航天科普知識

1、航天科普知識北京航星機器制造公司2011年10月太陽系全家福（老版）f這是來自于德國斯圖加特的天文學家斯特藩有關金星凌日細節(jié)的圖片。假冒的太陽黑子金星f（太陽直徑1390000km）f（金星直徑 12103km ）f這是2005年5月19日美國國家航天局的漫游者號火星探測車捕捉到的太陽已沉入火星地平線以下的情景。 f這是卡西尼號宇 宙 飛 船 于2004年12月14日拍攝到的土衛(wèi)四以巨大的土星為背景的照片。還有幾個橢圓形風暴正沿著土星大氣的云紋運行。 f在圖象右邊的黑點兒實際上根本不是太陽黑子。那是剛剛升空的發(fā)現(xiàn)者號航天飛機與國際國際空間站接軌在一起的情景。 人類雄偉的一步f大約經(jīng)過半個世紀努

2、力，人類終于在1957 年將人造衛(wèi)星送入太空，從而開創(chuàng)了航天新紀元。f1961 年加加林乘東方1 號宇宙飛船進入太空，人類實現(xiàn)了遨游太空的偉大理想。f1969 年阿姆斯特朗乘坐阿波羅11 號宇宙飛船登月獲得成功，創(chuàng)造了人類涉足地球以外另一天體的記錄。f在大氣層內(nèi)或太空飛行的器械都叫飛行器。飛行器分為三類：航空器、航天器、火箭/導彈。f在大氣層內(nèi)飛行的飛行器稱為航空器，如氣球、飛艇、飛機等。f在太空飛行的飛行器稱為航天器，如人造地球衛(wèi)星、載人飛船、空間探測器、航天飛機、空間站等。f但是飛機飛行高度如果超過30 千米，就會因為那上面的空氣太稀薄而托不動飛機。四道難關f地球引力關。f最終要達到將近每

3、秒8 千米的速度才能跳出這個手掌。一般的民航飛機航行速度每秒不到0.3 千米，而聲音的傳播速度每秒不足0.4 千米，子彈剛出槍口的速度大約每秒1 千米，因而它們都跳不出這個手掌。至少要比子彈的速度大8 倍，才有可能克服地球引力而不落到地球上。f只有達到第一宇宙速度，即 7.9 千米秒的時候，才能成為地球的衛(wèi)星。達到第二宇宙速度，即11.2 千米秒的時候，才能像地球、金星、火星等星體那樣，成為太陽系的一顆新行星。當達到第三宇宙速度，即16.7 千米秒的時候，就可以飛出太陽系。f真空關。f人離不開氧氣，而一般汽車、輪船或飛機的發(fā)動機也需要“呼吸”空氣里的氧氣才能工作。而且，輪船和飛機還需要流體的浮

4、力和反作用力才能運行。f急劇變化的溫度環(huán)境關。f地球上最熱的地方大約40，最冷的地方也不過零下40。而在空間離地球不遠處，向陽面的溫度可高達200，背陽面可冷到零下100。在遠離恒星的空間，在遠離恒星的空間，環(huán)境溫度接近于絕對環(huán)境溫度接近于絕對零度；而在恒星附近，零度；而在恒星附近，溫度則高達幾百至幾溫度則高達幾百至幾千攝氏度。地面上的千攝氏度。地面上的熱量交換、傳導、對熱量交換、傳導、對流和輻射都起作用。流和輻射都起作用?？墒窃谔?，主要依可是在太空，主要依靠輻射進行熱交換?？枯椛溥M行熱交換。f有害輻射關。f如果沒有大氣中的臭氧層對紫外線的強烈吸收，地球上的生物將無法生存。此外，地球磁場對射

