高二物理校本課程：現(xiàn)代科技前沿(物理篇)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上總策劃 任俊信總編審 馬芝璽編審委員會(huì) 周 瑞 王君彥 王富國(guó) 陶明美 李孝恩王少奇 張治國(guó) 石生奎 張建明 高明芳 吳育斌 李復(fù)侖 魏明鵬 吳建基 陳自勵(lì) 楊家杰 石生祎 李進(jìn)勛 高陽(yáng)峰 馬 彬 路 金責(zé)任編輯 包正剛主編審 段明琳 丁來(lái)福本冊(cè)主編 張英龍編 者 劉元杰 杜世濤 李復(fù)侖目 錄一、二十一世紀(jì)科技展望地球科學(xué)地球科學(xué)越來(lái)越向綜合化，致力于人類生存發(fā)展的資源，生態(tài)和環(huán)境的探索、保護(hù)和合理作用，更具區(qū)域化、全球化，有效地弄清地球系統(tǒng)的整體行為、全球變化的性質(zhì)和原因，以及演化規(guī)律。地球科學(xué)中還有問(wèn)題仍是不解之謎，由今天的天氣按照大氣運(yùn)動(dòng)方程組預(yù)報(bào)明天的天氣，由

2、明天的天氣按同樣在大氣運(yùn)動(dòng)方程組公式預(yù)報(bào)后天的天氣，怎么說(shuō)“長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)是不可能的”呢？紐約一只蝴碟翅膀一拍，北京的天氣果真會(huì)變化嗎？云中的一個(gè)冰晶種子，為什么會(huì)自動(dòng)組織成一個(gè)六角形的雪花？為什么熱帶的某個(gè)地點(diǎn)，突然會(huì)生成一個(gè)螺旋式結(jié)構(gòu)、風(fēng)力很大的臺(tái)風(fēng)呢？在上海的某一小地區(qū)為什么突然出現(xiàn)將樹連拔起的龍卷風(fēng)呢？上千公里的大氣渦旋不是順時(shí)針轉(zhuǎn)，就是逆時(shí)針轉(zhuǎn)，為什么有百公里、十公里、甚至幾厘米的渦旋也以如此相似的方式旋轉(zhuǎn)呢？ 月、季、年、10年、102年，甚至千萬(wàn)尺度的氣候的冷還是暖，原來(lái)是隨尺度的不同而不同，這種說(shuō)法對(duì)嗎？如何研究它們呢？ 生命科學(xué)生命科學(xué)將成為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科。分子生物學(xué)將在生

3、命科學(xué)中保持主流地位；細(xì)胞生物學(xué)還作為生命科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)繼續(xù)發(fā)展；腦科學(xué)將代表生命科學(xué)發(fā)展的一個(gè)高峰；生態(tài)學(xué)將在保護(hù)人類生存環(huán)境，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面而起到重要作用。 一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，人們一直在探索著宇宙間其他星球是否也與地球一樣存著生命物質(zhì)和生物體。天文學(xué)家早在18世紀(jì)末通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)地球最近的火星進(jìn)行了觀察，曾發(fā)現(xiàn)在這個(gè)星球的表面有橫七豎八的黑色線條。意大利人斯雷斷定：“這是火星上的人開鑿的運(yùn)河?！焙髞?lái)這些“運(yùn)河”又被美國(guó)天文學(xué)家洛威爾繪出了詳盡的地圖。自此之后，人們對(duì)其他星球上是否有生命的問(wèn)題爭(zhēng)論日趨劇烈，尤其是當(dāng)天空中時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的不明飛行物的出現(xiàn)，更引來(lái)了人們的種種推測(cè)，這些飛

4、行物是外星人向地球上發(fā)射的探測(cè)器！或者干脆地說(shuō)：那些飛行物是外星人與地球人類聯(lián)系的信號(hào)！果真如此嗎？太有意思了。 現(xiàn)在我們先研究一下火星的自然條件，分析一下那里是否有生物體產(chǎn)生和生存的條件?；鹦怯傻厍蛏嫌^察，它是一顆極美麗耀眼的紅色行星，與地球有不少相似之處。地球的自轉(zhuǎn)時(shí)間是23小時(shí)56分，而火星則為24 小時(shí)37分，幾乎晝夜相同。地球的自轉(zhuǎn)軸和軌道平面有23 27傾角，火星則為24角?；鹦桥c地球一樣有四季的變化，有兩個(gè)地極，冰雪包裹?；鹦莾蓸O也有白雪皚皚的極冠，春天氣溫回升，冰雪消融、極冠變小。而極冠之外區(qū)域顏色變深、更暗，并不斷擴(kuò)展。這樣的景觀，很容易讓人想到，火星上也有植物，也有他生命體

5、。 本世紀(jì)60-70 年代，我們多次對(duì)火星進(jìn)行觀測(cè)。1977年，美國(guó)的“水手九號(hào)”飛船進(jìn)入火星飛行軌道，成了火星飛行軌道，成了火星上人造衛(wèi)星，拍回了大量的火星圖片，表明“運(yùn)河”是一串暗環(huán)形山，“黑線”是我們由望遠(yuǎn)鏡向火星觀察時(shí)所產(chǎn)生的模糊錯(cuò)覺。火星人開鑿運(yùn)河的說(shuō)法被否定了。照片分析在火星上發(fā)現(xiàn)了縱橫交錯(cuò)的枯水河流、沙洲和小島，足見火星曾有過(guò)流水的河道！照片顯示最長(zhǎng)河流達(dá)1555公里，寬達(dá)200米。想象得出來(lái)：當(dāng)河床充滿河水時(shí)，奔流的大河是多么的壯觀??！火星上還有巨大的火山，最高的達(dá) 25000米，比地球上的珠穆朗瑪峰高出3 倍。科學(xué)家們認(rèn)為：歷史上火星上的火山比地球上的活躍，隨著火山活動(dòng)，火星

6、內(nèi)部的大量水蒸汽和二氧化碳?xì)怏w噴射出來(lái)。這些水蒸汽凝集成的水可在火星上形成20 米深的水，還能形成一人比較濃密的大氣層。由此證明，火星曾經(jīng)有一個(gè)多水的溫暖時(shí)期。在此期間，火星上可能演化出微生物和類似地衣的低等植物。 物質(zhì)科學(xué)物質(zhì)科學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)，在實(shí)現(xiàn)其與生命科學(xué)的結(jié)合和發(fā)展能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等改善人類生存條件和促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)而將繼續(xù)發(fā)揮主要的基礎(chǔ)作用。 近代以來(lái)的物理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的，形成了一個(gè)階梯系列。二三百年前，人們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)由分子及原子組成。到19世紀(jì)末，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到原子由原子核和核外電子構(gòu)成。原子很小，直徑

