突破卡门线
太空交通工具
人类航天事业的起源是从人造卫星的诞生开始的，从卫星技术过渡到载人航天技术是航天发展所必须经历的过程，在空间站出现以前，宇宙飞船只是太空交通工具的雏形，没有具备完整的功能。
宇宙飞船属于交通工具的范畴，作为一种太空交通工具，它也拥有一般交通工具共有的属性。这个共有的属性就是往返于出发点和目的地两者之间，将人员或物资完成从出发点到目的地的运输作业。只不过宇宙飞船的出发点是地球，目的地是近地轨道上的太空活动平台。太空，是人类扩展自身活动范围的广阔空间，是一个可以获取资源的全新领域。这个领域蕴藏着宝贵的资源，拥有着极大的开发潜力，但是短时间内不能对其进行支配，需要在完善交通工具的同时，对其进行适应性改造，在宇宙中建造一个可以适合人类居住的密闭空间。
宇宙飞船为人类探索和开发宇宙提供了最原始的物质资料。如果在宇宙中建立一个活动平台，可将这些物质资料在这个平台上得以发挥作用，与宇宙飞船构成一个交通运输体系的最简单也是最基本的组合。标志着人类的交通运输体系由地面扩展到了太空。
太空活动平台
最早期的太空活动平台叫做短期有人照料的空间实验室，它是在人类获得载人航天技术突破，逐渐完成载人航天技术的初期性实验（包括太空多人长时间停留、宇航员出舱活动、与目标飞行器交会对接等）后，完善载人飞船技术的基础上出现的。
人类进入太空的初期活动范围仅仅限制于近地轨道，因此不适宜立即向深远的宇宙空间进发，对刚获得的技术应加以巩固和完善使之达到成熟。宇宙飞船解决的是人类如何进入太空的问题，太空活动平台就是为人类开辟宇宙这个新大陆建立的人造生存空间，它要逐步实现如何让人类在太空长期生存。
太空活动平台从短期有人照料的空间实验室开始起步，比如苏联的“礼炮”号和美国的“天空实验室”。这些早期的空间实验室工作寿命都很短暂，一般低于5年，所携带的燃料只能一次填充，内部的试验设备无法更换，它们的作用也仅限于一些简单太空科学研究，是一种试验型太空活动平台。
由短期空间实验室进化而成的空间站的作用则更加广泛。空间站在轨运行时间更长，可达到10～20年，燃料和试验设备可由飞船进行多次补给和更换，为宇航员所提供的生存环境也越来越舒适，是一种实用型太空活动平台。
空间站只有具备了更多的功能，才能够创造出更多的价值，为人类将来在太空生存积累更多的经验和基础。这种演变应与人类的文明和生产力的发展相适应，空间站的规模才能经过逐步发展成为人类的太空家园。
巩固近地轨道技术
开发太空
空间站的出现标志着人类进入了开发太空的时代。要想实现对太空的开发，人类必须找到一个可以在太空长期居住的场所，并从中获得太空生存所必需的物质基础，才能持续不断地发现未知，创造出新的价值，使我们适应并支配这片领域。
从现实来看，空间站由最初的“礼炮”号、“天空实验室”，进化为“和平”号，直到现在的国际空间站，其规模和功能正不断扩大。国际空间站使用寿命很有限，根据各成员组织新制定的时间表，最晚期限不超过2020年，而且它在太空比较孤立，不能为自身发展提供后续资金和技术，因而没有形成一个完整的体系，更没有扩展其他功能创造出的价值。
如果存在理想的条件，国际空间站应该在现有的基础上继续发展，一方面对已安装的结构进行维护延寿，另一方面增添新的太空舱段。新的舱段应该比原先的更加先进，不仅容积有所增加、功能更多，而且使用期更长，便于维护和维修。
随着技术的不断发展，空间站新的结构部分就会形成体系，逐渐取代原有的部分，而规模更大的太空构件会继续加入到现有的组成上，使空间站体系进一步扩张，确保空间站可以长久在太空运行并持续发展。
此时，空间站的使用期限不仅仅是局限在10～20年，应该是逐渐向50年、100年延伸，最终永久性存在。就像地面城市由低矮简陋的平房，最终变成高楼大厦一般的繁荣情景，空间站经过这种过程的发展，最终会形成一座太空城市。和地面的城市一样，太空城市也是一个完整的体系，它是集政治、经济、文化、娱乐等于一身的庞大建筑群和相关配套设施，并有一定防护能力抵御来自宇宙中的各种危险（陨石撞击、高能宇宙射线辐射等），这说明人类由最初在太空的适应生存，发展到具备一定支配该区域能力的阶段，成为一个永久性的生活形式。但是，目前我们事实上无法具备对国际空间站进行改进和升级的条件，也没有相关的计划，因此离真正意义上的太空城市还很遥远。
