深空探测的几个问题
【回顾】中国探月工程的历史与辉煌
【回顾】中国探月工程的历史与辉煌 欢迎扫描如下二维码，核实后邀请您加入中国军民融合 产业投资联盟——航空航天企业家群。近期即将举办2017年中国军民两用智能装备产业高峰论坛，敬请期待。2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。嫦 娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。 2007年10月24日18时05分，“嫦娥一号”成功发射升空，在圆满完成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。2010年10月1日18时57分59秒“嫦娥二号”顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。 2012年9月19日，月球探测工程首席科学家欧阳自远表示， 探月工程已经完成嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘 测任务。 嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。嫦娥五号主要科学目标包括 对着陆区的现场调查和分析，以及月球样品返回地球以后的 分析与研究。中国人的探月工程，是在为人类和平使用月球 迈出了新的一步。工程概况发射人造地球卫星、载人航天和 深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球，开发月球 资源，建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争 热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的
重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。 月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。月球具有可 供人类开发和利用的各种独特资源，月球上特有的矿产和能 源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持 续发展产生深远影响。中国探月是我国自主对月球的探索和 观察，又叫做嫦娥工程。 国务院正式批准绕月探测工程立项后，绕月探测工程领导小 组将工程命名为“嫦娥工程”、将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥 一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主 要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素 的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。嫦娥四 “回”号是嫦娥三号的备份星。而根据中国探月工程“绕”、“落”、 三步走战略。并计划在月球建立研究基地。 工程目标国防科学技术工业委员会副主任、国家航天局局长、 绕月探测工程总指挥栾恩杰介绍，由月球探测卫星、运载火 箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成的绕月探测工 程系统届时将实现以下五项工程目标：⊙ 研制和发射我国第 一个月球探测卫星；⊙ 初步掌握绕月探测基本技术；⊙ 首 次开展月球科学探测；⊙ 初步构建月球探测航天工程系统； ⊙ 为月球探测后续工程积累经验。 工程方案中国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活 动必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方
【中考题原创】“天问一号”开启全球深空探测时代