5、向地球的粒子輻射也起到屏蔽作用，如太陽射出的稱為“太陽風”的帶電粒子流，由于地球磁場的屏蔽而不能直入地面。但是，人類一旦進入大氣層外的空間，就將暴露于這些有害輻射之下。一、運載火箭架起通天橋f航天離不開火箭。在人類漫長的航天征途中，中國古代發(fā)明的火箭功不可沒。f俄國的齊奧爾科夫斯基，在本世紀初曾被人們譏笑為古怪的夢想家。但恰恰就是這位火箭鼻祖，最早從理論上提出，用多級火箭或叫“火箭列車”可以克服地球引力而進入太空f1926 年3 月16 日美國戈達德博士，成功地發(fā)射了世界上第一枚液體推進火箭。盡管這枚小巧的火箭，只飛行了短短的2.5 秒鐘，到達12 米高，56 米遠處，但是人類終于找到了打開太

6、空王國大門的金鑰匙。f運載火箭一般由24 級組成，每一級都包括箭體結(jié)構(gòu)、推進系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)。末級有儀器艙，內(nèi)裝制導與控制系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)和發(fā)射場安全系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有一些組件分置在各級適當?shù)奈恢谩＜壟c級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙上面，外面套有整流罩。整流罩是一種硬殼式結(jié)構(gòu)，其作用是在大氣層飛行段保護有效載荷，飛出大氣層后就可拋掉。整流罩往往沿縱向分成兩半，由彈簧或無污染炸藥索產(chǎn)生分離力而分開。整流罩直徑一般等于火箭直徑，在有效載荷尺寸較大時，也可大于火箭直徑，形成燈泡形的頭部外形。f運載火箭是在第二次世界大戰(zhàn)后，在導彈的基礎上發(fā)展起來的。f通常把發(fā)射人造衛(wèi)星的火箭稱做運載火箭，把帶有

7、彈頭的火箭稱做導彈。因此，導彈與運載火箭主要是運載對象不一樣。f運載火箭發(fā)展的第一個里程碑，是利用洲際導彈，或者是在中程導彈的基礎上增加末級火箭。f原蘇聯(lián)就是利用這種辦法，從1957 年開始接二連三地發(fā)射各種衛(wèi)星、飛船，當時實在令人感到深奧莫測。f運載火箭發(fā)展的第二個里程碑，是利用已有的中程或遠程導彈，改裝成組合型多級運載火箭，幾乎任何一種火箭或?qū)?，都可以作為多級運載火箭組合體的組成部分。f美國就是以“雷神”中程導彈，“大力神”、“宇宙神”洲際導彈為基礎，配置新研制的“德爾它”型固體推進劑、“阿金納”型液體推進劑、“半人馬座”型液氫液氧推進劑的三種通用性末級火箭，進行積木式組合，派生出許多種

8、性能不同的運載火箭。用這些火箭發(fā)射了各種科學衛(wèi)星、地球觀測衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星以及金星、水星、火星、月球等的探測器和載人飛船。f運載火箭發(fā)展的第三個里程碑，是為航天研制大型火箭。f人要飛向遠離地球38 萬千米的月球，往返需要8 天時間。美國設計的“阿波羅”飛船，總重量46 噸，高25 米，最大直徑6.6 米。運載火箭與“阿波羅”登月飛船組裝后，高度110 米，約相當于36 層樓房的高度，起飛重量3353噸。能把127 噸重的衛(wèi)星送入近地軌道，或者把50 噸重的飛船以第二宇宙速度送入月球軌道。f我國發(fā)射衛(wèi)星的運載火箭，也是在導彈武器基礎上發(fā)展起來的。1970年1 月30 日，中遠程火箭飛行試

9、驗取得了圓滿成功，利用該火箭的第一、二級加以改裝，再加上新研制的第三級固體燃料火箭，構(gòu)成三級運載火箭長征1 號f1970 年4 月24 日，長征1 號火箭把173 千克重的我國第一顆衛(wèi)星“東方紅1 號”送上太空。f1971 年9 月，在我國西北酒泉發(fā)射場，進行了第一次洲際火箭飛行試驗，基本獲得成功。以洲際液體火箭為基礎，經(jīng)過適應性修改后，構(gòu)成了長征2 號、長征2 號丙運載火箭，能把2800 千克重的衛(wèi)星送入近地軌道，用它發(fā)射了一系列返回式衛(wèi)星。f隨著我國社會主義建設的發(fā)展，通信和電視廣播事業(yè)部門迫切需要發(fā)射靜止軌道通信衛(wèi)星。f于是，在長征2 號火箭的基礎上，增加了以液氫液氧為推進劑的第三級，命