7、約億分之一厘米。原子核大約是原子的10萬(wàn)分之一，電子則更小，大約是原子的億分之一。再進(jìn)一步，人們發(fā)現(xiàn)原子核又是由質(zhì)子和中子組成的。 到此，曾有人以為找到了構(gòu)成物質(zhì)的最小“磚塊”。然而，不久人們就發(fā)現(xiàn)了這種認(rèn)識(shí)的局限性。通過(guò)對(duì)宇宙射線的觀察分析和高能加速器的實(shí)驗(yàn)，又發(fā)現(xiàn)了比上述微粒更小、更基本的大批新粒子，如介子、中微子、反粒子以及組成質(zhì)子、中子的夸克等，達(dá)到幾百種之多。其中，大部分在自然界中并不存在，而是在高能束流的轟擊下才產(chǎn)生出來(lái)的。微觀粒子之間存在不同的相互作用。根據(jù)這些相互作用力的特點(diǎn)，可把幾百種粒子分為強(qiáng)子、輕子和傳播子三類。強(qiáng)子是指參與強(qiáng)相互作用的那些粒子，包括質(zhì)子。中子、介子等。強(qiáng)

8、子有其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由夸克組成。夸克有上、下、奇、粲、底、頂6類，每類有3種，共18種。1995年，科學(xué)家用高能物理實(shí)驗(yàn)證實(shí)了頂夸克存在的預(yù)言，這是近年來(lái)關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的一項(xiàng)重大進(jìn)展。 輕子與強(qiáng)作用無(wú)關(guān)，只參與弱力、電磁力和引力相互作用，如電子、中微子、子、子等。1992年，我國(guó)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了輕子質(zhì)量的精確測(cè)定，取得了國(guó)際高能物理界矚目的結(jié)果，使我國(guó)在該高科技領(lǐng)域占有一席之地。微觀世界作用力的傳遞是由粒子完成的。 這些粒子即稱傳播子，也屬于基本粒子范疇，傳遞強(qiáng)力的稱膠子，傳播電磁力的是光子，弱力的傳播子是中間玻色子W+、W+和Z0。 夸克、輕子是不是就是最基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)單元呢？也不

9、是。已有許多跡象表明，它們也可能還存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對(duì)更微觀層次的探究，是當(dāng)代科學(xué)研究的最前沿之一。1979 年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主格拉肖曾建議，假如一旦在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了比夸克更小的微粒，應(yīng)命名為“毛子”，以紀(jì)念毛澤東關(guān)于物質(zhì)無(wú)限可分的哲學(xué)思想。這一設(shè)想雖尚未實(shí)現(xiàn)，但說(shuō)明了科學(xué)家對(duì)辯證思維的重視。 人們會(huì)問(wèn)：這樣無(wú)限分下去有什么意義呢？一是哲學(xué)上的意義，證明世界的物質(zhì)性和人類認(rèn)識(shí)永無(wú)止境；二是科學(xué)理論上的意義，豐富了人們關(guān)于物質(zhì)世界的基本知識(shí)；三是實(shí)踐上的意義。當(dāng)年對(duì)原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索，導(dǎo)致了核能的廣泛利用和開發(fā)。反物質(zhì)有可能成為未來(lái)人類更強(qiáng)大的能源。除這些以外；研究超微觀世界，需要龐大的高能實(shí)驗(yàn)設(shè)

10、備，如對(duì)撞機(jī)、加速器等，這些設(shè)備的研制是高技術(shù)發(fā)展極強(qiáng)的推動(dòng)力量，如我國(guó)自行設(shè)計(jì)、研制的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，不僅取得了“精確測(cè)量輕子質(zhì)量”這一高水平理論研究成果，而且，在對(duì)撞機(jī)的研制過(guò)程中，還帶動(dòng)了一大批高技術(shù)的發(fā)展。 信息科學(xué)信息科學(xué)以需求為動(dòng)力，向著最為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域滲透，并與科技、經(jīng)濟(jì)、文化相結(jié)合形成宏大的支柱產(chǎn)業(yè)。信息的獲取、傳送、存儲(chǔ)和處理將智能化、在符號(hào)推理、神經(jīng)計(jì)算、人工生命等領(lǐng)域?qū)⑷〉猛黄啤?回顧過(guò)去幾千年，人類社會(huì)的進(jìn)步很程度上依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，住房、道路、農(nóng)田水利、工廠等等都是人類社會(huì)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)。如果我們的子孫后代回顧20 世紀(jì)，他們一定會(huì)注意到信息高速公路這一

11、全球基礎(chǔ)設(shè)施的興建。 信息高速公路是一種高速多媒體傳輸系統(tǒng)，它能在全球甚至更大的范圍內(nèi)傳輸聲像圖文化并茂的多媒體信息。由美國(guó)首先提出的“信息高速公路”是指數(shù)字化大容量興纖通信網(wǎng)絡(luò)，用以把政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和家庭的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。一些國(guó)家和公司還提出利用衛(wèi)星架設(shè)“空中信息高速公路”的設(shè)想。 1993 初，美國(guó)新總統(tǒng)克林頓上臺(tái)后不久就提出興建“信息高速公路”計(jì)劃，并授權(quán)成立了“信息基礎(chǔ)設(shè)施特別小組”，由商務(wù)部長(zhǎng)羅恩·布朗領(lǐng)導(dǎo)，副總統(tǒng)戈?duì)?、總統(tǒng)經(jīng)濟(jì)顧問(wèn)委員會(huì)主席勞拉·泰森以及一批經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)專家和電信工業(yè)界代表組成。特別小組的核心成員每星期都在白宮聚會(huì)討論。 美國(guó)政府

12、制定“信息高速公路”的政策基于5 項(xiàng)原則：其一，鼓勵(lì)私人企業(yè)增加投資；其二，促進(jìn)并保護(hù)私人企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)；其三，公眾都有機(jī)會(huì)獲得服務(wù)；其四，避免在信息擁有方面出現(xiàn)“貧富不均”現(xiàn)象；其五，維護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)上的靈活性。 半年后日本政府也決定建立全國(guó)超高速信息網(wǎng)。1994年2 月16 日，歐洲委員會(huì)宣布將建立自己的“信息高速公路”。新加坡的“信息高速公路”計(jì)劃也已完成。這些情況說(shuō)明，第二次信息革命已拉開序幕。 自40 年代中期計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，在全世界范圍內(nèi)興起的第一次信息革命對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了空前的影響，信息產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，人類邁向信息社會(huì)。到90 年代初期，美國(guó)每年應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成的工作量相當(dāng)于4000 億人

13、一年的工作量。以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)已占發(fā)達(dá)國(guó)家內(nèi)生產(chǎn)總值的一半以上。 7 在世界各國(guó)紛紛提出建信息高速公路之際，全世界擁有4 億臺(tái)計(jì)算機(jī)和10億部電話（1994年初），但是，全球范圍內(nèi)的信息傳遞仍不暢通。美國(guó)計(jì)劃在10-15年內(nèi)建成的“信息高速公路”是指數(shù)字化大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)，用以把政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和家庭的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。用90 年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸33卷大不列顛百科全書需要13小時(shí)，而利用“信息高速公路”將只需4.7 秒。 “信息高速公路”掀起的第二次信息革命的特征是網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化?！靶畔⒏咚俟贰蹦軅鬟f數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息，其服務(wù)范圍包括教育、衛(wèi)生、娛樂、商業(yè)、金融和科研等

