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随着历史的演变和科技的进步，人类的社会生产活动范围不断扩展，已经从陆地到海洋，从海洋到大气层，从大气层到达了宇宙空间。早在1981年召开的国际宇宙航行联合会第三十二届大会上，陆地、海洋、大气层和宇宙空间就分别被称为人类的第一、第二、第三和第四环境。不言而喻，人类进入宇宙空间，具有深远影响。
第四环境的空间界定
作为人类第四环境的宇宙空间，是地球稠密大气层以外的广袤无垠的空间区域。地球稠密大气层的厚度，从地面到高空仅有100～120千米的距离，这个区域就被定义为人类的第三环境。出了这个范围就进入宇宙空间。也就是说，稠密大气层的顶端是宇宙空间的下限，而宇宙空间是没有上限的，它可到达无穷远的宇宙深空。
虽然地球稠密大气层以外的区域已属于宇宙空间范畴，但是它在一定范围内还是以地球作用为主要影响因素的，这个范围就称为地球空间。地球空间可按地球引力作用范围或地球磁层所及范围来确定。若按地球引力作用范围来定，其半径距地球中心约93万千米；若按地球磁层所及范围来定，其半径距地球中心约6.5万千米。一些国际组织还规定，距地球等于或大于地一月距离38.44万千米的空间被称为深空。月球作为地球的天然卫星一直环绕着地球运行，并没有脱离地球引力范围，这个道理人们是比较清楚的。此外，通常还把地球赤道上空35786千米高的静止轨道及其以下的空间称为近地空间。位于静止轨道上某一点的航天器如通信、气象等卫星，其环绕地球运行的角速度正好与地球自转的角速度相等，故而从地面上望去，似乎就犹如静止在空中不动一样。正缘于此，静止轨道又被称为地球同步轨道。
第四环境的四道关卡
人类进入“第四环境”，比进入第二、第三环境要困难得多，必须闯过四道难关：
1 克服地球引力：人类开展航天活动的前提是能用火箭发射高速运行的航天器以平衡和克服地球与太阳的引力而不至于坠落地面。由数学计算可知，发射无人或载人航天器环绕地球运行，必须达到每秒7.9千米的第一宇宙速度：要成为太阳的一颗人造行星，必须达到每秒11.2千米的第二宇宙速度：若要飞出太阳系到宇宙深空漫游，必须达到每秒16.7千米的第三宇宙速度。
2 克服真空：地面上的大气压力是760毫米汞柱（1毫米汞柱=133.32帕），每立方厘米体积内约有24亿个分子。大气密度和大气压力随距离地面的高度的增加，按指数规律迅速减少。高度越高，大气密度和大气压力越小。现在我国在地面上能抽到的最高真空度约为10-12毫米汞柱，这样的真空度，每立方厘米体积内约含32000个分子，约相当于1500千米高空的真空度，而行星际空间每立方厘米含有的分子或原子数平均不到100个，恒星际空间平均只有10个。
3 适应剧烈变化的温度环境：地球上热的地方年平均气温为40多摄氏度，冷的地方年平均气温也不过零下40多摄氏度。而离地球不远处的空间，向阳面的温度可高达200摄氏度，背阳面则冷到零下100多摄氏度。在远离恒星的空间，环境温度接近于绝对零度：而在恒星附近，温度则会高达几百至几千摄氏度。
4 暴露在有害辐射之中：近地空间环境由多种环境要素组成，其中对航天活动存在较大影响的环境要素主要包括：太阳电磁辐射、地球中性大气、地球电离层、地球磁场以及空间带电粒子辐射、空间碎片及微流星等。我们都知道辐射对人体、材料都有一定的影响。辐射按其来源可分为天然辐射和人工辐射，依其能量的高低及电离物质的能力分为电离辐射和非电离辐射。近地空间是一个强辐射环境，近地空间辐射主要包括银河系宇宙线（GCR）、太阳高能粒子（SEP）、南大西洋异常区辐射带粒子（SAA）和由地球大气层散射引起的反照质子和中子。其中粒子辐射严重影响环境。粒子辐射的来源主要有三种，即地球辐射带、太阳宇宙线、银河宇宙线。人类必须采取相应的防护措施，才能保证空间活动的顺利进行。
第四环境的探索历程
宇宙空间亦称外空或太空，我国还俗称为天。人类进入第四环境实际指的就是航天，即1957年10月4日苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星为开端的。此后，航天技术就得到了突飞猛进的发展。