【中考题原创】 “天问一号”开启全球深空探测时代 湖北省石首市文峰中学刘涛 【问题情境】2020年7月月23日，中国“天问一号”火星探测器成功升空，开启中国首次自主火星探测任务，将成为第二个让漫游车在火星上成功着陆并运行的国家。中国火星任务的成功发射拉开了全球深空探测时代的序幕。由着陆巡视器和环绕器组成的“天问一号”，将围绕火星进行轨道飞行并利用安装太阳能板的火星车研究火星表面。 【化学问题】 1．好莱坞科幻大片《火星救援》讲述航天员在太空求生的星际驻留生活。下列有关氧气的认识错误的是（） A．氧气液化成淡蓝色的液氧，发生物理变化 B．液氧可用作航空火箭发射，利用其可燃性 C．“人造空气”接近空气的组成，属于混合物 D．太空中宇航员呼吸氧气，可利用光合作用循环利用 2．未来移民火星需要“人造空气”来实现人类共同的梦想，人造空气中含有70%的氮气、20%以上的氧气、还有二氧化碳等。下列有关“人造空气”说法中不正确的是（） A．如果“人造空气”只含有氧气会对人体健康不利 B．“人造空气”中氮气含量比空气中氮气含量要低 C．可以利用反应4P+5O22P2O5，来测定“人造空气”中氧气的含量 D．燃着的酒精灯在“人造空气”中会熄灭 3．探测资料表明，火星上存在丰富的镁资源。在元素周期表中，镁元素的某些信息如图所示，下列说法不正确的是（） A．镁元素属于非金属元素 B．镁元素原子的核电荷数为12 C．镁元素原子的核外电子数为12 D．镁元素的相对原子质量为24.31 4．科学家发现火星大气层中含有硫化羰（化学式为COS）。已知硫化羰与二氧化碳的结构相相似，但能在氧气中完全燃烧。下列有关硫化碳的说法正确的是（） A．硫化羰是一种氧化物 B．硫化羰完全燃烧会生成CO2和SO2两种氧化物，可作为理想燃料 C．硫化羰中碳元素质量分数为20% D．硫化羰可用作灭火剂
《深空探测》阅读答案
《深空探测》阅读答案 ①人类所生存的地球，只是浩瀚宇宙中的沧海一粟。人造地球卫星、找人航天技术的发展，使人类认识宇宙的目光越来越远;而探索更深更广的太空，则成为现代人类航天活动的主要目标。 ②深空探测主要包括对月球的探测、行星及其卫星的探测以及小行星和彗星的探测三大方面。具体说来就是对太阳系内除地球外的行星及其卫星、小行星、彗星等的探测，以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。它是继卫星应用、找人航天之后的又一航天技术发展领域。深空探测对人类了解太阳系的起源、演变历史和现状，进一步认识地球环境的形成与演变、探索生命的起源和演变以及积极开发和利用空间资源具有重要意义。深空探测的总体科学目标大致可归纳为;探索太阳系和宇宙(包括生命)的起源和演化;开发和利用空间资源(空间环境、能源和资源等);发展空间技术，推进科学技术的进步;扩展人类的生存空间;为人类社会长期的可持续发展服务。 ③20世纪90年代以来人们又把目光转向月球，一方面现代航天技术的发展为人类提供了进一步探测月球的可能性，另一方面月球独特的自然环境和资源一直吸引着人类。月球上没有大气干扰，是进行科学实验和天文观测的圣地。如果在月面上建立天文台，就会探测到宇宙中的许多奇异现象。月球的引力只有地球的1/6：发射火箭所需的燃料将会比地面少得多，因此月球也是个难得的航天发射基地。月球两极大量冰水的发现更使人类对月球刮日相看，因为有了水，人类在月球上生存的基本条件便已具备。人们可以利用水得到氢气和氧气，氧气和水供人呼吸饮用，使植物生长，氯和氧还可作为火蔚燃料，供飞船返回地球或前往火星或更运的星际探险。这样，人类在月球上建立永久性实验室甚至定居点并非天方夜谭，月球很可能成为人类远征其他星体的中转站。 ④深空探测中的另外一个引人瞩目的天体便是离人类最近的行星火星。火星是地球轨道之外最靠近地殊的行星，离地球的距离仅次于金星，也是太阳系中离太阳最远的石质行星，与地球最为相似。火星直径约为地球的1/2，质量是地球的1/10，自转周期与地球相当.公转周期约为地球的倍。火星周围有稀薄的大气，上千条干涸的河床。由于火星的特殊位置，以及大小和环境与地球最相近，从而作为人类最佳的大空移民场所而备受关注，因此时火星的直接探测有很大的吸引力。许多年来，人类共发起30多次火星探测计划，拍摄了大量的图片，获得了丰富的火星表面数据，为以后的火星软着陆和人类登陆火星打下了坚实的基础。 ⑤深空探测是一个国家综合国力和科技水平的综合体现，是我国航天活动发展的必然选择。从2002年开始，我国再次进行月球探测工程嫦娥工程的综合论证工作，到目前探月工程一期已经立项，二、三期工程正在论证过程中。月球探测工程共分为三个阶段：一期工程简称绕，预计3年内发射探月卫星，环绕月球飞行并拍回三维图像：二期工程是落，将月球卓或探月机器人送到月球表面降落，进行科学探测;三期工程叫作回，采集月球样品等任务完成后，返回地球。 1、选文第③段月球很可能成为人类远征其他星体的中转站。一句中很可能能否去掉?为什么?(3分) 2、选文第④段画横线句子运用了哪些说明方法?试举两例并说明在文中有何作用?(4分) 3、从本文看，我国为什么要进行深空探测?(3分) 4、把人类运送到火星，实现人类太空移民的梦想有可能实现吗?为什么?根据选文内容，谈谈你的看法。(4分) 1、(3分) 不能，很可能起到限制作用(1分)，月球成为人类远征其他星球的中转站