完善交通运输
交通是城市发展的命脉，太空活动平台不断扩展，需要太空交通工具源源不断地运送生产资料和劳动力，适应太空平台的扩展需要。
早期的太空交通工具主要是宇宙飞船和运载火箭，宇宙飞船可携带有限量的物资和人员进入太空抵达空间站。但是宇宙飞船需要运载火箭先送入近地轨道，然后再自主寻找目标，所以运载火箭也是运送宇宙飞船的交通工具。
早期的宇宙飞船都是圆柱形舱体式结构，因此可以装入运载火箭的圆柱形整流罩内。运载火箭也可将组成空间站的舱段直接发射升空，然后这些舱段依靠自身的动力装置完成空间交会对接。苏联的“和平”号空间站，就是由运载火箭发射升空并自行完成组装的。“和平”号空间站称为“多模块组合式空间站”，每个舱段都有独立的电源和控制系统，因此比较灵活，安全系数较高，之所以这么设计，也和当时的运载工具有关。
后来的国际空间站采用大型桁架结构，就是因为有航天飞机的出现，可以将这些不规则、无动力装置的组件送入太空，并由航天飞机组装。但是从宇宙飞船演变到航天飞机这种多功能的交通工具应该持续一个漫长的过程，并与太空活动平台发展保持同步。
（1）人货分离原则
在太空交通工具发展的过程中，应在相当长的一段时期内确保载人和货运保持独立发展，这是所有交通工具在其演变过程中应遵循的原则。从与航天器比较相似的飞机来看，飞机与宇宙飞船都属于交通工具，但是飞机有客机与货机之分，这就综合考虑到载人和货运的要求不同，采取不同的设计方式。从总体上看，这样不但可以降低设计过程中的复杂程度，而且还可以提高安全性、可靠性和实用性，充分发挥载人和货运交通工具各自的优势。
（2）功能独立原则
确保太空交通工具在其相当长的发展时期里，仅仅作为交通工具使用，不要过早具备其他功能，比如太空维修功能、长期运行功能和在轨实验功能等。因为这些功能属于太空活动平台拥有的，增加只会提高宇宙飞船的设计风险和成本，而且这些功能完全可以在太空活动平台上得以实现，比配置到交通工具上更加适合、方便。航天飞机本属于交通工具范畴，如果将太空活动平台的一些功能融入其中，采取载人和货运结合的模式来实现任务设计要求，彼此受限反而不能使它作为交通工具和活动平台任何一种单独属性所具有的能力而运用灵活自如。所以宇宙飞船需要经历充足时间的渐进式发展才能保证技术的成熟。
太空交通工具的演变
以往，关于宇宙飞船的划代，人们是根据宇宙飞船先后出现的单舱、双舱和三舱式结构而划分成三代。第一代单舱式宇宙飞船，即只有宇航员的座舱（返回舱），动力系统与座舱集成。比如前苏联的“东方”号和美国的“水星”号宇宙飞船；第二代双舱式宇宙飞船，即动力系统与座舱（返回舱）独立，成为动力舱。比如前苏联的“上升”号和美国的“双子星”号宇宙飞船；第三代三舱式宇宙飞船，即在双舱的基础之上增加轨道舱。比如中国的“神舟”号和俄罗斯的“联盟”号宇宙飞船。当了解宇宙飞船具有交通工具的本质特性后，我们应当根据在探索和开发太空所发挥的实际作用上，对宇宙飞船进行重新划分。
第一代飞船
早期宇宙飞船的发展了经历三个阶段，第一阶段是突破航天载人技术阶段，比如苏联“东方”号宇宙飞船实现了人类首次进入太空的壮举。第二阶段是载人飞船太空技术验证阶段，1965年3月18日，苏联的“上升”2号宇宙飞船实现了世界上第一次宇航员出舱活动；同属于苏联的“联盟”10号宇宙飞船于1971年4月21日和“礼炮”1号空间实验室完成了历史上第一次太空交通工具与太空活动平台的空间交会对接验证，在此之后飞船便可定型成为天地往返运输器，也是宇宙飞船发展的第三阶段。
