物理學(xué)與軍事科學(xué)及航空航天

1、第十章第十章物理學(xué)與軍事科學(xué)及航空航天物理學(xué)與軍事科學(xué)及航空航天2011-11-14 國(guó)防軍事力量是國(guó)家發(fā)展的保障。各國(guó)都極國(guó)防軍事力量是國(guó)家發(fā)展的保障。各國(guó)都極其重視。其重視。 政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)是國(guó)家強(qiáng)大的基石和政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)是國(guó)家強(qiáng)大的基石和保障保障 1840年開(kāi)始近一個(gè)世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)貧窮，政治腐年開(kāi)始近一個(gè)世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)貧窮，政治腐敗，外交無(wú)能，軍事落后，備受帝國(guó)主義侵?jǐn)?，外交無(wú)能，軍事落后，備受帝國(guó)主義侵略與奴役。略與奴役。 1949年開(kāi)始，中國(guó)如巨人，屹立在年開(kāi)始，中國(guó)如巨人，屹立在 世界的世界的 東方東方 中國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化，空間技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展中國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化，空間技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展一

2、一. 物理學(xué)與軍事科學(xué)物理學(xué)與軍事科學(xué)偵察、定位：偵察、定位：光學(xué)（成像）光學(xué)（成像）無(wú)線電（測(cè)向定位）無(wú)線電（測(cè)向定位）雷達(dá)（微波，激光雷達(dá)（微波，激光 定位，跟蹤）定位，跟蹤）放射性監(jiān)測(cè)（核武器，核基地，核試驗(yàn)）放射性監(jiān)測(cè)（核武器，核基地，核試驗(yàn)）衛(wèi)星定位（衛(wèi)星定位（GPS）聲納（獵潛，跟蹤）聲納（獵潛，跟蹤）激光（測(cè)距）激光（測(cè)距）預(yù)警飛機(jī)（監(jiān)測(cè)，指揮）預(yù)警飛機(jī)（監(jiān)測(cè)，指揮）無(wú)人飛機(jī)（偵察，攻擊）無(wú)人飛機(jī)（偵察，攻擊）紅外夜視、瞄準(zhǔn)紅外夜視、瞄準(zhǔn)以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以探測(cè)地面物體的精確以探測(cè)地面物體的精確形狀。形狀。防空雷達(dá)防空雷達(dá) 雷達(dá)將電磁波定向發(fā)射雷達(dá)將電磁波定

3、向發(fā)射至空間，根據(jù)接收空間至空間，根據(jù)接收空間存在物體所反射的電磁存在物體所反射的電磁波，計(jì)算出該物體的方波，計(jì)算出該物體的方向、高度及速度向、高度及速度反偵察與反定位，防竊聽(tīng)反偵察與反定位，防竊聽(tīng) 干擾與抗干擾干擾與抗干擾 電磁波電磁波 超聲波超聲波 隱形技術(shù)隱形技術(shù)美國(guó)美國(guó)E3A望樓望樓全天候預(yù)警機(jī)全天候預(yù)警機(jī)俄羅斯俄羅斯A50中堅(jiān)中堅(jiān)預(yù)警機(jī)預(yù)警機(jī) 以色列以色列“費(fèi)爾康費(fèi)爾康”預(yù)警機(jī)預(yù)警機(jī) 預(yù)警機(jī)裝有遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)、數(shù)據(jù)處理、敵我識(shí)別以及通信導(dǎo)航、指揮控制、電預(yù)警機(jī)裝有遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)、數(shù)據(jù)處理、敵我識(shí)別以及通信導(dǎo)航、指揮控制、電子對(duì)抗等完善電子設(shè)備，集預(yù)警、指揮、控制、通信和情報(bào)為一體，用于搜

