最近又出现了“游客”类航天员，属于到太空观光旅游性质。年龄：俄罗斯不超过45岁，中国不超过35岁。身高：美国16米至19米，俄罗斯不超过175米，中国160米至172米。体重：一般不超过70千克。载荷专家航天员年龄条件有所放宽(美国为不超过60岁)。
航天员要接受哪些训练
职业航天员训练一般需要3至4年，载荷专家一般需要两年半时间。航天员的训练内容分为基础理论知识学习、体质体能训练、环境耐受训练、前庭功能训练、心理训练、飞行训练、任务训练、生活训练、生存训练和应急训练等。学习的主要课程有航天器飞行原理、载人航天器和运载火箭、地球生态监控基础、航天气象学、航天农业和生态学、航天工业基础。
体质体能训练。体质体能训练的目的是增进航天员的身体健康，提高其运动的协调性和空间定向能力，培养其勇敢的品质，增强其情绪的稳定性、身体的力量性、灵活性和刻苦耐劳的精神，从而提高航天员的身体素质和工作效能。主要训练方式是通过田径、游泳、体操、球类等活动，以提高其力量、耐力、速度、反应、柔韧性、灵活性、协调性、平衡能力。其中，自携式水中呼吸器潜水训练不但能够提高体质，还有助于航天员完成出舱活动训练。
环境耐受训练。在正常的上升段飞行、运行段飞行、返回段飞行中，以及在舱外活动等特殊工作中，航天员要经历各种复杂的环境。在出现应急情况时，航天员也可能遇到比较严重的非正常环境。航天员需要进行这些环境训练，以提高对这些环境的耐受能力。
前庭功能训练。失重能够导致许多航天员出现太空运动病。这是因为身体维持平衡和确定身体方位的众多感觉器官，特别是眼睛、内耳前庭器官不适应失重环境造成的。研究证明太空运动病与前庭器官功能有密切关系。因此，航天员需要进行前庭功能训练，以减少太空运动病的发生。训练包括：产生视动刺激；旋转球屋——球屋内壁涂以色彩(或以投影仪打出图像，航天员置于其内，球屋旋转，航天员旋转)；倾斜和平移设备——在房间的四壁和天花板上涂以黑白相间的条纹，航天员固定于房间内平台上，平台可以进行倾斜和平移运动，以此诱发内耳失重感觉。
飞行训练在载人航天器飞行训练中，航天员要学习航天器的组成和性能，特别是要学习当某一系统发生故障时，如何发现、检查和排除。要学习各种操作技能，包括起飞前进舱、上升段飞行、太空飞行、返回制动、再入大气层、着陆的全过程。航天员要学会使用各种训练器、模拟器。其中，综合性的飞行模拟器是全任务模拟器，它由真实座舱、外景显示模拟、计算机、操作台和辅助设备组成。
任务训练。任务训练是指对航天员在太空期间所要完成的任务进行训练，是航天员在被赋予航天任务后，根据特定任务需要进行的特定训练，每次飞行都会因任务的不同而有所不同。如太空行走训练，组装太空站部件训练，维修航天器(如维修哈勃太空望远镜)训练，科学实验训练，对地观测训练，太空站维修训练(如和平号太空站数次维修)，登月任务的月面行走训练、驾驶月球车训练、安放科学实验设备训练、采集样品训练等。
生存训练。航天员的生存训练是指由于航天器故障或航天员健康原因，应急返回至着陆场以外地区时的生存训练，即野外自然环境生存训练。野外自然环境包括：寒区、冻土带，沙漠、干旱炎热地区，海洋或其他水域，山区，森林。寒区、冻土带的生存训练内容主要是防寒和保暖。航天员利用航天器作为防寒间，穿上防寒服，用降落伞包裹航天器以减少散热。如果外界气温很低，航天员应该出舱，建立防寒棚，并以篝火取暖，视情况增加身体的活动量。沙漠、干旱炎热地区生存训练内容主要是防高温造成身体脱水。主要措施是减少阳光的照射。利用航天器、降落伞、帐篷减少阳光和热风对身体的加温，活动尽量在傍晚和凌晨进行。航天员还需要进行海上生存和救生训练。海洋或其他水域生存训练主要内容是防止溺水、缺水、体热散失及有害生物的侵袭。返回航天器都是可以在水面上飘浮的，一般情况下航天员不出舱。如果海浪很大，航天器进水，航天员必须出舱，则身着防寒服、抗浸服出舱，这套服装可以保证航天员在海水中很长时间无恙。航天员还要学习使用信号枪、烟雾信号器和反光镜等救生器材。