14、，并將采取雙向交流形式。 宇宙科學(xué)宇宙科學(xué)大大深化了人們對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)、起源和演化的認(rèn)識(shí)，為了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用提供了新的統(tǒng)一圖景。在地外生命等重大問(wèn)題的研究中，天文學(xué)將更進(jìn)一步與物理學(xué)交叉，并與許多領(lǐng)域緊密地聯(lián)系在一起。 中國(guó)的載人飛船和空間站何時(shí)能夠遨游太空？在新千年即將來(lái)臨之際，67 歲的飛船總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔教授發(fā)表了談話。 試驗(yàn)飛船發(fā)射入軌并圓滿返回到預(yù)定區(qū)域，為我國(guó)在21世紀(jì)前十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)把宇航員送上太空并安全返回打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 21世紀(jì)，人類開發(fā)利用豐富的空間資源將成為必然。空間資源主要有軌道資源、環(huán)境資源和物質(zhì)資源。開發(fā)利用空間資源，人必須要較長(zhǎng)時(shí)間在空間環(huán)境工作，并要往返于地球和

15、空間站之間。載人飛船只是往返天地之間的運(yùn)輸工具，最終必須依賴長(zhǎng)期在空間工作的空間站。建立空間站，一要解決太空人出艙，二要解決飛船與空間站的相互交會(huì)對(duì)接等技術(shù)難題。下個(gè)世紀(jì)，我國(guó)掌握空間站的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該不成問(wèn)題。 認(rèn)知科學(xué)認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)的進(jìn)展，為科技教育和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了新的推動(dòng)力。支配著行動(dòng)的是頭腦+思考+心。行動(dòng)不僅反應(yīng)思考、行動(dòng)的體驗(yàn)，也變成一種經(jīng)驗(yàn)的累積。換言之，這即是人類行為基本的一種模式。 此亦為取得能力的基本程序。借助“思考行動(dòng)思考行動(dòng)”的反復(fù)，我們逐漸具備了能力，可能是自已至今都不曾思考但卻已有的能力，而這也是人類成長(zhǎng)進(jìn)步的基本條件。 同理，在日常的行動(dòng)，或者商務(wù)的

16、行動(dòng)中，我們反復(fù)接觸各種信息、人與事，在這接觸過(guò)程中，才慢慢培養(yǎng)成 自已的思考能力與思考方式。 再健康的人，一旦被移送到周圍全是病人的孤島上時(shí)，也會(huì)立刻生病。反之，在精神不振時(shí)，與健康有活力的 人相處，時(shí)間就會(huì)幫助他恢復(fù)健康。而我們也就是根據(jù)這種原理，不知不覺中在外在條件影響下形成思考方式，而有所行動(dòng)。 孩童時(shí)代，似乎沒有做不成的事。一件問(wèn)題能否解決，全在個(gè)人。因此，要問(wèn)的是，對(duì)你產(chǎn)生影響的因素是什么，于是你必須盡量把所有可能的負(fù)面因素排除掉。 經(jīng)前工作只要認(rèn)真就可以了，現(xiàn)在則并非如此，因?yàn)樵僭趺凑J(rèn)真工作，如果不受對(duì)方青睞，還是沒有用的。 商業(yè)就是競(jìng)爭(zhēng)。誰(shuí)都無(wú)法向別人求援，而是必須用自己的力量

17、站起來(lái)，用自己的力量往前行進(jìn)。因此，擁有進(jìn)取的心是非常重要的。 你必須以更好、更積極、更能得心應(yīng)手的方法思考，如此你才可能產(chǎn)生行動(dòng)的革新。 腦力激蕩是沒有止境的。持續(xù)不斷的思考，立刻就會(huì)變成自己的知識(shí)與能量，而貯藏在自己的腦中、體內(nèi)。 正因?yàn)槟惴e極地反復(fù)思考，所以，過(guò)去不太可能的事，現(xiàn)在才變成有可能完成。 腦分左右側(cè)是眾所皆知的。天生單腦發(fā)達(dá)的人大有人在。但是人們經(jīng)由更多單腦使用的方式，而使右腦發(fā)達(dá)的情形也不少。 腦是一種不可思議的“能源”。特別是在做策劃案時(shí)更是明顯。此時(shí)點(diǎn)子會(huì)一一出現(xiàn)，這是因腦的組織作用使然，沒有人可以缺少它。 也就是說(shuō)，因?yàn)榉磸?fù)而積極地使用腦袋來(lái)思考，所以能養(yǎng)成新的思考態(tài)

18、度，也因積極地活用自己的腦部組織才有所謂“創(chuàng)造性的活動(dòng)”。 信息技術(shù)21 世紀(jì)將是信息時(shí)代。信息技術(shù)將在信息資源、信息處理和信息傳遞、信息處理和信息傳遞方面實(shí)現(xiàn)微電子與光電子結(jié)合。智能計(jì)算與認(rèn)知、腦科學(xué)結(jié)合等，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛和多樣給人類帶來(lái)全新的工作方式和生活方式。 目前，INTERNET在中國(guó)的發(fā)展還處于起步階段，21世紀(jì)，它的發(fā)展將呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)的態(tài)勢(shì)。在我國(guó)，因特網(wǎng)用戶1999年從年初的 210 萬(wàn)增長(zhǎng)到年終的600 萬(wàn)至800 萬(wàn)之間。在這樣一個(gè)增速下，有人預(yù)測(cè)明年將達(dá)到近千萬(wàn)。到那時(shí)，整個(gè)行業(yè)就將發(fā)生質(zhì)變。這個(gè)質(zhì)變就是因互聯(lián)網(wǎng)滲透到各行各業(yè)而產(chǎn)生出大規(guī)模社會(huì)效益。其實(shí)，互聯(lián)網(wǎng)目前

19、在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始慢慢向各個(gè)行業(yè)滲透。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種滲透還將蔓延到零售業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)及傳統(tǒng)商業(yè)領(lǐng)域。 今后，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)將體現(xiàn)兩大核心價(jià)值。一是規(guī)?；⑵占靶?。對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)從少部分人的先行一步逐步普及進(jìn)入百姓生活，成為百姓生活的一個(gè)重要組成部分。另一個(gè)就是與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合和滲透?；ヂ?lián)網(wǎng)事業(yè)將從單純集中于IT產(chǎn)業(yè)，逐漸滲透到所有的傳統(tǒng)行業(yè)，成為各行各業(yè)本身進(jìn)步的一部分，甚至是助推器。這兩大核心是互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的真正發(fā)揮，又是未來(lái)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。 新材料與制造技術(shù)材料是人類社會(huì)文明大廈的基石，制造技術(shù)是人類社會(huì)進(jìn)化的里程碑。在新的世紀(jì)將發(fā)展功能化、復(fù)合化、智能化、環(huán)境友好、可再生材料，納米材料