4、索、子對(duì)抗等完善電子設(shè)備，集預(yù)警、指揮、控制、通信和情報(bào)為一體，用于搜索、監(jiān)視與跟蹤空中和海上目標(biāo)，并指揮、引導(dǎo)己方飛機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)支援監(jiān)視與跟蹤空中和海上目標(biāo)，并指揮、引導(dǎo)己方飛機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)支援飛機(jī)，是現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的武器裝備飛機(jī)，是現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的武器裝備 導(dǎo)航，控制與制導(dǎo)：導(dǎo)航，控制與制導(dǎo)： 無(wú)線電導(dǎo)航（衛(wèi)星，無(wú)人攻擊飛機(jī)）無(wú)線電導(dǎo)航（衛(wèi)星，無(wú)人攻擊飛機(jī)） 武器精確制導(dǎo)（導(dǎo)彈制導(dǎo)武器精確制導(dǎo)（導(dǎo)彈制導(dǎo) 飛機(jī)，坦克）飛機(jī)，坦克） 核動(dòng)力潛艇核動(dòng)力潛艇慣性制導(dǎo)，慣性制導(dǎo)，GPS，北斗，原子鐘，激光陀螺，熱，光，北斗，原子鐘，激光陀螺，熱，光偵察衛(wèi)星偵察衛(wèi)星 偵察、跟

5、蹤、監(jiān)視偵察、跟蹤、監(jiān)視多波段成像，圖象分析，信息多波段成像，圖象分析，信息傳遞，天空，外空，導(dǎo)彈防御系統(tǒng)傳遞，天空，外空，導(dǎo)彈防御系統(tǒng) 救助救助防御防御雷達(dá)，紅外，聲納（隱形飛機(jī)雷達(dá)，紅外，聲納（隱形飛機(jī)B2，F(xiàn)-22，吸收，漫反射，屏蔽），吸收，漫反射，屏蔽）材料（吸收）材料（吸收）無(wú)線電，光學(xué)，衛(wèi)星（干擾）無(wú)線電，光學(xué)，衛(wèi)星（干擾）預(yù)警飛機(jī)，導(dǎo)彈防御系統(tǒng)預(yù)警飛機(jī)，導(dǎo)彈防御系統(tǒng)潛艇防聲納（吸收，漫反射）潛艇防聲納（吸收，漫反射）掃雷掃雷(電，聲，磁，壓力電，聲，磁，壓力)干擾干擾(紅外，電磁波）紅外，電磁波）B52轟炸機(jī)的雷達(dá)反射截面為轟炸機(jī)的雷達(dá)反射截面為1000平方米平方米米格米格29

6、為為25平方米平方米BlB為不足為不足1平方米，平方米，B2A只有不到只有不到0.1平方米，相當(dāng)于一只飛鳥(niǎo)的雷平方米，相當(dāng)于一只飛鳥(niǎo)的雷達(dá)反射截面，一般雷達(dá)很難發(fā)現(xiàn)。達(dá)反射截面，一般雷達(dá)很難發(fā)現(xiàn)。 機(jī)體噴涂特制吸波雷達(dá)波的油機(jī)體噴涂特制吸波雷達(dá)波的油漆，降低探測(cè)雷達(dá)的回波漆，降低探測(cè)雷達(dá)的回波雷達(dá)波會(huì)繞艙體外形雷達(dá)波會(huì)繞艙體外形“爬行爬行”，不易被反射回去不易被反射回去 機(jī)體采用碳纖維和石墨等復(fù)合機(jī)體采用碳纖維和石墨等復(fù)合材料，不易反射雷達(dá)波材料，不易反射雷達(dá)波 雷達(dá)波經(jīng)多次折射后衰減雷達(dá)波經(jīng)多次折射后衰減 采用噴口溫度調(diào)節(jié)技術(shù)，減少采用噴口溫度調(diào)節(jié)技術(shù)，減少紅外暴露信號(hào)紅外暴露信號(hào)F-22隱

7、形戰(zhàn)斗機(jī)隱形戰(zhàn)斗機(jī)B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī) 核武器核武器（原子彈，氫彈，中子彈），曼哈頓計(jì)劃（原子彈，氫彈，中子彈），曼哈頓計(jì)劃 非殺傷性武器：非殺傷性武器：激光致盲，次聲波，微波，光激光致盲，次聲波，微波，光+聲聲+震震 激光武器激光武器（地基與空間，攻擊洲際導(dǎo)彈、航空器、衛(wèi)（地基與空間，攻擊洲際導(dǎo)彈、航空器、衛(wèi)星致盲），星致盲）， 電磁輻射電磁輻射（計(jì)算機(jī)與通訊系統(tǒng)）（計(jì)算機(jī)與通訊系統(tǒng)） 反恐反恐（毒品爆炸物檢測(cè)（毒品爆炸物檢測(cè)X射線，放射性，微波，射線，放射性，微波，光譜，化學(xué)，生物）光譜，化學(xué)，生物）1964年中國(guó)第一顆原子彈1967年中國(guó)第一顆氫彈三叉戟核潛艇裝載洲際彈道導(dǎo)