10、名為長征3 號，它能把1450 千克的載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。f與此同時還研制成功長征4 號f為了將成熟的運載火箭技術(shù)推向國際衛(wèi)星發(fā)射市場，火箭專家又在發(fā)射成功率很高的長征2 號火箭的基礎上，加長箭體段作為芯級，再在第一級箭體周圍捆綁上4 枚液體火箭助推器。這種火箭被命名為長征2號E，俗稱長二捆，能將9000 千克載荷送入近地軌道。f1992 年8 月把目前世界上最重的“澳星”準確地送上預定軌道。這標志著中國航天技術(shù)又跨上了一個新臺階。f神州五、六、七號的發(fā)射火箭均為：“長征2號F”運載火箭 長征系列火箭全家福長征系列火箭全家福二、人造衛(wèi)星資源撒向人間f人造地球衛(wèi)星是環(huán)繞地球在空間軌道上運行

11、的無人航天器f在一百年前，世界上只有一個人首先提到它的名字，這就是1895 年俄國的齊奧爾科夫斯基f1957 年10 月4 日，原蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星進入太空，重量只有83.6 千克，直徑為58 厘米的鋁制球體。f3 個月后（1958 年1 月31 日），美國成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星探險者1號，衛(wèi)星重量為4.8 千克。f人造衛(wèi)星的發(fā)展速度是令人吃驚的：f1957 年只有2 顆衛(wèi)星上天，1958 年8 顆，1959 年14 顆，1960 年35 顆，到了1962 年后每年發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)超過100 顆。f至今世界各國所發(fā)射的人造衛(wèi)星總數(shù)已達一萬多顆！f人造地球衛(wèi)星名目繁多，按運行軌道不同可分為低軌道衛(wèi)

12、星、中高軌道衛(wèi)星、地球同步軌道衛(wèi)星、太陽同步軌道衛(wèi)星、大橢圓軌道衛(wèi)星和極軌衛(wèi)星。f人們更多地是按用途把人造衛(wèi)星分為科學衛(wèi)星、應用衛(wèi)星和技術(shù)試驗衛(wèi)星。f衛(wèi)星通信是航天技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用通信衛(wèi)星作為中繼站，實現(xiàn)地球上各點之間的通信。實質(zhì)上是把地面微波中繼站，搬到了赤道上空的地球靜止衛(wèi)星軌道上。f用等間隔的3 顆地球靜止軌道衛(wèi)星，就可實現(xiàn)全球通信。f我國于1984 年發(fā)射了一顆試驗通信衛(wèi)星，命名為東方紅2 號。衛(wèi)星直徑2.1 米，包括天線在內(nèi)總高約3.1 米。f對地觀測是國際航天活動的主要應用目標之一，用于這方面的衛(wèi)星有氣象衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星等。f1988 年9 月7 日，我

13、國成功地發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星“風云1 號”。f風云1 號氣象衛(wèi)星是一顆1.2 米高，長、寬各1.4 米的立方體，在左右兩塊太陽電池翼被打開以后，其跨度為8.6 米。衛(wèi)星重852千克。f導航衛(wèi)星，是為地面、海洋、空中和空間用戶導航定位的人造衛(wèi)星。f1978 年以來，美國發(fā)展了一種以衛(wèi)星為基礎的無線電導航系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)（GPS）?？臻g段將由24 顆衛(wèi)星組成，分布于6 個軌道平面上，衛(wèi)星軌道高度約為20000 千米。f俄 羅 斯 “ 格 羅 納 斯 ”（GLONASS）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)自1993年投入使用以來歷經(jīng)坎坷。隨著俄羅斯國民經(jīng)濟的復蘇，它已經(jīng)走出低谷并逐漸恢復“元氣”，在軌的14顆衛(wèi)