报警探测器详解
报警探测器详解 报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。探测器由传感器和信号处理器组成。在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。信号处理器的作用是把传感器转化的 电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。 一、红外报警探测器 凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外：波长范围0.75～3μm 中红外：波长范围3～25μm 远红外：波长范围25～1000μm 人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。 1、被动红外报警探测器 在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等
部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体 防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰 值波长约为10μm，正好在范围以内 被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警戒范围及 探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦 式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探 测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远 距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采 用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这 种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围在不同方向呈 多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体警戒。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。 多波束型PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于90°，垂直视场角最大也可 以达到90°，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。 红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警， 不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误报警。为了 解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。安装在顶棚上向下360°范围内 进行警戒，只要在防护范围内，无论从哪个方向入侵都会触发报警，在银行营业大厅，商 场的公共活动区等空间较大的地方得到广泛使用。 被动式报警探测器由于探测性能好、易于布防、价格便宜而被广泛应用。其缺点是相 对于主动式探测误报率较高。 2、主动式红外探测器 主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的 光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红 外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，
深空通信概述
1.介绍 空间技术的发展使火星探测等深空科学任务成为了现实。未来的空间探测任务会需要在行星，月球，卫星，小行星，宇宙飞行器，和登陆车等之间进行通信。这些任务会产生大量的需要被传送到地球上的科学数据。同时，这些任务需要保证空间数据高速的传输，空间设施间互相配合，安全的运行和在各个空间区域中的无缝互操作。 为了实现科学考察数据的有效传输和可靠的导航通信，NASA提出了发展下一代空间互联网体系结构的几个显著的挑战。下阶段设计和实现的深空网络应该是深空星际网络的互联网，定义为星际互联网IPN(InterPlaNetary)。 星际互联网预想为可以提供科学考察数据的传输服务和未来深空探测任务的航天器与人造卫星的导航服务。很多未来的星际探测任务已经由国际空间组织如NASA和欧空局为未来10年进行了规划。这些任务的时间和和目的在表1中列出。像表1中描述的，所有这些未来空间任务都有一个共同的目标就是科学考察数据的获取和传输，也是如下描述的星际互联网的主要应用： ●时间不敏感的科考数据传输。星际互联网的主要目标就是实现空从地外行星和月 球收集大量科考数据空间中的实体间实现互相通信。 ●时间敏感的科考数据传输。这种类型的应用适用于将本地的大量的视频和音频数 据传输给地球，在轨机器人，甚至是在轨的宇航员。 ●任务状态遥测。任务，飞行器或登录器的状态和健康报告应该被传输到指挥中心 或其它结点上。这个应用需要一种周期性或事件驱动的不可靠的传输服务。 ●命令和控制。另一种星际互联网的重要应用是对在轨单元的命令和控制。闭环命 令和控制可以包括无线结点的直接或多跳通信，比如，地球基站控制在行星表面 漫游的探测器，或者接近的结点，比如在行星轨道上控制登录器。 很明显的是，人们期望星际互联网可以将目前的空间通信能力扩展到可以在陆地和空间之间通信。从空间任务中可以理解深空通信环境的独特的挑战。例如，目前NASA的深空网络（Deep Space Netwoek）的通信设施提供了重大的研究和实施经验，同时也建立了发展下一深空通信网也就是星际互联网的技术标准。从之前的空间任务得到经验加上未来空间任务通信的需求，NASA的火星探测通信设施目标是一个三段的实施策略。近期（2001-2010），中期（2010-2020）和远期（2020之后）。一些空间任务在实现火星探测通信设施的架设上担当关键角色。伴随NASA的火星探测任务，IPNSIG（InterPlanetary Internet Special Interest Group）希望在2005-2007年把火星作为第一个陆地互联网的真实的扩展。然而，深空通信网络还是存在重大挑战和独特的特性的，如下所述： ●极端长和可变的延时； ●非对称的前向和反向链路带宽； ●无线通信信道的高链路误码率； ●链路不持续连接； ●缺少固定的通信设施； ●行星际距离对信号强度和协议设计的影响； ●通信硬件的能量，重量，体积和造价以及协议设计的造价； ●由于发射和部署的高代价，而必须向前兼容。 这些特性导致了不同的研究的挑战，因此星际互联网的各个层次的设计都是不同的。尽管一些挑战在陆地无线网络领域中也会遇到，大部分的挑战还是在深空环境中独一无二的而且他们在将来还会访谈其它类似因素的影响。很多研究人员和国际研究组织目前整在致力与解决这些挑战并开发实现星际互联网的技术。这篇文章我们描述深空通信网络和星际互联网的结构和和通信协议和算法。我们的目标是提供在这个领域目前研究情况的更好的理解。
太赫兹(THz)技术及其在深空探测中的应用
太赫兹（THz）技术及其在深空探测中的应用 余小游，李仁发，余方，谌晓明，李斌 （湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙 410006） 摘要：随着微纳器件工艺的长足进步，太赫兹波的产生、探测与发射已经成为可能，消除电磁波谱中的太赫兹空隙指日可待。太赫兹技术在深空探测遥感成像、深空探测通信方面的应用前景十分广阔。本文在简要介绍太赫兹基本理论和技术（简称THz技术）的基础上，对其应用于深空探测的前景进行初步探讨。 1 引言 太赫兹波是指频率介于0.1-10THz之间的电磁波（波长为），是处于毫米波和红外波之间的相当宽范围的电磁辐射区域，涵盖了毫米波（0.03－0.3THz）高端（0.1－0.3THz）、亚毫米波（0.3－3THz）、远红外波（0.3－6TGHz）、中红外波（6－120THz）低端（6-10THz）的广泛波谱区域。