20、與加工技術(shù)，表面技術(shù)、微細(xì)工藝、微機(jī)電系統(tǒng)、智能、柔性、虛擬制造體系等，使人類走向富裕。人類自誕生以來(lái)，就與材料結(jié)下了不解之緣。從原始社會(huì)的“石器時(shí)代”到逐步進(jìn)化的“青銅器時(shí)代”，人類由蒙昧走向開化?！拌F器時(shí)代”的到來(lái)，將人類帶入農(nóng)業(yè)社會(huì)。而“鋼鐵時(shí)代”的來(lái)臨，又造就了工業(yè)社會(huì)的文明。材料的發(fā)展，標(biāo)志著人類社會(huì)的歷史進(jìn)程，材料作為生產(chǎn)力要素之一，直接進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程，改變著人類社會(huì)的生產(chǎn)方式。20世紀(jì)40 年代以來(lái)所發(fā)生的新材料革命，正在影響和改變著我們的世界。源源不斷地涌現(xiàn)出的新材料在生產(chǎn)中的突出作用，更可印證科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的科學(xué)命題。 海洋技術(shù)海洋能源、資源的開發(fā)與利用，海洋與全球變化、

21、海洋環(huán)境與生態(tài)的研究是人類維持自身的生存與發(fā)展，拓展生存空間，充分利用地球上這塊最后的資源豐富的寶地的最為切實(shí)可行的途徑。 海洋開發(fā)，需要獲取大范圍、精確的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行海底勘探、取樣、水下施工等。要完成上述任務(wù)，需要一系列的海洋開發(fā)支撐技術(shù)，包括深海探測(cè)、深潛、海洋遙感、海洋導(dǎo)航等。 向海洋要淡水已成定勢(shì)。淡水資源奇缺的中東地區(qū)，數(shù)十年前就把海水淡化作為獲取淡水資源的有效途徑。美國(guó)正在積極建造海水淡化廠，以滿足人們目前與將來(lái)對(duì)淡水的需求。全世界共有近8000 座海水淡化廠，每天生產(chǎn)的淡水超過(guò)60 億米3。最近，俄羅斯海洋學(xué)家探測(cè)查明，世界各大洋底部也擁有極為豐富的淡水資源，其蘊(yùn)藏量約

22、占海水總量的 20。這為人類解決淡水危機(jī)展示了光明的前景。 深海是指深度超過(guò)6000 米的海域。世界上深度超過(guò)6000 米的海溝有30 多處，其中的20 多處位于太平洋洋底，馬里亞納海溝的深度達(dá)11000米，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最深的海域。深海探測(cè)，對(duì)于深海生態(tài)的研究和利用、深海礦物的開采以及深海地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，均具有非常重要的意義。 美國(guó)是世界上最早進(jìn)行深海研究和開發(fā)的國(guó)家，“阿爾文”號(hào)深潛器曾在水下4000 米處發(fā)現(xiàn)了海洋生物群落，“杰遜”號(hào)機(jī)器人潛入到了6000 米深處。1960 年，美國(guó)的“迪里雅斯特”號(hào)潛水器首次潛入世界大洋中最深的海溝馬里亞納海溝，最大潛水深度為10916米。 能源技術(shù)

23、能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。為考慮和不損害后代人的需要，將發(fā)展核能、潔凈煤、可再生能源、燃燒電池、超導(dǎo)應(yīng)用等技術(shù)，致力于能源的潔凈、安全、高效、可再生性、可儲(chǔ)存性和可分配性。人類文明的每一步，都和能源的利用息息相關(guān)。人類進(jìn)化發(fā)展的過(guò)程，是一部不斷向自然界索取能源的歷史。柴薪是人類第一代主體能源。人類發(fā)現(xiàn)用火之后，首先用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒煮食和取暖，用草飼養(yǎng)牲畜，靠人力、畜力并利用一些簡(jiǎn)單機(jī)械作動(dòng)力，從事手工生產(chǎn)和交通運(yùn)輸活動(dòng)。從遠(yuǎn)古時(shí)代直至中世紀(jì)，在馬車的低吟聲中，人類渡過(guò)了悠長(zhǎng)的農(nóng)業(yè)文明時(shí)代?？臻g技術(shù)空間技術(shù)是當(dāng)代發(fā)展最快的尖端技術(shù)之一。研制潔凈、高效的運(yùn)載工具、應(yīng)用衛(wèi)星與衛(wèi)星

24、利用、三基網(wǎng)絡(luò)、航天材料、空間環(huán)境以及探索發(fā)展空間產(chǎn)業(yè)，具有十分諉人的前景。 21世紀(jì)，人類探索宇宙、穿梭星際的夢(mèng)想有望變成現(xiàn)實(shí)。中國(guó)科學(xué)院院士閔桂榮，在新的千年到來(lái)之際，展望了人類空間探索的前景。 21 世紀(jì)初的探測(cè)重點(diǎn)將是月球和火星，有可能建立月球和火星載人活動(dòng)基地。目前，國(guó)際上16個(gè)國(guó)家正在聯(lián)手建立國(guó)際空間站，一旦建成，人們將不再滿足地面旅游，而要到月球和火星上開開眼界。因此，21 世紀(jì)開發(fā)太空旅洲將成為旅游業(yè)的新項(xiàng)目。 下個(gè)世紀(jì)，外層空間的地位將更為重要，將會(huì)有更多的國(guó)家加入到這一領(lǐng)域。要實(shí)現(xiàn)星際探索，離不開應(yīng)用衛(wèi)星、載人航天和深空探測(cè)等一系列關(guān)鍵技術(shù)。30年來(lái)我國(guó)已成功研制、發(fā)射了4

25、0 多顆衛(wèi)星；微重力科學(xué)研究目前外于世界先進(jìn)行列，載人航天技術(shù)的研究也已經(jīng)起步。為適應(yīng)航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，預(yù)計(jì)在21世紀(jì)我國(guó)將考慮載入航天計(jì)劃。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力的不斷壯大，在21世紀(jì)內(nèi)參與星際探索計(jì)劃應(yīng)是有可能的。 環(huán)境保護(hù)技術(shù)發(fā)展環(huán)境與生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、綠色材料與工藝，用物理、化學(xué)、生物和生態(tài)等方法對(duì)環(huán)境綜合治理，保護(hù)生物多樣性等，在污染的困境中重建家園，是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展必由之路。現(xiàn)代科技造就了現(xiàn)代文明，也伴生了現(xiàn)代污染，“溫室效應(yīng)”正促使地球氣候逐年變暖，兩極的冰蓋正慢慢融化，海平面日漸升高。若不設(shè)法抑制這種傾向，未來(lái)數(shù)百年內(nèi)，繁華的紐約、上海、香港等大都市將被海水淹沒，沿海城鎮(zhèn)有可

