世界首次载人航天飞行历史性突破

弹道火箭、运载火箭以及人造卫星相继取得成功，不仅为航天的应用化开辟了道路，也使载人航天技术很快发展成熟。事实上，苏联早在1956年11月就开始了载人太空飞行的初步规划工作，其中包括载人登月飞行。科罗廖夫在设计第一枚洲际弹道火箭及卫星号运载火箭的过程中，起飞推力很大和留有较大的余量就是为了载人航天做准备。因此，苏联用于载人航天的第一种运载火箭东方号大致就是在卫星火箭基础上加装第三级构成的，其他改进只是换装推力更大的发动机。这些具有预见性的超前设计先是苏联最先取得成功的原因之一。

在载人航天飞行中，苏联解决了许多重要的问题。从发动机技术来说，苏联与美国有一定差距。但苏联人采取了绕开技术难关、以目标作为着眼点的技术策略。具体来说，就是以发动机并联和捆绑技术实现运载火箭大推力、高运载能力的目标。这样可以避免在研制大推力发动机上花更多时间。这种策略被证明是行之有效的。其二，苏联曾利用探空火箭大量进行生物和小动物的高空实验，取得了初步成果。苏联第二颗人造卫星或许就是失重反映最好的验证了。试验表明失重对大动物产生的影响并不是很大，这次的成功增强了人们对载人飞行的信心。其三，是太阳辐射和微流星对宇宙飞船和宇航员的影响。这方面的影响也是利用探空火箭取得的。经过大量实验证明，微流星的数量、密集度和大小并不像过去人们想象的那么严重，防护措施也不必要那么复杂，宇宙线和太阳辐射也可以通过特定的防护措施加以屏蔽。

从1958年开始，苏联载人航天飞行的研究工作正式推开。到1958年8月，不同方案的可行性研究先后完成。经过一番深入讨论，科罗廖夫最后决定直接进行载人轨道飞行。苏联第一艘载人飞船被命名为东方号。科罗廖夫主张东方号外形采用球形结构。他认为，“球形能够容纳下宇航员座舱和他返回地面用的降落伞。而且在一定的外形尺寸条件下，球形结构的内部容积最大。另外，球形结构还有明显的象征意义。”（李成智，1997）216而从技术上来说，球形结构有着关键性的意义，即这种结构有利于减少再入时气动热流的不利影响，而且有利于在各种速度下保持稳定。在解决再入防热问题上，东方号飞船基本上沿用了弹道火箭的再入防热技术。1959年初，第一艘载人飞船开始实际设计。与此同时，飞船各系统的设计也在分头进行，包括高度控制、通信、轨道转移等。1959年底，飞船的设计工作全部结束。

东方号飞船由两部分组成，上端是球形座舱，直径2.3米，重2.5吨，座舱外部有两根遥控天线和顶端安装的通信天线，通信天线下端是一个小型通信电子设备舱。座舱侧旁有一个观察窗和一个弹射窗，内部除装有生命保障系统和食物外，还有一台电视摄像机，一个光学定向装置，一个宇航员观测装置和宇航员应答装置，宇航员按设计一直躺在弹射座椅上，生命保障系统可供宇航员生存10昼夜。飞船下端是仪器舱，呈圆台圆锥结合体，最大直径2.43米，高2.25米，重2.27吨。在紧靠宇航员舱处有18个球形高压氮气和氧气瓶，用以为宇航员提供尽可能类似地面的大气环境。气瓶下面是圆台形仪器舱，它的侧面有3根鞭状天线，再往下则是反推发动机和内部推进剂贮箱。底端还有两个通信天线。反推火箭用于飞船再入前变轨控制，发动机采用硝酸和苯胺作为推进剂，推力15.8千牛。这个系统能把飞船速度减到155米/秒。为简单起见，末级火箭和整个飞船是一同进入轨道的，因此轨道上飞船总长达7.35米（顾诵芬等，2000）。

在1959年5月22日的政府决议之后，苏联就开始进行实施载人宇宙飞船发射的准备工作。1960年5月15日实现了在“东方”项目下的苏联的首次试验性飞行。“东方”号运载火箭（8K72）从第一发射平台拔地而起，将第一个飞船—卫星送入地球轨道。到同年底，共计进行了4次发射，其中还携带了小狗。仅仅第三次发射就取得了全面的成功，小狗别尔卡和斯特列尔卡顺利返回地面。