太赫兹波虽然广泛存在于自然界，如人体热辐射、生物大分子的振动和转动频率、天体辐射到地球的电磁波中的大部分、约50%的宇宙空间光子能量、大量星际分子的特征谱线等都处于太赫兹频段，但长期以来，由于缺乏有效的太赫兹辐射产生和检测方法，导致太赫兹频段的电磁波未得到充分的研究和应用，这个现象被称为电磁波谱中的“太赫兹空隙”。 太赫兹波段处于电子学和光子学的交叉区域，太赫兹波的理论研究也处在经典电磁场理论和量子跃迁理论的过渡区，其性质表现出一系列不同于其他电磁辐射的特殊性，从而可广泛应用于波谱分析、成像和通信等领域。太赫兹波又被称为T-射线，它在物理学、材料科学、医学和遥感成像、射电天文、宽带保密通信、深空探测测控通信方面具有重大的应用前景。 2 THz技术的研究现状 太赫兹空隙现象存在多后，随着60GHz以下电磁波频段的日益拥挤、以及应用的不断发展需要，太赫兹波段成为人们重点关注的对象，太赫兹科学和技术也成为倍受各国政府支持和重视的先进科学技术，欧、美、日、俄等国家和地区投入大量人力、物力和财力进行相应的基础性理论研究和技术应用开发。 美国：THz技术在美国得到了很大的重视和发展，2004年被列为改变未来世界的十大技术之一，在2006年被列为美国防重点科学，目前美国有多个政府机构和民间企业和机构正在积极研究此项技术，包括美国宇航局（NASA）、美国国防部（DARPA）、NSF、LLNL、LBNL、JPL、BNL、ALS、Bell、IBM等，目前已经研究出的标志性成果是0.225THz机栽雷达。 欧洲：欧洲主要有STARTIGER、IST、THz-Bridge、Teravision、NanoTera、WANTED 等机构，制定的研究主题有THz辐射成像（2004-2008），分子生物学研究（2004-2009），THz空间天文学（2005-2009），THz遥感（2005-2012），光子带隙材料（2004-2009），微机械探测器（2006-2015）年，标志性成果是研制出THz远距离检测系统（2006年重大项目）。 日本：日本政府在2005年1月也把太赫兹技术确立为今后十年内重点开发的“国家支柱技术十大重点战略目标”之首，并列入日本政府从2006年开始到2010年结束的第三期科学技术基本计划予以支持。除此之外，日本还与欧美合作，成立ALMA计划，建设全球最大的射电天文亚毫米波干涉阵，计划投资10亿美元，每年开展三方研讨会，该计划受到欧美日政府的高度重视。日本在研制太赫兹技术的标志性成功是2006年研制出1.5公里THz无线通信演示系统，完成世界上首例THz通信演示。 中国：中国科学院物理所建立了国内第一台THz光谱测量系统【2】，并对GaAs中载流子的超快弛豫过程以及GaAs／Au界面电场的快速变化过程进行了较深入的研究；由姚建铨院士带领的天 217
《深空探测导论》学习报告
《深空探测导论》学习报告 学院 学号 姓名
目录 一、深空探测的意义错误!未定义书签。 1、推动高新技术发展错误!未定义书签。 2、彰显国家综合实力错误!未定义书签。 3、促进经济社会发展错误!未定义书签。 4、寻找生命起源答案错误!未定义书签。 二、学习体会感悟错误!未定义书签。 三、化学与深空探测的联系错误!未定义书签。 四、中国深空探测畅想错误!未定义书签。 五、课程建议错误!未定义书签。
一、深空探测的意义 深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。通过深空探测，能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。从现实和长远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。 1、推动高新技术发展 深空探测是一项充满高新科技的探索活动，他要求有最好的金属及非金属材料、最先进的测控通信技术、最可靠高效的能源系统等等。因此可以说，一项项深空探测活动的开展，不断对先进科学技术提出更高的要求，同时也极大地促进了高新科学技术的发展进步。 比如，深空探测活动对遥感技术、测控通信技术提出了更高的要求。人类对于地球同步轨道（GEO）特别是近地轨道（LEO）上的航天活动，其测控通讯技术已完全适应，即已不存在技术难题。如上世纪后期建成并完善的天基测控通讯网即TDRSS，实现了对LEO上的航天器100%的测控通讯轨道覆盖率。