8、彈三叉戟核潛艇裝載洲際彈道導(dǎo)彈中國(guó)第一種洲際彈道導(dǎo)彈中國(guó)第一種洲際彈道導(dǎo)彈東風(fēng)東風(fēng)-5洲洲際地對(duì)地彈道導(dǎo)彈際地對(duì)地彈道導(dǎo)彈 （15000Km）中國(guó)中國(guó)FT-1精確制導(dǎo)炸彈精確制導(dǎo)炸彈 美國(guó)美國(guó)JDAM精確制導(dǎo)炸彈很需要精確制導(dǎo)炸彈很需要GPS制導(dǎo)制導(dǎo) 洲際彈道導(dǎo)彈洲際彈道導(dǎo)彈導(dǎo)彈精確制導(dǎo)需要精密定位與控制導(dǎo)彈精確制導(dǎo)需要精密定位與控制“雷霆雷霆”-2激光制導(dǎo)炸彈激光導(dǎo)引部激光制導(dǎo)炸彈激光導(dǎo)引部 國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)“雷石雷石”-6滑翔制導(dǎo)炸彈滑翔制導(dǎo)炸彈 激光制導(dǎo)炸彈利用來(lái)自目標(biāo)的反射激激光制導(dǎo)炸彈利用來(lái)自目標(biāo)的反射激光引導(dǎo)炸彈飛向目標(biāo)光引導(dǎo)炸彈飛向目標(biāo)美軍激光武器試驗(yàn)進(jìn)行中美軍激光武器試驗(yàn)進(jìn)行中 美國(guó)考

9、慮美國(guó)考慮“先發(fā)制人先發(fā)制人”攻擊攻擊他國(guó)衛(wèi)星或地面指揮站，剝奪對(duì)他國(guó)衛(wèi)星或地面指揮站，剝奪對(duì)手太空對(duì)抗的能力手太空對(duì)抗的能力中國(guó)已具有反衛(wèi)星武器，可中國(guó)已具有反衛(wèi)星武器，可破壞大多數(shù)低軌衛(wèi)星破壞大多數(shù)低軌衛(wèi)星美國(guó)的太空反衛(wèi)星武器示意圖美國(guó)的太空反衛(wèi)星武器示意圖 美國(guó)進(jìn)行大功率激光束發(fā)射試驗(yàn)美國(guó)進(jìn)行大功率激光束發(fā)射試驗(yàn) 2006年秋，美國(guó)一顆間諜衛(wèi)星所裝備的相機(jī)被中國(guó)高能年秋，美國(guó)一顆間諜衛(wèi)星所裝備的相機(jī)被中國(guó)高能激光致盲激光致盲中國(guó)進(jìn)行了從地面摧毀其氣象衛(wèi)星的試驗(yàn)，突顯具有空間中國(guó)進(jìn)行了從地面摧毀其氣象衛(wèi)星的試驗(yàn)，突顯具有空間戰(zhàn)能力戰(zhàn)能力中國(guó)具有的反衛(wèi)星導(dǎo)彈可擊落低軌道衛(wèi)星，包括中國(guó)具有的反

10、衛(wèi)星導(dǎo)彈可擊落低軌道衛(wèi)星，包括GPS導(dǎo)航導(dǎo)航定位衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、定位衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星等海洋衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星等GPS系統(tǒng)系統(tǒng) 1957年，蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星升空后，美國(guó)研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)年，蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星升空后，美國(guó)研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星所發(fā)出的電波具有定位功能。星所發(fā)出的電波具有定位功能。1960年，美國(guó)第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星年，美國(guó)第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星“子午儀子午儀”升空，開(kāi)始了導(dǎo)航衛(wèi)星的升空，開(kāi)始了導(dǎo)航衛(wèi)星的新時(shí)代，經(jīng)過(guò)新時(shí)代，經(jīng)過(guò)20年，耗資年，耗資200億美元，全球定位系統(tǒng)億美元，全球定位系統(tǒng)GPS于于1994