迄今人类已经进行了5000多次航天发射，将7000多个航天器送上太空，但其中的载人航天器尚在环绕地球的范围内运行，有些无人航天器才达到了第二或第三宇宙速度。美国1972年发射的“先驱者”10号和1973年发射的“先驱者”11号、1977年先后发射的“旅行者”1号和2号四个空间探测器，在完成了对几颗大行星的探测后，都向太阳系边缘飞去，目前都已距离地球100多亿千米，待它们飞出太阳系后即可到银河系空间遨游。至于用专门载人飞行器将人送到太阳系外已发现的地外文明星球进行交流访问并返回地球的壮举，由于人的生命有限，那得等到光子火箭出现以后才能实现，以目前的技术水平来看，其时限尚难预料。
直至目前，包括我国在内的世界航天技术仍然保持着强劲的发展态势。举世公认，航天事业是自20世纪中叶以来人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响的科技领域，也是人类文明高度发展的重要标志。
目前在校学习的同学们长大成才之后，肯定能在进军宇宙空间方面发挥聪明才智、不断进行创新，为筑航天梦、圆中国梦做出超越前人的贡献！
知识链接
航天员与宇航员
依照被誉为“中国航天之父”、世界著名科学家钱学森的见解，就人类进军宇宙空间来说，宇宙航行先是航天后是航宇，先到太阳系后到宇宙深空。他把在太阳系的载人航行称为航天，把在太阳系外的载人航行称为航宇。由于目前技术水平的限制，人类还远远没有进行过载人航宇活动。正因如此，我国航天界人士都把乘坐载人航天器的飞行人员称为航天员，而不叫作宇航员。宇航员是外国人常用的称呼。这也是人们经常能看到和听到以上两种称谓并存的原因所在。
我国发明的原始火箭
鉴于航天技术的特点是飞行器必须依靠本身具有的速度挣脱地球或太阳的强大引力而能在极高真空的宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行，因此，首先要研制具有巨大推力的运载火箭。原始火箭是中国人发明的，其体现的基本工作原理一直沿袭至今。由于火箭本身携装着燃烧剂和氧化剂，不依赖空气工作，故而可发展成为既能冲出大气层又能在太空中飞行的动力装置。世界上发射航天器的运载火箭，早期是苏联和美国研制出来的。我国是世界上第五个成功发射人造卫星的国家。
尹怀勤爷爷是谁呀？
本文作者尹怀勤，研究员，特贴专家，曾任中国航天科工集团公司三院八三五八研究所党委书记兼第一副所长。由于从事科研工作和研究所领导工作成绩突出，曾荣获部颁航天奖和部级优秀思想政治工作者称号，荣立二等功、三等功各一次，曾出版《航天》（e时代N个为什么丛书），获得2007年国家科技进步奖二等奖等荣誉。尹爷爷非常支持本刊，同学们如果想和尹爷爷交流，可以给我们来信哟！
第四环境的空间界定
作为人类第四环境的宇宙空间，是地球稠密大气层以外的广袤无垠的空间区域。地球稠密大气层的厚度，从地面到高空仅有100～120千米的距离，这个区域就被定义为人类的第三环境。出了这个范围就进入宇宙空间。也就是说，稠密大气层的顶端是宇宙空间的下限，而宇宙空间是没有上限的，它可到达无穷远的宇宙深空。
虽然地球稠密大气层以外的区域已属于宇宙空间范畴，但是它在一定范围内还是以地球作用为主要影响因素的，这个范围就称为地球空间。地球空间可按地球引力作用范围或地球磁层所及范围来确定。若按地球引力作用范围来定，其半径距地球中心约93万千米；若按地球磁层所及范围来定，其半径距地球中心约6.5万千米。一些国际组织还规定，距地球等于或大于地一月距离38.44万千米的空间被称为深空。月球作为地球的天然卫星一直环绕着地球运行，并没有脱离地球引力范围，这个道理人们是比较清楚的。此外，通常还把地球赤道上空35786千米高的静止轨道及其以下的空间称为近地空间。位于静止轨道上某一点的航天器如通信、气象等卫星，其环绕地球运行的角速度正好与地球自转的角速度相等，故而从地面上望去，似乎就犹如静止在空中不动一样。正缘于此，静止轨道又被称为地球同步轨道。
第四环境的四道关卡
人类进入“第四环境”，比进入第二、第三环境要困难得多，必须闯过四道难关：
1 克服地球引力：人类开展航天活动的前提是能用火箭发射高速运行的航天器以平衡和克服地球与太阳的引力而不至于坠落地面。由数学计算可知，发射无人或载人航天器环绕地球运行，必须达到每秒7.9千米的第一宇宙速度：要成为太阳的一颗人造行星，必须达到每秒11.2千米的第二宇宙速度：若要飞出太阳系到宇宙深空漫游，必须达到每秒16.7千米的第三宇宙速度。