但是，当人类将航天活动的范围扩展到月球、火星特别是冥王星以及太阳引力所能达到的奥尔特彗星云时，测控通信尚存在因距离变远损失剧增、低覆盖率等许多技术难点，而这些难题正是世界各国的航天专家们致力于解决的问题。由此而催生了大口径天线、大发射功率、信源无损压缩等新技术，带动了高科技的向前发展。 2、彰显国家综合实力 一个国家开展深空探测活动的能力和水平，反映了一个国家的综合国力。早在上世纪50年代末，苏美两家超级大国就开始实施深空探测任务。在60-70年代，美国向水星、金星、火星、木星和土星等先后发射了“水手”、“海盗”、“先驱者”和“旅行者”等4种型号数十个行星探测器，其中“旅行者-2”在对木星、土星进行探测后，还首次对天王星、海王星进行了探测。到1989年，美国利用“亚特兰蒂斯”号航天飞机成功释放了“麦哲伦”金星探测器和“伽利略”木星探测器，从而开始了第二轮深空探测计划。前苏联在1989年前的30年中，连续发射了“火星”、“金星”、“维加”和“福布斯”等型号几十颗各类行星探测器，且在1979-1989年这十年中可谓是一枝独秀，取得了辉煌的成就。 除此之外，欧盟、日本等国家或组织也正在积极开展深空探测相关活动。我国要保住航天大国的地位，就要积极参与月球与深空探测活动，制定宏伟的月球与深空探测的近期和长期计划。登月将会像当年两弹一星的成功一样，极大地激发中国人民的爱国热情，增强中华民族的自豪感和凝聚力，对我国的军事、政治、经济、文化产生深远的影响。 3、促进经济社会发展 深空探测活动不仅能揭示科学的奥秘，还可带动其他领域科学技术的发展，如人工智能、机器人、遥控作业、加工自动化、高超音速飞行、光学通信和高速数据处理、超高强度和耐高温材料、空间发电站、电能的微波传输、无污染飞行器以及空间生命科学等。据统计，美国在实施阿波罗计划所开发的新技术中，有4000项专利转化为生产力。深空探测、及其技术的二次开发应用，势必带动科学技术进步，促进工业发展，给国民经济带来巨大利益，对人类文明产生深远影响。4、寻找生命起源答案
常用激光器简介
几种常用激光器的概述 一、CO2激光器 1、背景 气体激光技术自61年问世以来，发展极为迅速，受到许多国家的极大重视。特别是近两年，以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速，已成为气体激光器中最有发展前途的器件。 二氧化碳分子气体激光器不仅工作波长(10.6微米)在大气“窗口”，而且它正向连续波大功率和高效率器件迈进。1961年，Pola-nyi指出了分子的受激振动能级之间获得粒子反转的可能性。在1964年1月美国贝尔电话实验室的C.K.N.Pate 研制出第一支二氧化碳分子气体激光器，输出功率仅为1毫瓦，其效率为0.01%。不到两年，现在该类器件的连续波输出功率高达1200瓦，其效率为17 %，电源激励脉冲输出功率为825瓦，采用Q开关技术已获得50千瓦的脉冲功率输出。最近，有人认为，进一步提高现有的工艺水平，近期可以达到几千瓦的连续波功率输出和30~40% 的效率。 2、工作原理 CO2激光器中，主要的工作物质由CO?，氮气，氦气三种气体组成。其中CO?是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO?激光器中起能量传递作用，为CO?激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。CO?分子激光跃迁能级图CO?激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO?分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO?分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。 3、特点 二氧化碳分子气体激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点,而且还具有另外三个独有的特点： （1）工作波长处于大气“窗口”，可用于多路远距离通讯和红外雷达。 （2）大功率和高效率( 目前，氩离子激光器最高连续波输出功率为100瓦，其效率为0.17 %，原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦极,其效率约为0.1%，而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦,其效率为17%）。 （3）结构简单，使用一般工业气体，操作简单，价格低廉。由此可见,随着研究工作的进展、新技术的使用，输出功率和效率会不断提高,寿命也会不断增长,将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外