26、能成為新的大陸架。同時(shí)，大氣環(huán)流與海洋水流亦會(huì)發(fā)生變化，使地球氣候出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。近年來(lái)，肆虐全球的 “厄爾尼諾”和“拉尼娜”現(xiàn)象，已給人類帶來(lái)了難以估量的損失。 地球需要“退燒”！隨著空間技術(shù)的發(fā)展，人們將眼睛聚焦到了太空，利用空間技術(shù)來(lái)控制和改變地球的氣候，優(yōu)化生態(tài)、造福人類，已成為宇航、環(huán)保專家們致力研究的課題。當(dāng)前，各種冷卻地球的“太空氣候工程”方案正紛紛出籠。 研究表明，要解決目前氣候變暖的問(wèn)題，只需要把照射到地球的太陽(yáng)光遮擋掉 3%即可。要遮擋掉部分太陽(yáng)光，一個(gè)方案就是在空間支撐起一把“太陽(yáng)傘”。根據(jù)粗略計(jì)算，傘面積需達(dá)2000 平方千米左右，傘面材料可采用薄如蟬翼的金屬薄膜或塑料薄

27、膜。龐大的傘面可由數(shù)萬(wàn)個(gè)單元拼接而成，每個(gè)單元均含有一個(gè)由計(jì)算機(jī)、制動(dòng)器組成的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，用來(lái)調(diào)節(jié)其位置和方向?！疤?yáng)傘”依靠太陽(yáng)光壓與星球引力，定位于從地球至太陽(yáng)距離的 1%處的固定位置上。在這個(gè)位置，任何物體相對(duì)于太陽(yáng)，地球和月亮的距離始終保持不變，從而保證了“太陽(yáng)傘”具有恒定的遮蔽效果。被遮蔽的空域僅相當(dāng)于蒙上一層隱約的薄霧，對(duì)人類生活、植物生長(zhǎng)不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。 “造云”方案就是在空中制造“塵埃云”。在與“太陽(yáng)傘”方案相同的位置上，設(shè)法制造一片“塵埃云”，用它來(lái)遮擋太陽(yáng)光?！霸煸啤庇玫膲m埃可以取材于月球，將裝有月球塵埃和一定量炸藥的若干個(gè)圓筒發(fā)射到空間規(guī)定的位置上，之后引爆炸藥，依靠

28、炸藥的爆炸力使塵埃擴(kuò)散開來(lái)，形成一片永久性的、具有一定密度的“塵埃云”，用它來(lái)遮擋太陽(yáng)光。塵埃每年可能會(huì)流失一部分，可以定時(shí)、定量補(bǔ)充。即使塵埃散落到地球，也不會(huì)超過(guò)常規(guī)的宇宙塵粒的流入量，不必?fù)?dān)心會(huì)給地球構(gòu)成危害。 為減少太空垃圾，專家們還提出了“織網(wǎng)”方案，即向太空發(fā)射多顆人造地球衛(wèi)星，從衛(wèi)星上發(fā)射激光，編織形成一道“激光網(wǎng)”，讓太空中的對(duì)海面溫度頗有影響的紅外線的照射發(fā)生變化，以阻止氣候變暖。具體的實(shí)施辦法是：發(fā)射4 顆人造衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星上配置激光發(fā)射裝置和激光反射鏡，與其他衛(wèi)星上的相應(yīng)裝置配合，互射激光、互相反射。這樣，當(dāng)太空中的紅外線通過(guò)時(shí)，會(huì)被與紅外線能量相當(dāng)?shù)募す饩W(wǎng)阻擋，發(fā)生折射

29、并照到海面上，海面溫度受到影響后產(chǎn)生濕潤(rùn)的氣流，興云播雨，以此調(diào)節(jié)地球氣候。 生物技術(shù)生物技術(shù)直接關(guān)系到人類的切身利益，是21 世紀(jì)高科技的佼佼者?；蚪M計(jì)劃、基因工程、細(xì)胞工程，酶工程、蛋白質(zhì)工程等將帶來(lái)農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)等革命，產(chǎn)生難以估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的核心是生命科學(xué)。以基因技術(shù)為代表的生物工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥和疾病防治景，對(duì)人類的生活將產(chǎn)生重大影響。 基因技術(shù)對(duì)人類的貢獻(xiàn)程度取決于對(duì)基因組的研究進(jìn)展。耗資數(shù)十億美元的人類基因組計(jì)劃將于2003 年提前完成，為揭示人類的生長(zhǎng)、衰老、疾病、死亡的秘密打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。21 世紀(jì)，人的壽命可望大大延長(zhǎng)，許

30、多“不治之癥”將得到有效的預(yù)防和治療。如：通過(guò)把病原體的抗原基因轉(zhuǎn)入美味食物，人們享和它就能獲得打防疫針才能達(dá)到的預(yù)防目。對(duì)于愛美的婦女來(lái)說(shuō)，利用研究衰老機(jī)理而生產(chǎn)的化妝品，將成為搶手貨。 對(duì)其它物種的基因組研究也將給人類帶來(lái)意想不到的病原微生物的基因組已完成全測(cè)序，為認(rèn)識(shí)這些病原體的致病分子機(jī)制，從而為設(shè)計(jì)出診斷、預(yù)防和治療的新方法開辟了無(wú)限的可能性。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進(jìn)展，各種具有新的遺傳特性的動(dòng)植物將為我們提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，滿足日益增長(zhǎng)的食物需求；提供有特殊性能的纖維和其他化工原料；供應(yīng)廉價(jià)的可再生的能源，解決全球環(huán)境污染問(wèn)題由于生物工程的發(fā)展，這一切都不再是幻想。 當(dāng)前世界科技發(fā)展的

31、幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前世界科技發(fā)展呈現(xiàn)出全面推進(jìn)的態(tài)勢(shì)，無(wú)論廣度和深度都同過(guò)去不可同日而語(yǔ)，但其熱點(diǎn)主要集中在信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和納米技術(shù)上。第一，信息技術(shù)是走到了頂峰還是在孕育新突破？在過(guò)去近半個(gè)世紀(jì)里，信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)對(duì)其他產(chǎn)業(yè)的滲透和帶動(dòng)，超出了幾乎所有人的預(yù)想。但是，近兩年來(lái)大量信息類公司紛紛倒閉或陷入困境，信息產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速度急速下滑，又使人懷疑信息革命的高潮是否已經(jīng)過(guò)去。冷靜地分析，目前信息產(chǎn)業(yè)走入困境，主要是由于過(guò)度炒作以及股市泡沫破滅后投資者出現(xiàn)信心危機(jī)所致。就信息技術(shù)本身而言，現(xiàn)在還遠(yuǎn)未達(dá)到頂峰，而且正孕育著新的突破。一是集成電路等微電子技術(shù)正在孕育新的突破。研究