11、年全面年全面建成。建成。GPS系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶接收設(shè)備三部分組成。系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶接收設(shè)備三部分組成?？臻g部分由空間部分由21顆顆GPS衛(wèi)星和衛(wèi)星和3顆備份衛(wèi)星組成，在地球上的任何地點(diǎn)、任顆備份衛(wèi)星組成，在地球上的任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，都可以通過(guò)接收機(jī)同時(shí)收到來(lái)自何時(shí)間，都可以通過(guò)接收機(jī)同時(shí)收到來(lái)自4顆衛(wèi)星的信號(hào)；顆衛(wèi)星的信號(hào)；GPS通過(guò)測(cè)定通過(guò)測(cè)定由由3顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)至測(cè)定點(diǎn)接收到信號(hào)所需要的時(shí)間，計(jì)算出測(cè)定點(diǎn)顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)至測(cè)定點(diǎn)接收到信號(hào)所需要的時(shí)間，計(jì)算出測(cè)定點(diǎn)到到3顆衛(wèi)星的距離，再根據(jù)各衛(wèi)星當(dāng)時(shí)所處的位置信息，就可計(jì)算出測(cè)定顆衛(wèi)星的距離，再根據(jù)各

12、衛(wèi)星當(dāng)時(shí)所處的位置信息，就可計(jì)算出測(cè)定點(diǎn)的經(jīng)緯度。點(diǎn)的經(jīng)緯度。GPS衛(wèi)星裝有原子鐘，衛(wèi)星裝有原子鐘，30萬(wàn)年內(nèi)誤差不超過(guò)一秒，連續(xù)不斷地向地萬(wàn)年內(nèi)誤差不超過(guò)一秒，連續(xù)不斷地向地球發(fā)送時(shí)間和位置信息?？捎糜谔峁┚_的位置。球發(fā)送時(shí)間和位置信息。可用于提供精確的位置。GPS目前為世界各國(guó)所采用，美國(guó)向外國(guó)提供低精度的衛(wèi)星信號(hào)，目前為世界各國(guó)所采用，美國(guó)向外國(guó)提供低精度的衛(wèi)星信號(hào)，對(duì)美軍則提供最精確的信號(hào)。對(duì)美軍則提供最精確的信號(hào)。中國(guó)中國(guó)“北斗北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星使用示意圖導(dǎo)航衛(wèi)星使用示意圖 俄羅斯耗資俄羅斯耗資30多億美元建起了自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，多億美元建起了自己的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，打破美國(guó)壟斷

13、打破美國(guó)壟斷歐盟啟動(dòng)了伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)計(jì)劃。歐盟啟動(dòng)了伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)計(jì)劃。中國(guó)的全球定位系統(tǒng)中國(guó)的全球定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，自自2000年以年以來(lái)，已成功發(fā)射來(lái)，已成功發(fā)射10多顆衛(wèi)星，建立北斗一代和北斗二代系統(tǒng)，多顆衛(wèi)星，建立北斗一代和北斗二代系統(tǒng)，精度達(dá)精度達(dá)10米。米。國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)顯示大屏幕國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)顯示大屏幕 電磁輻射武器：破壞通訊指揮與控制系統(tǒng)電磁輻射武器：破壞通訊指揮與控制系統(tǒng)雷電電磁脈沖對(duì)微電子化、高度集成化的信息設(shè)備雷電電磁脈沖對(duì)微電子化、高度集成化的信息設(shè)備造成干擾與毀傷造成干擾與毀傷對(duì)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和作戰(zhàn)

14、樣式的發(fā)展與變化，用電對(duì)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和作戰(zhàn)樣式的發(fā)展與變化，用電磁武器攻擊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星系統(tǒng)等信息系統(tǒng)，使磁武器攻擊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星系統(tǒng)等信息系統(tǒng)，使電子設(shè)備形成永久的損傷及通訊系統(tǒng)癱瘓。電子設(shè)備形成永久的損傷及通訊系統(tǒng)癱瘓。微波武器微波武器: 熱效應(yīng)熱效應(yīng)次聲波武器次聲波武器 （f 20 Hz)：共振效應(yīng)：共振效應(yīng) 中國(guó)擁有多種核動(dòng)力和常規(guī)動(dòng)力潛艇。中國(guó)擁有多種核動(dòng)力和常規(guī)動(dòng)力潛艇。中國(guó)潛艇的技術(shù)發(fā)展（靜音，武器攜帶，火控技術(shù)）中國(guó)潛艇的技術(shù)發(fā)展（靜音，武器攜帶，火控技術(shù)）水雷武器按布設(shè)方式分類，主要有沉底雷、錨雷、火水雷武器按布設(shè)方式分類，主要有沉底雷、錨雷、火箭上浮式水雷、漂雷、定深