深空探测中的光学(论文)
目录 一、引言 (2) 二、深空通讯技术的概念及发展 (3) 2.1、通讯技术的基本概念 (3) 2.2、深空中光通信系统的结构及原理 (4) 2.3、深空中光通讯的特点 (5) 三、深空光通讯中主要技术 (7) 3.1、光束准直及天线技术 (7) 3.2、高码率调制、高能量转换效率的发射技术 (8) 3.3、高灵敏度和高抗干扰性的光信号接收技术 (9) 3.4、调制与编码技术 (9) 3.5、捕获、瞄准和跟踪技术(APT) (10) 3.6、深空光通讯中的其他技术 (11) 四、深空光通讯的发展趋势和给我们的启示 (12) 五、对未来深空光通信的展望 (13) 参考文献 (14)
一、引言 当前,世界上正兴起一个深空探测的热潮,主要的目的是开发和利用空间资源,发展空间技术,进行科学研究,探索太阳系和宇宙的起源,扩展人类的生存空间,为人类社会的长期可持续发展服务。我国以“嫦娥”探月工程为起点的深空探测也已经启动, 正逐步深入发展。深空探测是指对2 ×106 km以远的天体和空间进行的探测。在1988年以前,国际电信联盟( ITU)也曾将月球及月球以远的探测定义为深空探测,因此,目前这两种定义方法都在应用。实施探测的航天器称为深空探测器,对其测控通信的系统称为深空测控通信系统,它包括深空测控通信地面站和空间应答机两大部分。它的主要功能是:跟踪、遥测、指令控制和数传(TTC&DT) ,在深空探测器的整个飞行过程中,需要对其测控以保证其飞行轨道的准确,而在进入探测过程以后,需要传回探测信息。它是深空探测的唯一信息线,至关重要,与其它测控系统相比其重要性更加突出。不同于现有的地基测控系统、天基测控系统、遥感地面接收站和卫星通信站,深空测控通信系统有着自己的特点和特殊技术问题。由于通信的距离很远,所以与此相关的技术问题总是处于测控通信技术发展的最前沿。在建设深空测控系统以前,应对它的特点进行研究,比较它与现有系统的区别, 抓住它特殊的、主要技术问题,重点地开展研究工作。
中国深空探测的现实与未来
中国深空探测的现实与未来 班级：01011301 学号：1120130020 姓名：董伟 现实很“骨感” 曾经一次次地感叹于哈勃望远镜那双洞穿时间的“眼睛”，一次次地惊奇于火星探测器的长途跋涉，一次次为我国载人航天工程取得的成就而自豪却也为中国刚刚起步的深空探测一次次痛心，中国人不是缺乏智慧，而是缺乏长远的深空探测计划。中国一直将有限的资金用在载人航天、月球探测及其他民用航天项目上，当然还有地面更重要的各种民生工程，一直未能腾出空来好好琢磨更深更远宇宙探索。然而，未来航天趋势是什么，究竟什么样的航天活动才能获得真正的关注与支持，获得真正的魅力，获得经济动力，值得中国思考，这也是我这篇文章想要阐述的问题之一。 进入21世纪以来，人类对于深空探测的热情持续高涨，世界各航天大国家纷纷推出新的深空探测发展战略，抢占太空先机的枪声已然打响。然而2007年，当中国第一颗探月卫星——“嫦娥1号”迈出深空探测第一步，抵达38万公里外的月球时，美国的“旅行者”1号已经飞出了4万个地月距离，已经到达太阳系的边缘。而在另一边，日本的“隼鸟”号探测器失而复得，在小行星上成功采样并返回地球，完成了美国也未做到过的壮举。在比月球更遥远的深空探测领域，当时的中国还是一片空白，而那时美国深空探测器的最远飞行距离则大约已经是中国的4万倍。 2013年7月14日1时许，已成为中国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星，与地球间距离突破5000万公里，卫星状态良好，正继续向更远的深空飞行。自2012年12月13日飞越探测图塔蒂斯小行星、成功实施再拓展试验以来，嫦娥二号卫星进行着中国航天器飞行距离最远的一次“太空长征”，不断刷新“中国高度”：星地距离于2013年1月5日突破1000万公里，2月28日突破2000万公里，4月11日突破3000万公里，5月24日突破4000万公里……然而，我们无法就此满足，中国的深空探测仅是初现端倪，即便到2014年7月嫦娥二号星地距离达到1亿公里时，美国深空探测器的最远飞行距离依旧是中国的近200倍！ 