32、顯示，芯片集成晶體管數(shù)量每18個(gè)月左右增加一倍的摩爾定律已被突破，達(dá)到每12個(gè)月增加一倍。如果用納米電子學(xué)的方法代替光刻工藝，將使集成電路的集成度等指標(biāo)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高上萬(wàn)倍。二是計(jì)算機(jī)技術(shù)向多極化方向發(fā)展。巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)等構(gòu)成計(jì)算機(jī)的家族世界，它的發(fā)展軌跡是誰(shuí)占領(lǐng)了市場(chǎng)先機(jī)誰(shuí)就成為主導(dǎo)產(chǎn)品。三是通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合，構(gòu)成了以無(wú)線保真技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)。它可以通過(guò)便攜式電腦或其他運(yùn)算器件隨時(shí)隨地高速聯(lián)網(wǎng)而無(wú)需電纜，從而使個(gè)人擁有網(wǎng)絡(luò)通信能力。 第二，生物技術(shù)是否正在醞釀新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)？在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)方面，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，轉(zhuǎn)基因谷物、大豆、雜交水稻等抗逆、抗病

33、高產(chǎn)作物以及轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等不斷培育成功，是對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的重大技術(shù)革命。在醫(yī)藥生物技術(shù)方面，基因克隆、細(xì)胞克隆、個(gè)體水平克隆等無(wú)性繁殖技術(shù)發(fā)展迅速；基于器官修復(fù)和移植的干細(xì)胞克隆研究取得積極進(jìn)展，為人類實(shí)現(xiàn)從治療疾病到預(yù)防疾病的歷史性轉(zhuǎn)變奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在生物芯片方面，DNA 芯片成為生物技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的應(yīng)用將大大提高疾病的檢測(cè)準(zhǔn)確度和效率，為更快地發(fā)現(xiàn)一些疑難疾病帶來(lái)希望。被稱為“生命天書”的人類基因結(jié)構(gòu)圖繪制計(jì)劃已經(jīng)完成。沒有人懷疑，在各國(guó)大量投資生命科學(xué)和生物技術(shù)之后，在生命科學(xué)中的疑惑被一個(gè)個(gè)破譯和解答之后，將會(huì)形成一個(gè)巨大而充滿活力的生物產(chǎn)業(yè)，并對(duì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶

34、來(lái)巨大影響。 第三，能源技術(shù)為什么重新升溫？進(jìn)入新世紀(jì)，能源問(wèn)題研究又在全球范圍升溫。這不是偶然的，而是與能源在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、政治和人類生活中的作用密切相關(guān)的，也與石油資源的巨大消耗和日益緊缺密切相關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為，21世紀(jì)人類面臨的各種科學(xué)問(wèn)題大多與能源有關(guān)。能源技術(shù)的發(fā)展有四個(gè)重點(diǎn)方向：一是化石能源，其核心之一是潔凈煤?jiǎn)栴}；二是太陽(yáng)能與風(fēng)能、生物質(zhì)能，它們被稱為三大可再生潔凈能源；三是電動(dòng)汽車，著力開發(fā)污染很少、發(fā)展?jié)摿薮蟮娜剂想姵兀凰氖呛司圩?，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，核能將是繼石油、煤和天然氣之后的主要能源，核聚變將是核能利用的一個(gè)重要方向。能源問(wèn)題的研究將更加注重環(huán)境問(wèn)題。 第四，納米技術(shù)何時(shí)取得

35、革命性突破？納米本是一個(gè)尺寸的概念，但納米科學(xué)的發(fā)展不是一個(gè)簡(jiǎn)單的尺度上的深化，而是當(dāng)材料尺寸減小到納米量級(jí)后，它所表現(xiàn)出的一些新奇的物理效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)、掌握、利用這些效應(yīng)，可能會(huì)在信息、生物、能源領(lǐng)域帶來(lái)深刻的技術(shù)革命。目前，納米技術(shù)的發(fā)展有一些新的特點(diǎn)。一是發(fā)展微加工手段，對(duì)原子、分子進(jìn)行加工，從而塑造全新的微觀世界。二是納米技術(shù)可能引發(fā)相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)革命。比如，在材料方面，納米技術(shù)可能使材料性質(zhì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)化，如硬的變軟，導(dǎo)電的變成不導(dǎo)電，無(wú)磁性變成有磁性等；在微電子學(xué)與器件方面，納米技術(shù)可以制造更節(jié)能、更便宜的微處理器，使計(jì)算機(jī)效率提高百萬(wàn)倍；在生物和農(nóng)業(yè)方面，納米技術(shù)可制造新的化學(xué)藥品，可

36、對(duì)動(dòng)植物基因進(jìn)行改良。目前由于納米科學(xué)和技術(shù)的概念突破還很少，其相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)革命還遠(yuǎn)未到來(lái)。但可以預(yù)料，納米科學(xué)具有巨大潛力和美好遠(yuǎn)景，將給人類文明和社會(huì)進(jìn)步帶來(lái)不可估量的影響。 在今天這樣一個(gè)瞬息萬(wàn)變的時(shí)代，不可能會(huì)有人對(duì)未來(lái)科技發(fā)展的趨勢(shì)和速度作出準(zhǔn)確的判斷。但有一點(diǎn)是可以肯定的，即國(guó)家對(duì)科學(xué)技術(shù)研究的投入決心是不能動(dòng)搖的；基礎(chǔ)研究的創(chuàng)新是一切創(chuàng)新的源泉。 二、航空航天知識(shí)一覽 1、航天飛機(jī) 航天飛機(jī)是可以重復(fù)使用的、往返于地球表面和近地軌道之間運(yùn)送人員和貨物的飛行 器。它在軌道上運(yùn)行時(shí)，可在機(jī)載有效載荷和乘員的配合下完成多種任務(wù)。航天飛機(jī)通常設(shè)計(jì)成火箭推進(jìn)的飛機(jī)，返回地面時(shí)能像滑翔飛機(jī)或飛

37、機(jī)那樣下滑和著陸。航天飛機(jī)為人類自由進(jìn)出太空提供了很好的工具，是航天史上的一個(gè)重要里程碑。 航天飛機(jī)的飛行軌道通常是近地軌道，高度在1000公里以下。需要在高軌道運(yùn)行的有效載荷，也可以由航天飛機(jī)送上近地軌道后再?gòu)倪@個(gè)軌道發(fā)射進(jìn)入高軌道。航天飛機(jī)的運(yùn)載能力較大，往往采用多級(jí)組合的形式，可以串聯(lián)或并聯(lián)，也可以串、并聯(lián)結(jié)合。 航天飛機(jī)進(jìn)入軌道的部分叫做軌道器。它具有一般航天器所具有的各種分系統(tǒng)，可以完成多種功能，包括人造地球衛(wèi)星、貨運(yùn)飛船、載人飛船甚至小型太空站的許多功能。它還可以完成一般航天器所沒有的功能，如向近地軌道施放衛(wèi)星，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星，從軌道上捕捉、維修和回收衛(wèi)星等。 到目前為止，世界上

