航天器是如何研制出來的？
目前，人類已發(fā)明了3種用于開發(fā)太空資源的航天器，即人造地球衛(wèi)星、載人航天器和空間探測器。它們雖然千姿百態(tài)，各不相同，但總的來講都很復(fù)雜，所以其研制過程大致相同，一般需經(jīng)歷技術(shù)研究(也叫概念研究)、方案論證、初樣研制和正樣研制4個階段。
1.四個階段
技術(shù)研究 是在航天器正式開展工程研制前進(jìn)行的，主要是根據(jù)航天器用戶的需求或預(yù)測的航天器發(fā)展趨勢，提出所要研制航天器的總體技術(shù)性能指標(biāo)。
方案論證是在航天器研制任務(wù)正式下達(dá)并立項之后進(jìn)入工程研制的第1步。這個階段的主要工作是根據(jù)研制任務(wù)書確定的航天器性能指標(biāo)和使用要求，結(jié)合材料、元器件和工藝技術(shù)水平等條件，選出一個整體優(yōu)化的總體方案。
初樣研制是指研制出能進(jìn)行地面試驗的工程樣航天器，包括電性航天器、溫控航天器和結(jié)構(gòu)航天器等。這一階段的主要工作是根據(jù)方案設(shè)計確定的總體方案及分系統(tǒng)初樣設(shè)計任務(wù)書的要求，對各系統(tǒng)進(jìn)行精心設(shè)計、精確計算。航天器制造廠要編制出正規(guī)的工藝生產(chǎn)文件，裝備保證產(chǎn)品制造質(zhì)量必需的工裝夾具，并組織試制生產(chǎn)，最終生產(chǎn)出可以進(jìn)行各項地面試驗的工程樣星。
中國資源-1正樣衛(wèi)星
正樣研制階段的主要任務(wù)是研制出最終上天的航天器。當(dāng)制造出正式的產(chǎn)品后，要進(jìn)行一系列鑒定試驗和驗收試驗等。當(dāng)一切達(dá)到要求（也可叫問題歸零）后就可以準(zhǔn)備發(fā)射了。
2. 多項試驗
與其他產(chǎn)品相比，航天器有以下特點(diǎn)：航天器出廠后要經(jīng)過運(yùn)輸、發(fā)射、入軌和軌道運(yùn)行等階段，所以要經(jīng)受各種環(huán)境的影響和作用，這些環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性是其他任何產(chǎn)品都不能比的。例如，航天器在發(fā)射過程中，航天器在強(qiáng)大推力作用下會受到劇烈的沖擊、振動和氣動加熱；進(jìn)入軌道后，則要經(jīng)受高低溫度交變、失重、空間粒子輻照甚至微流星體撞擊等嚴(yán)酷考驗。
另外，不少航天器的研制成本高、研制周期長、生產(chǎn)數(shù)量少，而且上天后如果出現(xiàn)了問題極難補(bǔ)救，所以要求航天器有很高的可靠性。為此，航天器發(fā)射前一定要進(jìn)行多種地面環(huán)境模擬試驗，以此檢驗航天器的一系列性能，看它能否可靠地工作，能否適應(yīng)嚴(yán)酷的發(fā)射環(huán)境和軌道運(yùn)行環(huán)境條件。目前，航天器的環(huán)境模擬試驗主要有以下幾種。
1）振動試驗。它主要模擬航天器在發(fā)射階段和返回階段所經(jīng)受的振動環(huán)境。試驗時要把航天器固定在巨大的振動試驗臺上，航天器的各個典型部位都安裝傳感器，用來測量航天器各點(diǎn)的振動量級的大小。一旦加電工作，振動臺就帶動航天器一起振動，發(fā)出的聲音像一頭雄獅在怒吼，振動的頻率由低向高不斷地增加。通過這樣的考驗，不管是設(shè)計問題，還是工藝問題，或者是裝配質(zhì)量問題，哪怕是一個焊點(diǎn)松動或一個螺絲釘沒有擰緊，都會在這種振動面前“原形畢露”。