14、星正在發(fā)揮系統(tǒng)的部分功能。 f計劃將由24顆衛(wèi)星組成。f歐洲的導航系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)將總共發(fā)射30顆衛(wèi)星，其中27顆運行衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，目前僅發(fā)射了2顆f我國的北斗衛(wèi)星f北斗一代已經(jīng)服役，共4顆衛(wèi)星。f北斗二代正在建設，包括35顆衛(wèi)星，其中5顆是地球同步軌道，其余30顆是中地軌道衛(wèi)星，能真正覆蓋全球 。f預計2010年北斗導航定位系統(tǒng)即可為我國及周邊地區(qū)提供基本服務。 三、載人飛船軌道握手f儒勒凡爾納，寫了一部著名的科幻小說從地球到月球，生動地描寫了勇敢的探險家如何乘坐炮彈飛船遨游太空f1957 年11 月3 日，原蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆載有小狗萊伊卡的生物衛(wèi)星，取得了許多第一手資料，然后經(jīng)歷了

15、無人飛船到載有動物的飛船，再到載人飛船，經(jīng)歷了循序漸進、反復試驗的過程。f1961 年4 月12 日，原蘇聯(lián)航天員加加林乘坐東方1 號飛船，繞地球飛行108 分鐘后，安全返回地面，開創(chuàng)了世界上載人航天的新時代。f在載人爭奪戰(zhàn)中，第一回合是東方號飛船單人飛行、編隊飛行，原蘇聯(lián)贏得了主動權(quán)。f第二回合是美國雙子星座飛船的雙人飛行、阿波羅號飛船的登月飛行，美國取得了空間優(yōu)勢。f1965 年12 月15 日，在航天員參與下，雙子星座7 號飛船與雙子星座6 號飛船，在同一時間，以相同速度到達空間同一位置，在軌道上以同一速度飛行，有時相距僅10 厘米左右，實現(xiàn)了世界上第一次交會。f1966 年3 月16

16、日發(fā)射的雙子星座8 號飛船，在太空實現(xiàn)了與阿金納火箭順利飛行中的對接，且十分平穩(wěn)。此外，航天員還進行了多次太空行走試驗，取得了艙外活動的經(jīng)驗。f阿波羅飛船登月，是世界航天史上具有劃時代意義的一項成就，由指令艙、服務艙和登月艙3 大部分組成。f阿波羅11 號飛船于1969 年7 月2021 日，首次實現(xiàn)人類登上月球的偉大理想。此后，美國又相繼6 次發(fā)射阿波羅號飛船，其中5次成功，共有12 名航天員登上月球。f聯(lián)盟號飛船，是原蘇聯(lián)最初為登月飛行設計的，由于美國搶先登月，原蘇聯(lián)便轉(zhuǎn)而改設計為地球軌道飛船中國載人航天重大歷史 f1999年11月20日，中國第一艘無人試驗飛船“神舟一號”試驗飛船在酒泉發(fā)

17、射成功，21小時后在內(nèi)蒙古中部回收場成功著陸。f2001年1月10日1時0分，我國自行研制的“神舟二號”無人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。f2002年3月25日，“神舟三號”在中國甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功升入太空?！吧裰廴枴憋w船上進行的擬人載荷試驗取得良好效果，并進行了一系列大規(guī)模的動植物、細胞、測試等太空科研實驗。f同年12月30日零點40分“神舟四號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空并成功進入預定軌道,這是中國“神舟”飛船在無人狀態(tài)下考核最全面的一次飛行試驗。為實施載人航天飛行,把中國航天員送上太空奠定了堅實的基礎。f2003年10月15日早上9時“神舟五號”飛船載著中國第一位宇航員楊利偉在

