20世紀初-太空探索之理論基礎
美國工程師戈達德
戈達德在1921年9月開始使用液氧和液體燃料火箭來試驗,並在1923年11月測試第一個液體燃料發動機。它有一個圓柱形的燃燒室,利用噴射氣流來混合及霧化液氧與汽油。
1925年12月6日,他測試簡單的回壓系統。證明液體燃料火箭是可行的。
1926年3月16日,戈達德在麻薩諸塞州奧本發射了首枚液體燃料火箭,它被稱為「尼爾」,僅飛行了2.5秒,高度達到41英尺,在184英尺以外的甘藍菜菜園墜落。這次發射地點(Goddard Rocket Launching Site)後來成為了美國政府官方指定的國家歷史地標(National Historic Landmark)。
V2火箭
V2火箭是由德國在二間研發的世界首枚長程彈道飛彈,其技術源於1925年的火箭研究,並由馮.勞恩領導完成。它使用液體燃料,能突破因素並飛至太空邊緣。
1944年6月20日,德軍V-2火箭試射,成功穿越電離層中的卡門線,因此有人認為它是人類歷史上第一個飛行至太空的人造物體,因此可以算是世界上第一個太空飛行器。儘管作為武器破壞有限,V2的設計成為戰後美蘇太空發展的基礎,對現代火箭技術有深遠影響。
資料來源:
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/V-2%E7%81%AB%E7%AE%AD
冷戰時期-太空競賽
史普尼克1號
蘇聯發射史普尼克1號(Sputik 1),是第一顆進入行星軌道的人造衛星。於1957年10月4日自蘇聯拜科努爾太空中心發射升空。
史普尼克1號升空有助研究高空地球大氣層的密度,並為於電離層作無線電波傳遞提供原始的資料。
同年4月12日,蘇聯的尤里.加加林(Yuri Gagarin),蘇聯空軍太空人,蘇聯紅軍上校飛行員,成為第一位進入太空的人。
1958年初,史普尼克1號失去動力,脫離其軌道並墜入大氣層,在它一生中,共繞地球運轉了六千萬公里。
美國太空總署(NASA)
1958年7月29日 美國太空總署(NASA)成立,成為太空計畫與科學研究的一大助力。
同年,美國的艾倫.謝帕德(Alan Shepard)是一位美國太空人、海軍航空兵、試飛員,也是一位商人,是繼尤里·加加林之後第二位在太空飛行的美國人。
人類第一次成功登月
1969年美國的阿波羅11號成功登月,尼爾.阿姆斯壯(Neil Armstrong)成為第一個踏上月球的人。
阿波羅13號
阿波羅13號是美國阿波羅計劃中的第三次登月任務。
4月11日19:13:00,它帶着3名太空人從美國升空,他們是阿波羅13號指令長-吉姆.洛弗爾(James A. Lovell)、指令艙駕駛員-傑克.斯威格特(Jack L. Swigert)和登月艙駕駛員弗萊德.海斯(Fred W. Haise)。
氧氣瓶的壓力傳感器似乎在升空前有故障,在服務艙的氧氣罐內數字有異常,某條電線外露在純氧之中。地面中心對此回應,啟動罐內攪拌風扇。確保罐內氣流和溫度更均勻,壓力讀數更準確。
結果在任務執行第55小時54分,太空人按下搞動機搞拌氧氣罐約60秒後發生爆炸,太空人聽到「巨響」,同時電力顯著波動。斯威格特在26秒後匯報:「休士頓,我們遇上麻煩了。」,此句在後來廣為流傳。
氧氣罐爆炸導致氧氣流失、電力流失,整個登月任務已告失敗。但地面中心沒有放棄,努力希望三名太空人回來。氧氣供應與二氧化碳濃度的問題成功解決,取而代之的是電力嚴重不足。最終,三名太空人決定使用登月艙作逃生工具。
1970年4月17日,阿波羅13號載着三名太空人奇蹟似的成功返回地球。登月任務需然失敗,但拯救太空人的任務卻無比成功。
世界第一個太空站
禮炮1號,編號DOS-1,是前蘇聯首個太空站,也是歷史上第一個太空站,於1971年4月19日發射升空蘇聯發射禮炮1號(Salyut 1),為禮炮計畫的一部份。
蘇聯曾想藉由聯盟10號與聯盟11號與太空站對接,不過前者由與接駁問題,提早返回地球。後者則讓太空人在太空站內逗留了23天。可惜,在聯盟11號返回地球的時候,返回艙的均壓均衡閥過早開啟,3位太空人因此而身亡。後來禮炮1號於1971年10月11日再入大氣層時燒毀。
1970-1990年代-太空科技進步與合作
哥倫比亞號(Columbia)與其災難