苏联利用定型后的“联盟”号飞船加以不断改进和完善，先后经历了“联盟”T、“联盟”TM、“联盟”TMA到如今最先进的“联盟”TMA-M宇宙飞船，它是一艘数字化控制的宇宙飞船。拥有自动控制的飞行能力。在宇宙飞船定型的基础之上，对其改进而成的货运飞船，可满足载人飞船物资运输能力有限的不足，共同完成对空间站的后勤补给。
从苏联到如今俄罗斯的宇宙飞船发展模式，是一条比较成功的路线，体现了航天技术循序渐进，逐步成熟和完善的客观规律。
在宇宙飞船刚问世的时期，空间站还未成形，为了开展短期空间实验，就必须依靠飞船本身增加功能，即增加一个实验舱（或叫做轨道舱），位于飞船顺航向的最前端，形成了由推进舱、指令舱（返回舱）、实验舱构成的三舱式布局，这种布局的载人宇宙飞船还不属于完全意义上的太空交通工具。比如“神舟”载人宇宙飞船，就利用了自身携带的实验舱，完成了飞船在轨验证阶段的两人多天飞行、宇航员出舱活动和空间交会对接等实验，为第三步建立长期性空间站做好了准备。
在空间站建立之后，宇航员便可利用空间站进行更多的太空科学实验，而不再依赖宇宙飞船的实验舱。实验舱经过改进，可成为运送设备和仪器的货舱。比如俄罗斯的“联盟”号载人飞船，虽然还是三舱式布局，但它已成为一种专门运送人员和少量物资的太空交通工具，可以说“联盟”号是“神舟”载人飞船的演进。
但是此时的载人飞船货运能力十分有限，所以必须在载人飞船基础之上，改进一种专门的货运飞船，来发挥各自的功能。比如俄罗斯的“进步”号货运飞船就是“联盟”号载人飞船的货运衍生型，中间的指令舱也可装载货物而变成一艘无人货运飞船，因此“进步”号的货运能力相比“联盟”号可获得很大提升。这体现了人货分离的设计原则。
我们这里可以把三舱式的“联盟”号、“神舟”载人飞船和“进步”号货运飞船叫做第一代宇宙飞船。
第二代飞船
当第二代宇宙飞船开始出现时，空间站已经具备了一定的规模，比如国际空间站建成之后，美国在“星座”计划中研制的“猎户座”号载人飞船取消了实验舱部分，形成只有提供动力的服务舱和具备载人条件的返回舱（指令舱）构成两舱式结构，成为专门运送人员的飞船。它比第一代三舱式宇宙飞船结构简单，简化了设计，提高了安全系数。同时内部容积增加，具备了将4～6名宇航员送入太空的运送能力。甚至部分舱段可具备重复使用多次的功能。
“阿波罗”号载人飞船与它之前的“水星”号、“双子星”号载人飞船相比，也可属于第二代宇宙飞船，但当时的“阿波罗”号载人飞船仅仅为了登月考虑而设计的，并没有和空间站完成任何对接，但它也有了第二代飞船的很多特征。而“猎户座”号飞船比“阿波罗”号飞船更先进，是“阿波罗”号飞船的演进。
第二代飞船的出现同样会促使货运飞船的更新换代。飞船的下一步改进，应该向具备更加智能和拥有更多载荷能力的设计要求入手。对于新技术的验证，可以在货运飞船上实施，这样可以降低成本和不必要的风险。欧洲的ATV可以实现与空间站的全自动对接，它可将三倍于“进步”号飞船的有效载荷送入太空。而且ATV装有推力强劲的4台发动机，可携带充足的燃料，为空间站轨道维持和轨道高度提升提供帮助，这就是典型的第二代货运飞船。
第二代飞船增加了人员和物资运送量，在飞船技术进步的同时，近地轨道太空活动平台也随飞船的发展形成了一定规模，功能进一步完善带动了技术的成熟。同时促使太空交通工具功能的发展，第二代飞船的安全性得到了提高，发射准备时间也将缩短，程序简化，发射频率增加，确保将更多的有效载荷送入太空，参与太空平台的建设和维护。
宇宙飞船之所以得到发展，来源于太空平台功能和规模的扩展，对更多的太空资源进行开发和使用所带来的经济效益的驱动。两者的发展可以说是相辅相成、互相促进、彼此依赖。如果任何一个方面孤立发展都不会取得很好的效果。只有将扩展人类活动领域，促进技术进步，提高生产力，作为发展航天事业的根本目的，才能让航天技术保持长远的生命力。
由宇宙飞船到空天飞机
在第一代宇宙飞船中，所有飞船的使用次数均只有一次，而第二代宇宙飞船要逐渐向可重复使用的方向过渡，来简化生产制造环节。但这种过渡是渐进式的，所以首先应该在宇宙飞船部分舱段使用可重复使用的技术验证，而不是整个宇宙飞船均实现可重复使用技术。