18、酒泉航天發(fā)射中心用長征二號F型運載火箭發(fā)射升空，飛船在太空繞地球飛行14圈后，返回艙于2003年10月16日6時23分在內(nèi)蒙古四子王旗主著陸場成功著陸。f2005年10月12日早上9時“神舟六號”飛船載著兩位中國宇航員費俊龍和聶海勝發(fā)射升空。 f2008年9月25日28日，25日晚神舟七號于21：10分發(fā)射，三名宇航員是翟志剛、劉伯明、景海鵬。27日16：30分翟志剛成功完成首次出艙進行太空行走。f載人航天器大致可分為三個主要單元：載人飛船、航天飛機、空間站，這三種航天器分別執(zhí)行了不同的任務。載人航天器分類載人航天器分類空間站f到目前為止，全世界已發(fā)射了9個空間站。其中蘇聯(lián)共發(fā)射8座，美國發(fā)射

19、1座。f按時間順序講，蘇聯(lián)是首先發(fā)射載人空間站的國家。其禮炮1號空間站在1971年4月發(fā)射，后在太空與聯(lián)盟號飛船對接成功，有3名航天員進站內(nèi)生活工作近24天，完成了大量的科學實驗項目，但這3名航天員乘聯(lián)盟11號飛船返回地球過程中，由于座艙漏氣減壓，不幸全部遇難。f禮炮2號發(fā)射到太空后由于自行解體而失敗。前蘇聯(lián)發(fā)射的禮炮3、4、5號小型空間站均獲成功，航天員進站內(nèi)工作，完成多項科學實驗。其禮炮6、7號空間站相對大些，也有人稱它們?yōu)榈诙臻g站。它們各有兩個對接口，可同時與兩艘飛船對接，航天員在站上先后創(chuàng)造過210天和237天長期生活記錄，還創(chuàng)造了首位女航天員出艙作業(yè)的記錄。f前蘇聯(lián)于1986年2

20、月20日發(fā)射入軌的和平號空間站，年底俄羅斯宇航局因和平號部件老化（設計壽命年）且缺乏維修經(jīng)費，決定將其墜毀和平號最終于年月日墜入地球大氣層。f和平號空間站創(chuàng)下了多個世界第一：它是在太空工作時間最長、超期服役時間最長、工作效率最高、接待各國宇航員最多的太空站，俄羅斯宇航員波利亞科夫創(chuàng)造了單人連續(xù)在太空飛行438天的最高紀錄。f美國在1973年5月14日發(fā)射成功一座叫天空實驗室的空間站，它在435千米高的近圓空間軌道上運行，宇航員用58種科學儀器進行了270多項生物醫(yī)學，空間物理，天文觀測，資源勘探和工藝技術(shù)等試驗，拍攝了大量的太陽活動照片和地球表面照片，研究了人在空間活動的各種現(xiàn)象。直到1979

21、年7月12日在南印度洋上空墜入大氣層燒毀。f深空探測主要包括月球探測、行星探測和行星際探測。我國的嫦娥計劃f我國在2004年2月13日公布首次探月計劃嫦娥計劃。計劃分計劃分“繞、繞、落、回落、回”三三個發(fā)展階段，個發(fā)展階段，首期首期“嫦娥嫦娥一號一號”繞月繞月工程，總投工程，總投資資14億元億元 f“嫦娥一號”月球探測衛(wèi)星于2007年10月24日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號甲”運載火箭發(fā)射升空。運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上執(zhí)行科學探測任務。f2009年3月1日16時13分，嫦娥一號衛(wèi)星在控制下成功撞擊月球。為我國月球探測的一期工程,劃上了圓滿句號。 f內(nèi)行星探測始于60 年代初。f1961 年初原蘇聯(lián)金星1 號成功地進入太陽軌道，但不幸的是，在按計劃飛越金星之前無線電聯(lián)系中斷。f美國于1962 年發(fā)射水手2 號金星 探 測 器 ， 探 測 器 在 距 金 星35000 千米的地方掠過。f70 年代開始原蘇聯(lián)和美國的空間探測進入第二階段。1970 年12 月15 日，原蘇聯(lián)金星7 號探測器首次在金星上軟著陸。f1973 年11 月3