2 克服真空：地面上的大气压力是760毫米汞柱（1毫米汞柱=133.32帕），每立方厘米体积内约有24亿个分子。大气密度和大气压力随距离地面的高度的增加，按指数规律迅速减少。高度越高，大气密度和大气压力越小。现在我国在地面上能抽到的最高真空度约为10-12毫米汞柱，这样的真空度，每立方厘米体积内约含32000个分子，约相当于1500千米高空的真空度，而行星际空间每立方厘米含有的分子或原子数平均不到100个，恒星际空间平均只有10个。
3 适应剧烈变化的温度环境：地球上热的地方年平均气温为40多摄氏度，冷的地方年平均气温也不过零下40多摄氏度。而离地球不远处的空间，向阳面的温度可高达200摄氏度，背阳面则冷到零下100多摄氏度。在远离恒星的空间，环境温度接近于绝对零度：而在恒星附近，温度则会高达几百至几千摄氏度。
4 暴露在有害辐射之中：近地空间环境由多种环境要素组成，其中对航天活动存在较大影响的环境要素主要包括：太阳电磁辐射、地球中性大气、地球电离层、地球磁场以及空间带电粒子辐射、空间碎片及微流星等。我们都知道辐射对人体、材料都有一定的影响。辐射按其来源可分为天然辐射和人工辐射，依其能量的高低及电离物质的能力分为电离辐射和非电离辐射。近地空间是一个强辐射环境，近地空间辐射主要包括银河系宇宙线（GCR）、太阳高能粒子（SEP）、南大西洋异常区辐射带粒子（SAA）和由地球大气层散射引起的反照质子和中子。其中粒子辐射严重影响环境。粒子辐射的来源主要有三种，即地球辐射带、太阳宇宙线、银河宇宙线。人类必须采取相应的防护措施，才能保证空间活动的顺利进行。
第四环境的探索历程
宇宙空间亦称外空或太空，我国还俗称为天。人类进入第四环境实际指的就是航天，即1957年10月4日苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星为开端的。此后，航天技术就得到了突飞猛进的发展。
迄今人类已经进行了5000多次航天发射，将7000多个航天器送上太空，但其中的载人航天器尚在环绕地球的范围内运行，有些无人航天器才达到了第二或第三宇宙速度。美国1972年发射的“先驱者”10号和1973年发射的“先驱者”11号、1977年先后发射的“旅行者”1号和2号四个空间探测器，在完成了对几颗大行星的探测后，都向太阳系边缘飞去，目前都已距离地球100多亿千米，待它们飞出太阳系后即可到银河系空间遨游。至于用专门载人飞行器将人送到太阳系外已发现的地外文明星球进行交流访问并返回地球的壮举，由于人的生命有限，那得等到光子火箭出现以后才能实现，以目前的技术水平来看，其时限尚难预料。
直至目前，包括我国在内的世界航天技术仍然保持着强劲的发展态势。举世公认，航天事业是自20世纪中叶以来人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响的科技领域，也是人类文明高度发展的重要标志。
目前在校学习的同学们长大成才之后，肯定能在进军宇宙空间方面发挥聪明才智、不断进行创新，为筑航天梦、圆中国梦做出超越前人的贡献！
知识链接
航天员与宇航员
依照被誉为“中国航天之父”、世界著名科学家钱学森的见解，就人类进军宇宙空间来说，宇宙航行先是航天后是航宇，先到太阳系后到宇宙深空。他把在太阳系的载人航行称为航天，把在太阳系外的载人航行称为航宇。由于目前技术水平的限制，人类还远远没有进行过载人航宇活动。正因如此，我国航天界人士都把乘坐载人航天器的飞行人员称为航天员，而不叫作宇航员。宇航员是外国人常用的称呼。这也是人们经常能看到和听到以上两种称谓并存的原因所在。
我国发明的原始火箭
鉴于航天技术的特点是飞行器必须依靠本身具有的速度挣脱地球或太阳的强大引力而能在极高真空的宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行，因此，首先要研制具有巨大推力的运载火箭。原始火箭是中国人发明的，其体现的基本工作原理一直沿袭至今。由于火箭本身携装着燃烧剂和氧化剂，不依赖空气工作，故而可发展成为既能冲出大气层又能在太空中飞行的动力装置。世界上发射航天器的运载火箭，早期是苏联和美国研制出来的。我国是世界上第五个成功发射人造卫星的国家。
尹怀勤爷爷是谁呀？
本文作者尹怀勤，研究员，特贴专家，曾任中国航天科工集团公司三院八三五八研究所党委书记兼第一副所长。由于从事科研工作和研究所领导工作成绩突出，曾荣获部颁航天奖和部级优秀思想政治工作者称号，荣立二等功、三等功各一次，曾出版《航天》（e时代N个为什么丛书），获得2007年国家科技进步奖二等奖等荣誉。尹爷爷非常支持本刊，同学们如果想和尹爷爷交流，可以给我们来信哟！