38、真正投入使用的航天飛機(jī)只有美國(guó)航天飛機(jī)一種。但美國(guó)航天飛機(jī)計(jì)劃也有過(guò)慘痛的教訓(xùn)，1986年1月28 日發(fā)生了震驚世界的“挑戰(zhàn)者”號(hào)爆炸事件。當(dāng)時(shí)因固體火箭助推器一現(xiàn)場(chǎng)連接處的O 形密封環(huán)被燒穿，造成外貯箱破損，引起爆炸，7名航天精英在人們的注視之中踏上了不歸之路。隨后航天飛機(jī)停飛了32 個(gè)月，一些系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)。1991年4 月出廠的“奮進(jìn)”號(hào)是為代替失事的“挑戰(zhàn)者”號(hào)而制造的。 2、載人飛船 載人飛船是能保障宇航員在外層空間生活和工作以執(zhí)行航天任務(wù)并返回地面的航天器，又稱宇宙飛船。它的運(yùn)行時(shí)間有限，是僅能一次使用的返回型載人航天器。載人飛船可以獨(dú)立進(jìn)行航天活動(dòng)，也可作為往返于地面和

39、太空站之間的“渡船”，還能與太空站或其他航天器對(duì)接后進(jìn)行聯(lián)合飛行。載人飛船容積較小，受到所載消耗性物資數(shù)量的限制，不具備再補(bǔ)給的能力，而且不能重復(fù)合作。 載人飛船具有多種用途，主要有：（1）進(jìn)行近地軌道飛行，試驗(yàn)各種載人航天技術(shù)，如軌道交會(huì)和對(duì)接及宇航員在軌道上出艙，進(jìn)入太空活動(dòng)等；（2）考察軌道上失重和空間輻射等因素對(duì)人體的影響，發(fā)展航天醫(yī)學(xué)；（3）進(jìn)行載人登月飛行；（4）為太空站接送人員和運(yùn)送物資；（5）進(jìn)行軍事偵察和地球資源勘測(cè)；（6）進(jìn)行臨時(shí)性的天文觀測(cè)。 載人飛船一般由乘員返回座艙、軌道艙、服務(wù)艙、對(duì)接艙和應(yīng)急救生裝置等部分組成，登月飛船還具有登月艙。返回座艙是載人飛船的核心艙段，也

40、是整個(gè)飛船的控制中心。返回座艙不僅和其它艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運(yùn)行階段的各種應(yīng)力和環(huán)境條件，而且還要禁受再入大氣層和返回地面階段的減速過(guò)載和氣動(dòng)加熱。軌道艙是宇航員在軌道上的工作場(chǎng)所，里面裝有各種實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。服務(wù)艙通常安裝推進(jìn)系統(tǒng)、電源和氣源等設(shè)備，對(duì)飛船起服務(wù)保障作用。對(duì)接艙是用來(lái)與太空站或其它航天器對(duì)接的艙段。 3、載人航天 載人航天是人類駕駛和乘坐載人航天器在太空中從事各種探測(cè)、研究、試驗(yàn)、生產(chǎn)和軍事應(yīng)用的往返飛行活動(dòng)。其目的在于突破地球大氣的屏障和克服地球引力，把人類的活動(dòng)范圍從陸地、海洋和大氣層擴(kuò)展到太空，更廣泛和更深入地認(rèn)識(shí)整個(gè)宇宙，并充分利用太空和載人航天器的特殊環(huán)境

41、進(jìn)行各種研究和試驗(yàn)活動(dòng)，開發(fā)太空極其豐富的資源。 根據(jù)飛行和工作方式的不同，載人航天器可分為載人飛船、載人空間站和航天飛機(jī)三類。載人飛船按乘坐人數(shù)分為單人式飛船和多人式飛船，按運(yùn)行范圍分為衛(wèi)星式載人飛船和登月載人飛船。載人空間站又稱為軌道站或航天站，可供多名航天員居住和工作。航天飛機(jī)既可作為載人飛船和空間站進(jìn)行載人航天活動(dòng)，又是一種重復(fù)使用的運(yùn)載器。 目前，世界上只有美國(guó)和俄羅斯掌握了載人航天技術(shù)。前蘇聯(lián)于年月日發(fā)射了人類第一艘載人飛船，航天員加加林乘坐飛船繞地球一周并安全返回地面。美國(guó)于年月日發(fā)射了第一艘載人飛船。這兩個(gè)國(guó)家在發(fā)射載人飛船之前，都進(jìn)行過(guò)多次無(wú)人飛船發(fā)射試驗(yàn)。 4、太空站 太空

42、站又稱為“空間站”、“軌道站”或“航天站”，是可供多名宇航員巡航、長(zhǎng)期工作和居住的載人航天器。在太空站運(yùn)行期間，宇航員的替換和物資設(shè)備的補(bǔ)充可以由載人飛船或航天飛機(jī)運(yùn)送，物資設(shè)備也可由無(wú)人航天器運(yùn)送。1971 年前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一個(gè)太空站“禮炮”1號(hào)，此后到1983年又發(fā)射了“禮炮”27 號(hào)。1986年前蘇聯(lián)又發(fā)射了更大的太空站“和平”號(hào)，目前仍在軌運(yùn)行。美國(guó)1973年利用“阿波羅”登月計(jì)劃的剩余物資發(fā)射了“天空實(shí)驗(yàn)室”太空站。 太空站在科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事上都有重大價(jià)值。它的用途包括天文觀測(cè)、地球資源勘測(cè)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究、新工藝開發(fā)、大地測(cè)量、軍事偵察和技術(shù)試驗(yàn)等。太空站還可以作為

43、人類造訪火星等其它行星的跳板，并試驗(yàn)載人行星際探索技術(shù)。 太空站分為單一式和組合式兩種。單一式太空站由運(yùn)載火箭或航天飛機(jī)直接發(fā)射入軌； 組合式太空站由若干枚火箭或航天飛機(jī)多次發(fā)射并組裝而成。太空站通常由對(duì)接艙、氣閘艙、軌道艙、生活艙、服務(wù)艙、專用設(shè)備艙和太陽(yáng)電池翼等部分組成。對(duì)接艙一般有數(shù)個(gè)對(duì)接口，可同時(shí)?？慷嗨逸d人飛船或其它飛行器。氣閘艙是航天員在軌道上出入太空站的通道。軌道艙是宇航員在軌道上的主要工作場(chǎng)所。生活艙是供宇航員進(jìn)餐、睡眠和休息的地方。站內(nèi)一 般設(shè)有臥室、餐廳和衛(wèi)生間等。服務(wù)艙內(nèi)一般裝有推進(jìn)系統(tǒng)、氣源和電源等設(shè)備，為整個(gè)太空站服務(wù)。專用設(shè)備艙是根據(jù)飛行任務(wù)而設(shè)置的安裝專用儀器的艙