15、水雷等；按制導(dǎo)方式分類箭上浮式水雷、漂雷、定深水雷等；按制導(dǎo)方式分類主要有碰撞觸發(fā)式、音響自導(dǎo)式、磁感應(yīng)式、電腦識(shí)主要有碰撞觸發(fā)式、音響自導(dǎo)式、磁感應(yīng)式、電腦識(shí)別式、遙控制導(dǎo)式等，涉及各種布雷及掃雷技術(shù)。別式、遙控制導(dǎo)式等，涉及各種布雷及掃雷技術(shù)。二二. 航天科技航天科技 衛(wèi)星衛(wèi)星 同步通信衛(wèi)星同步通信衛(wèi)星 偵察衛(wèi)星偵察衛(wèi)星 洲際彈道導(dǎo)彈洲際彈道導(dǎo)彈 宇宙飛船宇宙飛船涉及物理學(xué)內(nèi)容包括：涉及物理學(xué)內(nèi)容包括：天文學(xué)，力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)（軌道，飛行）天文學(xué)，力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)（軌道，飛行）電磁學(xué)（無(wú)線電通信與控制，定位）電磁學(xué)（無(wú)線電通信與控制，定位）光學(xué)，熱力學(xué)，原子物理，材料，光學(xué)，熱力學(xué)，原子物

16、理，材料，1957年年10月蘇聯(lián)月蘇聯(lián)世界第一顆人造地球衛(wèi)星世界第一顆人造地球衛(wèi)星 1961 年蘇聯(lián)東方紅載人飛船年蘇聯(lián)東方紅載人飛船1969年美國(guó)阿波羅年美國(guó)阿波羅11號(hào)飛號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)載人登月船實(shí)現(xiàn)載人登月 “阿波羅阿波羅”工程是當(dāng)代規(guī)模最大、耗資最多的科技項(xiàng)工程是當(dāng)代規(guī)模最大、耗資最多的科技項(xiàng)目之一目之一 導(dǎo)致導(dǎo)致60至至70年代產(chǎn)生了液體燃料火箭、微波雷達(dá)、無(wú)年代產(chǎn)生了液體燃料火箭、微波雷達(dá)、無(wú)線電制導(dǎo)、合成材料、計(jì)算機(jī)等一大批高科技工業(yè)群線電制導(dǎo)、合成材料、計(jì)算機(jī)等一大批高科技工業(yè)群體體 取得的技術(shù)進(jìn)步成果向民用轉(zhuǎn)移，帶動(dòng)整個(gè)科技發(fā)展取得的技術(shù)進(jìn)步成果向民用轉(zhuǎn)移，帶動(dòng)整個(gè)科技發(fā)展與工業(yè)繁榮，其二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用的效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)與工業(yè)繁榮，其二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用的效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)“阿波阿波羅羅”計(jì)劃本身所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益計(jì)劃本身所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益俄聯(lián)盟飛船成功與國(guó)際空間站對(duì)接俄聯(lián)盟飛船成功與國(guó)際空間站對(duì)接亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射亞特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)遇難挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)遇難嫦娥一號(hào)發(fā)射成功嫦娥一號(hào)發(fā)射成功 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星傳回的第一幅嫦娥一號(hào)衛(wèi)星傳回的第一幅月面圖像月面圖像 天宮天宮1號(hào)號(hào) 神舟神舟8號(hào)號(hào)對(duì)接對(duì)接問(wèn)題：天宮問(wèn)題：天宮1號(hào)號(hào) 神舟神舟8號(hào)發(fā)射、入軌飛號(hào)發(fā)射、入軌飛行與對(duì)接過(guò)程涉及哪些物理系原理？行與對(duì)接過(guò)程涉及哪些物