1961年三月底，参与首次载人航空发射的所有设备的准备工作宣告完毕。在3月9日和25日成功地完成携带假人和小狗的飞船的两次控制发射后，开始进行载人飞船发射的直接准备工作。在国家委员会采纳了于1961年4月12日发射第一艘载人航天飞船发射以及第一个宇航员人选后，飞船和运载火箭的准备工作严格按照进度实施。根据决议，第一次飞行任务由加加林担任，如果临时状况不佳则有季托夫接替。

1961年4月12日，莫斯科时间9时07分，“东方”运载火箭（8K72）从第五科研试验发射场的第一发射系统上徐徐升空，将苏联本国的“东方号”宇宙飞船和第一个宇航员送上地球轨道。由于这是第一次载人飞行，加加林在整个飞行过程中不需要进行任何操纵动作。另外，着陆过程比较复杂，最后加加林的落地点与预计点相差甚远。但这次飞行的意义却是极为伟大的。它实现了人类千百年来登天飞行的理想，把世纪初伟大的航天先驱者的理想变成了现实。(www.xing528.com)

世界上第一名宇航员加加林的绕地飞行不仅有着重要的科学意义，还有深远的政治意义。从科学上而言，它证明了人类在短时间失重状态下完全可以正常生活。在医学实验上特别是人在轨道飞行期间的反应和适应性方面取得了重要成果，为新一轮载人太空飞行积累了丰富的经验。从政治方面而言，苏联在载人飞行这一重要领域又一次击败了美国。

继加加林之后，东方号飞船又进行了5次载人轨道飞行。乘坐它飞入太空的宇航员还有季托夫、尼古拉耶夫、比耶科夫斯基以及世界上第一位女宇航员捷列什科娃。作为人类历史上第一个成功的载人轨道飞行计划，东方号取得了很多重大的历史成就，保持了多项留空时间记录。由于飞船的限制及其他原因，东方号没有取得很多的科学研究成果，但在医学实验上，特别是人在轨道飞行期间的反应和适应性方面，取得了可贵的数据，为新一轮载人太空飞行积累了丰富的经验。

航天火箭技术的突破性发展成为苏联20世纪科学技术成就的一大亮点。太空飞行的探索促使苏联人详细地考虑火箭技术在多层次的科学、技术和制造方面的需求，产生了庞大数量的科学技术新问题，它带来的影响也是多方面的和深远的：

第一，航天技术的发展促使传统科学从内部诞生出许多新的研究领域，而且还开辟了很多新学科。航天技术推动了固体物理学、固态化学、物理化学分析、无机聚合物化学、应用力学、材料学、金属和合金工艺、电气应用科学、电子、自动化和遥控力学等领域的发展，尤其是对生物医学提出了特殊的要求，实际上覆盖了医学和应用生物学学科的所有方向。为了更完整、更精确地回应这种要求，则在传统生物医学之外，出现了新的学科，如空间遗传学、空间微生物学、空间生理学、空间环境心理生理学和空间心脏病学等等。

第二，航天技术的发展不仅为应用科学、基础科学带来了大量新问题，促成探索性科学研究的快速发展和进一步加深，还带来了全新且强大的认知手段，可以在很大程度上促进这些科学技术领域更快、更广和更深入地发展。宇航科技保证了科学知识得到前所未有的增长。在第一批人造地球卫星进入到轨道的前10天，一颗卫星传送的地球磁场信息量就已经超过了近100年的信息量（Севастьянов еt аl.，2011）。尤其是在载人航天器中工作时所提取的信息有着显著而又高质量的增加。在这些结果之上，整个科学进入了一个前所未有的上升期。

第三，在航天技术领域中，基础科学研究、应用科学、实验—设计加工和生产的复杂的相互作用，有着特殊的重要性，这是一个巨大而又极其复杂的动力综合体，吸纳和集中了几乎所有的科学技术的成果。在进行宇宙开发的同时，也为不同领域的科学家提出了全新的任务，并促进综合性科学研究中心的建立，用以解决这些问题。因此从整体上讲，航天技术领域履行着重要的社会功能，成为科技革命的强大推进器和加速器，科技和工业进步的最前沿。