44、段，也可以是不密封的構(gòu)架，用以安裝暴露于空間的探測(cè)雷達(dá)和天文望遠(yuǎn)鏡等儀器設(shè)備。太陽(yáng)電池翼通常裝在站體外側(cè)，為站上各儀器設(shè)備提供電源。 去年11月20 日，俄羅斯的一枚“質(zhì)子”號(hào)運(yùn)載火箭在哈薩克斯坦境內(nèi)的拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)起飛，成功地發(fā)射了“國(guó)際太空站”的第一個(gè)組件“曙光”號(hào)艙?！皣?guó)際太空站”計(jì)劃是1984年由美國(guó)總統(tǒng)里根提出的，原名“自由”號(hào)，由美國(guó)牽頭，現(xiàn)有16個(gè)國(guó)家參與建造，定于2004年投入使用。繼“曙光”號(hào)艙之后，美國(guó)去年12月4 日又發(fā)射了“節(jié)點(diǎn)”1號(hào)艙，并同“曙光”號(hào)對(duì)接到一起。站上的各種設(shè)備將由俄羅斯火箭和美國(guó)航天飛機(jī)分45 次運(yùn)送到軌道上。 “國(guó)際太空站”由重新設(shè)計(jì)的“自由”號(hào)

45、和俄原準(zhǔn)備建造的 “和平”2 號(hào)兩部分組成，兩部分的交接處就是已率先發(fā)射的“曙光”號(hào)艙。全站建成后重426 噸，跨度為1085米 884 米，將運(yùn)行在高約400 公里、與地球赤道呈516 度夾角的一條軌道上。該站初期可乘3人，后期可增至6 人。它的規(guī)模大大超過(guò)了“和平”號(hào)。 5、阿波羅計(jì)劃 “阿波羅”，是希臘神話中的太陽(yáng)神。 “阿波羅計(jì)劃”，是美國(guó)總統(tǒng)約翰.肯尼迪于1961年批準(zhǔn)的、旨在60 年代末把人送上月球并安全返回的航天計(jì)劃。為此，發(fā)展了“水星”、“雙子星座”和“阿波羅”3種飛船。 “阿波羅”登月飛船由指令艙、服務(wù)艙和登月艙3部分組成。 “阿波羅”飛船在19631966年曾進(jìn)行了多次不載

46、人飛行試驗(yàn)。1968年10月，“阿波羅7”號(hào)首次進(jìn)行載人環(huán)繞地球飛行；同年12月，“阿波羅8”號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類首次環(huán)繞月球飛行。隨后，“阿波羅9、10”號(hào)分別在環(huán)地和環(huán)月軌道上進(jìn)行了登月艙的模擬登月降落試驗(yàn)。 1969年7月16 日，“阿波羅11號(hào)”進(jìn)行人類首次登月飛行； 7 月21 日，航天員阿姆斯特朗和奧爾德林成為第一批登上月球的人。從此，“阿波羅12”號(hào)至“阿波羅17” （除“13”號(hào)外）都成功地登上了月球。每次有兩名航天員在月面上放置自動(dòng)試驗(yàn)裝置，采集了月球巖石和土壤標(biāo)本，有的還乘坐月面車進(jìn)行月面考察。 “阿波羅計(jì)劃”到1972年12月結(jié)束，歷時(shí)11年，耗資約250 億美元，有2 萬(wàn)多家公

47、司、廠商，120 多所大學(xué)、研究所，數(shù)十萬(wàn)人參加了這項(xiàng)計(jì)劃。先后有12 名美國(guó)航天員登上月球，在月面停留累計(jì)299.6 小時(shí)，航天員出艙在月面活動(dòng)累計(jì)80 小時(shí)，帶回月球巖土標(biāo)本389.7 公斤。 載人航天是空間技術(shù)的集大成者，它對(duì)世界格局和一個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位有著極其重要的影響。1961 年，當(dāng)蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方”1號(hào)宇宙飛船安全返回，成為世界上第一個(gè)完成太空軌道飛行的宇航員時(shí)，美國(guó)大驚失色，覺得他們一夜之間就從世界第一強(qiáng)國(guó)的位置上掉了下來(lái)，于是立即集中力量搞“登月計(jì)劃”，直到1969年“阿波羅”11號(hào)登月成功，他們才重新找回優(yōu)越感和自信心。中國(guó)一號(hào)至七號(hào)“神舟”飛船的成功返回，神舟八

48、號(hào)的即將升空，使我們跨入了航天開發(fā)大國(guó)的行列，這也是中國(guó)發(fā)揚(yáng)國(guó)威軍威的重要標(biāo)志。21世紀(jì)無(wú)疑將成為中國(guó)在世界載人航天史上崛起的世紀(jì)！ 6、神舟七號(hào)載人飛船神舟七號(hào)載人飛船（Shenzhou- manned spaceship）是中國(guó)神舟號(hào)飛船系列之一，用長(zhǎng)征二號(hào)F火箭發(fā)射升空。是中國(guó)第三個(gè)載人航天飛船。突破和掌握出艙活動(dòng)相關(guān)技術(shù)。神舟七號(hào)載人飛船科研單位是中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬中國(guó)空間技術(shù)研究院和上海航天技術(shù)研究院。長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭科研單位是中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院。 神舟七號(hào)飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成神舟七號(hào)飛船全長(zhǎng)9.19米，由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成。

49、神七載人飛船重達(dá)12噸。長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭和逃逸塔組合體整體高達(dá)58.3米。 軌道艙作為航天員的工作和生活艙，以及用于出艙時(shí)的氣閘艙。配有泄復(fù)壓控制、艙外航天服支持等功能。內(nèi)部有航天員生活設(shè)施。軌道艙頂部裝配有一顆伴飛小衛(wèi)星和5個(gè)復(fù)壓氣瓶。無(wú)留軌功能。 返回艙用于航天員返回地球的艙段，與軌道艙相連。裝有用以降落的降落傘和反推力火箭，實(shí)行軟著陸。 推進(jìn)艙裝有推進(jìn)系統(tǒng)，以及一部分的電源、環(huán)境控制和通訊系統(tǒng)，裝有一對(duì)太陽(yáng)能電池板。 神舟七號(hào)飛船載有三名宇航員分別為翟志剛（指令長(zhǎng)）、劉伯明和景海鵬。神舟七號(hào)飛船候補(bǔ)梯隊(duì)航天員分別為陳全（指令長(zhǎng)）、費(fèi)俊龍、聶海勝。主要任務(wù)是實(shí)施中國(guó)航天員首次空間出艙活動(dòng)，同時(shí)開展衛(wèi)星伴飛、衛(wèi)星數(shù)據(jù)中繼等空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)。 2008年9月24日下午14時(shí)30分在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的“神舟七號(hào)”載人航天飛行任務(wù)總指揮部新聞發(fā)布會(huì)