美國國家航空暨太空總署(NASA)所屬的太空梭之一,為第一架可重複使用的太空梭。於1981年4月12日首次執行任務,開啟了NASA的太空梭計畫。
哥倫比亞號在2003年2月1日,在執行第28次任務時,在重返大氣層的過程中與控制中心失去聯繫,隨即確認在德克薩斯州上空爆炸解體,機上7名太空人全數罹難,該事故是美國太空梭計畫中的兩次重大事故繼挑戰者號太空梭災難後的第二次。
哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)
哈伯太空望遠鏡於1990年由NASA與歐洲太空總署(ESA)合作發射,是第一座部署在地球大氣層之外的光學太空望遠鏡。
它繞地球運行,能夠避開大氣干擾,拍攝到極為清晰的宇宙影像。哈伯的觀測涵蓋了從行星、星雲到遙遠星系的各種天體,對天文學的發展產生了深遠的影響,例如協助測量宇宙的年齡、觀察黑洞,以及見證星系的演化。即使經歷多次維修與升級,它至今仍是天文研究中不可或缺的工具之一 。
國際太空站(ISS)
國際太空站是美國、俄羅斯、歐洲、日本等多國合作合作建造與運營的大型太空實驗室,自1998年開始組裝,至今仍在持續運作中。它圍繞地球飛行的高度約為400公里,平均每90分鐘繞行地球一圈。ISS是人類在太空中最長期的居住基地,由美國NASA、俄羅斯Roscosmos、歐洲太空總署(ESA)、日本JAXA和加拿大CSA等國際機構合作管理。
太空站不只是進行各種太空實驗的平台,還是太空人生活、訓練和測試未來深空任務(如前往火星)的關鍵據點。
21世紀-私人太空與深空探索
第一位自費進入太空的太空遊客
美國企業家丹尼斯.蒂托(Dennis Tito),是一位富商兼科學家。在一家美俄合資私人公司MirCorp主導的計劃中,蒂托被俄羅斯太空局接納為候選太空人。
在2001年4月28日,蒂托登上旅程。旅程共花費7日22小時4分,圍繞地球共128次。蒂托在太空船中進行很多科學實驗。據他本人說這對他的公司及事業很有幫助。雖然他的好友認為只值一千二百萬美元,這次旅程仍然花費了近兩千萬美元。
資料來源:
https://spaceadventures.com/dennis-tito/
SpaceX龍飛船(Dragon)
天龍號太空船(SpaceX Dragon,中國大陸、香港譯為龍飛船),台灣又譯為飛龍號太空船,是由SpaceX公司開發的宇宙飛船,是第一款由私人企業開發並發射進入低地軌道並返回地球的宇宙飛船,也是首款為國際太空站進行貨運補給的私人航太企業宇宙飛船。
第一代天龍號太空船最後一次於2020年3月7日發射,成功完成SpaceX CRS-20任務,向國際太空站補充物資。天龍飛船可重複使用、搭載自動對接技術,是現代太空探索的重要一步。
資料來源:
https://starwalk.space/zh-Hant/news/crew-dragon-second-operational-flight
嫦娥四號
嫦娥四號(Chang’e-4)於2018年12月由中國國家航天局(CNSA)於2018年12月,並於2019年1月成功在月球背面著陸,成為人類歷史上首個登陸月球背面的探測器。
嫦娥四號由著陸器與玉兔二號月球車組成,其任務包括地質探測、表面成分分析、低頻射電天文觀測等。這次任務不僅展示了中國在深空探測上的技術實力,也為了解月球背面的地形、結構與演化提供了寶貴數據。
資料來源:
https://reurl.cc/5KbRey
NASA阿提米斯計畫(Artemis)
阿提米斯計畫(Artemis Program)是美國太空總署(NASA)主導的一項重返月球的太空探索任務,目標是在2020年代將人類再次送上月球表面,並最終推進前往火星的探索。
這項計畫是繼阿波羅計畫之後最大規模的載人探月行動,並計劃於2025年左右登陸首位女性與有色人種太空人。阿提米斯計畫的關鍵組件包括:
太空發射系統(SLS):NASA目前最強大的火箭,用來發射太空船。
獵戶座太空船(Orion):載人太空艙,負責運送太空人至月球軌道。
月球門戶站(Lunar Gateway):未來建立於月球軌道的太空站,將作為前往月球表面和火星的中繼站。
登月系統(HLS):包含 SpaceX 的星艦(Starship),負責將太空人從月球軌道送至月球表面。