中國嫦娥-1繞月探測器進(jìn)行振動試驗
2）沖擊試驗。它主要模擬在航天器發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火工作以及星箭分離或航天器兩級分離時對航天器產(chǎn)生的沖擊。這種試驗常用跌落式或撞擊式?jīng)_擊臺進(jìn)行，加速度通常達(dá)到重力加速度的幾百倍甚至上千倍；也可用爆炸沖擊產(chǎn)生振蕩型沖擊，用真實火工品模擬爆炸螺栓分離解鎖時的沖擊；還能用振動臺模擬沖擊譜的合成或瞬態(tài)沖擊波進(jìn)行。
3）噪聲試驗。它是模擬發(fā)射時航天器發(fā)動機(jī)工作時產(chǎn)生的噪聲和與大氣的摩擦而產(chǎn)生的氣動噪聲。航天器系統(tǒng)級噪聲試驗主要有3種方法：自由聲場、行波聲場和混合聲場。其中，混合聲場目前使用較廣，它模擬火箭整流罩內(nèi)聲場，進(jìn)行試驗時是把航天器推進(jìn)混響聲室，置于一個符合試驗聲譜和總聲壓級的均勻而擴(kuò)散的聲場中。
4）加速度試驗。它是模擬航天器發(fā)射時航天器經(jīng)受的過載，即承受的加速度。這種試驗大多是在離心機(jī)上完成。
5）真空試驗。它是模擬航天器在軌道上的運(yùn)行環(huán)境，包括空間的高真空、深冷溫度和高低溫度交變。
“神舟”飛船吊入真空罐進(jìn)行熱真空試驗
在地面創(chuàng)造出真空的環(huán)境需要用真空罐。在真空罐內(nèi)部有通液態(tài)氮的管子，當(dāng)管子內(nèi)充以液氮后，液氮的循環(huán)流動可使真空罐內(nèi)的溫度降低到-100℃。在其外部有由各種真空泵組成的抽真空系統(tǒng)和測量控制系統(tǒng)。在罐子的一端或側(cè)面有一個既能保證密封又可以開關(guān)的蓋子，航天器就是從這里被放入罐內(nèi)。同時，在罐內(nèi)還設(shè)有模擬太陽照射的裝置。試驗一開始，罐子被抽成真空并開始降溫，還進(jìn)行溫度的交替變化。航天器在這樣的環(huán)境中按照工作程序進(jìn)行連續(xù)幾天甚至十幾天的試驗，從而考驗航天器及其各分系統(tǒng)在該環(huán)境條件下能否可靠地工作、達(dá)到預(yù)期的性能。
此外，還有電磁相容性試驗、空間粒子輻照試驗等。不過，隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)在很多環(huán)境模擬試驗可以用計算機(jī)模擬進(jìn)行，從而大大節(jié)省了人力、物力和財力。
3. 廠房要求
所謂航天器總裝就是根據(jù)總體要求，把各分系統(tǒng)使用的儀器設(shè)備可靠地固定到所要求的星體位置，通過電纜和導(dǎo)管將它們連接起來，形成各方面滿足要求的整星，保證航天器在每個階段各種環(huán)境的作用下可以正常工作。
裝配中國天宮-1目標(biāo)飛行器實驗艙的密封艙
在航天器總裝中，對總裝廠房有較高的要求，例如，為了保證航天器質(zhì)量，我國航天器總裝大廳操作區(qū)的環(huán)境要求：溫度15～25℃，相對濕度40%～60%，空氣潔凈度優(yōu)于100000級，照明度100～300Lx，噪聲小于60dB。
由上述可見，研制航天器的過程是相當(dāng)復(fù)雜的，需要消耗大量的人力、物力和財力，當(dāng)然對一個國家科技進(jìn)步的引領(lǐng)作用也是毋庸置疑的！
