现在让我们自己动手设计一艘载人飞船：首先，要有动力。突破地球引力和脱离大气层可以利用已有的火箭，二级以上的火箭发射数百千克重物进入地球轨道完全没有问题。不过我们的飞船还要返回地面，除非打算进行一次有去无回的单程飞行。事实上，早期的载狗航天飞行实验确实是不返回的，幸好现在有了返回技术。
大气层在飞船加速进入轨道时是个巨大的阻碍，但在返回时就是一个有利因素了。美国在设计“水星”飞船时发现，如果有意让飞船的轨道高度很低，大气阻力本身就可以让它在环绕地球几圈后坠落，即返回大气层。更好的方式则是在飞船上装些制动火箭，只要启动它们，适当改变飞船的轨道高度和飞行角度，就可以重回地球母亲的怀抱了。注意，如果制动角度不当，飞船有可能反被发射到更高的轨道，那可就回不来啦！
空气摩擦虽然能帮助制动，但由此产生的热量对乘员是个巨大的威胁。当飞船以宇宙速度进入大气层时，摩擦加热使飞船表面温度最高可超过3000℃，只有专门设计的防热瓦才能保护飞船内的乘员和设备不被烤焦。早期的防热瓦是烧蚀型的，靠材料的蒸发带走部分热量，并产生汽化隔热层。这种防热瓦用过一次就完全损坏了，必须重新更换。航天飞机使用的陶瓷防热瓦则可多次使用。为了利用大气阻力，又不产生太严重的烧蚀，返回舱的形状一般和陨石一样，即弹头型，这算是大自然提供的最佳设计方案吧。
俄罗斯生产火箭车间
火箭运输到发射架的过程中
火箭竖立在发射架上
火箭发射控制中心
火箭发射
有了这些基本设计，就可以保证飞船本身顺利进入太空，并且安全返回了，但要搭乘宇航员还不够。首先，太空中没有氧气，所以飞船要携带氧气。假定飞行时间只有一两个小时，水和食物就不需要携带了。早期飞船的密封性不好，宇航员在飞船内也要穿太空服，以维持供氧并保护他们的身体不暴露在真空中。最早的太空服像铠甲一样，穿上它宇航员几乎无法行动，后来的太空服多采用尼龙等柔软而又有韧性的材料制作。现代载人飞船气密性已经很好，太空服一般只用在出舱作业。不过，失去飞船外壳的保护，对太空服的要求就又提高了：首先要抗微流星的打击，这也是飞船外壳必须做到的。如果允许使用金属材料，这并不困难，飞船外壳就是金属，但宇航服也这样设计就又是一副铠甲，幸好有人发明了高强度纤维。来自太空的高能辐射也是威胁。地球有臭氧层保护，飞船上当然不会用臭氧，用金属屏蔽层就可以，太空服则使用金属镀膜反射层。
太空行走和飞船控制姿态都要靠喷气或火箭推动，飞船上可以装几个小火箭或压缩气体喷嘴。如果简化设计，就在宇航员的氧气罐上加喷嘴好了，但氧气别用得太多，记得留点儿呼吸用。此外我们还要在飞船上安装科研仪器和控制设备。作为最简单的仪器系统，只要能记录飞船和宇航员的状态就可以；控制设备则要能接受地面指挥，最好宇航员也能操作，再加几个控制喷气的手柄吧。
想要这么潇洒地在太空工作可不是一件容易的事情
完成了这些，我们就拥有了一艘最简单的宇宙飞船。它和“东方号”“水星号”差不多。这样的飞船除了带人去太空“潇洒走一回”外，可以说毫无用处。现代飞船上的设备要复杂得多，能完成的工作也多得多，不过上面列出的这些基本条件可一个也不能缺少。
资料：未来的“概念”航天飞机
设计中的“概念”航天飞机
“概念”航天飞机像飞机一样能在一种轨道系统上起飞。它由空气火箭和冲压式喷气发动机提供动力。改进的防热瓦和涂层不再需要特别维护，而且不会受天气条件的影响。和通常的商用班机一样，它可以在一个“太空港”运作，在那里搭载乘客和货物，维修、起飞或停留不到数小时后就准备继续下个航程。
美国国家航空航天局的目标是将发射成本降低到每千克230美元左右，这对商业旅行者及那些想来一次浪漫太空度假的人来说是个很有诱惑力的选择。和现今所有的航天器不同，未来概念火箭可能不是垂直起飞。有一种思路是用一套磁悬浮轨道系统将飞船弹射到太空，就像20世纪50年代科幻电影中所描述的一样。这种装置利用几排磁铁使宇宙飞船浮起，然后沿轨道迅速起飞，它没有移动部分，利用电提供动力并能在出现问题时放弃飞行，具有极大的安全性。
美国马歇尔中心提议在肯尼迪太空中心建造这种轨道。它全长约2.4千米，将使飞船以2倍重力加速度持续运行9.3秒，速度达到每小时640～960千米。马歇尔中心的研究人员已经在对15米和120米的轨道进行测试了。
到2040年，用电能、太阳能、等离子体、离子和反物质作为航天器的动力可能已成为现实，不过那才是历时持久的太空飞行和星际旅行的开始，到那时我们对邻近的星球将有更多的拜访。
2040年以后将会是什么情形？这很难预料。但马歇尔中心的研究人员说，到那时太空旅行可能就像现在乘飞机旅行一样普遍。飞船目前最大的困难是资金问题，这可能会使多项新型航天飞机的计划推迟或中止。如果有足够的时间和公司合伙人，那么这些美丽的幻想就会变为现实。
然而，到2016年，航天飞机已经退出历史舞台，新的航天飞机会出现吗？让我们拭目以待。
“概念”航天飞机飞行过程
A.飞船由滑轨导引准备起飞
B.末级火箭
C.3台火箭发动机
D.液氢燃料箱
E.液氢燃料箱
F.有效载荷舱
G.航天飞机发射火箭
H.火箭将卫星送入轨道
I.飞船返回地球
名词解释：
电力推进：带电粒子束推进XIPS。美国在1999年12月21日发射的“银河Ⅺ”大型同步通信卫星上首次使用了电推进技术。该系统用高速喷射带电氙离子获得推力，主要用于卫星的轨道保持。由于推进剂是氙气，它的质量大大轻于化学火箭推进器。它的推力取决于加速离子的电功率，功率越大，离子速度就越快，卫星获得的推力也越大。不过，目前该装置所能达到的最大推力也还很小。如果用于星际航行，需更强力的能源。
“吸进式”和“排出式”：目前所有航天器的大部分重量都来自于推进设备以及推动火箭升空脱离大气层所需的氧化剂。如果采用空气火箭发动机，从大气层中吸进空气作为氧化剂，便可减少氧化剂的重量，而更轻的重量便意味着更多的有效载荷或把同样的有效载荷推进到更高的轨道上。美国马歇尔中心在1996年回顾了20世纪60年代的研究，提出了用空气火箭发动机推动第三代运载火箭的方案，即通过特别设计的进气管道吸入大气中的氧，燃烧氢燃料提供动力推动火箭前进。
一组设计中的新型太空飞船
设计中的新式发动机草图
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