尽管探月一期工程给中国的深空探测带来了起点，但是我们应当清醒地认识到中国在深空探测方面的先天不足，从纵向分析来看，中国的探月工程比前苏联和美国晚了近50年;而从横向分析来看，光在火箭技术方面，中美之间的差距大概有10～20年，卫星探测手段也比较落后。 显然，中国已经深刻认识到深空探测的重要性和发展深空探测的紧迫性。2011年岁末，国务院发布继2000年和2006年的第三版《中国的航天》白皮书，明确了未来五年的主要任务。关于深空探测，我们看到“选择有限目标，分步开展深空探测活动；按照“绕、落、回”三步走的发展思路，继续推进月球探测工程建设，发射月球软着陆和月面巡视勘测器，实现在月球的软着陆和巡视探测，完成月球探测第二步任务，启动实施以月面采样返回为目标的月球探测第三步任务；开展深空探测专项论证，推进开展对太阳系行星、小行星和太阳的探测活动”。这表明，2016年前，我们重点进行探月工程第一、二阶段，在计划三期工程，同时在不同层面上研究深空探测问题。 可以“望其项背”的未来 发展深空探测是一项艰巨的挑战，中国在这场高精尖的科技碰撞中必须胜出。然而，如何稳步推进中国深空探测技术的发展，取得航天新领域的胜利呢？这是一个需要时间与实践
深空探测阅读理解及参考答案
深空探测阅读理解及参考答案 ①人类所生存的地球，只是浩瀚宇宙中的沧海一粟。人造地球卫星、找人航天技术的发展，使人类认识宇宙的目光越来越远;而探索更深更广的太空，则成为现代人类航天活动的主要目标。 ②深空探测主要包括对月球的探测、行星及其卫星的探测以及小行星和彗星的探测三大方面。具体说来就是对太阳系内除地球外的行星及其卫星、小行星、彗星等的探测，以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。它是继卫星应用、找人航天之后的又一航天技术发展领域。深空探测对人类了解太阳系的起源、演变历史和现状，进一步认识地球环境的形成与演变、探索生命的起源和演变以及积极开发和利用空间资源具有重要意义。深空探测的总体科学目标大致可归纳为;探索太阳系和宇宙(包括生命)的起源和演化;开发和利用空间 资源(空间环境、能源和资源等);发展空间技术，推进科学技术的进步;扩展人类的生存空间;为人类社会长期的可持续发展服务。 ③20世纪90年代以来人们又把目光转向月球，一方面现代航天技术的发展为人类提供了进一步探测月球的可能性，另一方面月球独特的自然环境和资源一直吸引着人类。月球上没有大气干扰，是进行科学实验和天文观测的圣地。如果在月面上建立天文台，就会探测到宇宙中的许多奇异现象。月球的引力只有地球的1/6：发射火箭所需的燃料将会比地面少得多，因此月球也是个难得的航天发射基地。月球两极大量冰水的发现更使人类对月球刮日相看，因为有了水，人类在月球上生存的基本条件便已具备。人们可以利用水得到氢气和氧
气，氧气和水供人呼吸饮用，使植物生长，氯和氧还可作为火蔚燃料，供飞船返回地球或前往火星或更运的星际探险。这样，人类在月球上建立永久性实验室甚至定居点并非天方夜谭，月球很可能成为人类远征其他星体的中转站。 ④深空探测中的另外一个引人瞩目的天体便是离人类最近的行星火星。火星是地球轨道之外最靠近地殊的行星，离地球的距离仅次于金星，也是太阳系中离太阳最远的石质行星，与地球最为相似。火星直径约为地球的1/2，质量是地球的1/10，自转周期与地球相当.公转周期约为地球的1.88倍。火星周围有稀薄的大气，上千条干涸的河床。由于火星的特殊位置，以及大小和环境与地球最相近，从而作为人类最佳的大空移民场所而备受关注，因此时火星的直接探测有很大的吸引力。许多年来，人类共发起30多次火星探测计划，拍摄了大量的图片，获得了丰富的火星表面数据，为以后的火星软着陆和人类登陆火星打下了坚实的基础。 ⑤深空探测是一个国家综合国力和科技水平的综合体现，是我国航天活动发展的必然选择。从xx年开始，我国再次进行月球探测工程嫦娥工程的综合论证工作，到目前探月工程一期已经立项，二、三期工程正在论证过程中。月球探测工程共分为三个阶段：一期工程简称绕，预计3年内发射探月卫星，环绕月球飞行并拍回三维图像：二期工程是落，将月球卓或探月机器人送到月球表面降落，进行科学探测;三期工程叫作回，采集月球样品等任务完成后，返回地球。 阅读题：
(完整版)0804仪器科学与技术
0804仪器科学与技术 一、学科概况 仪器科学与技术是一个多学科相互交叉和相互渗透的综合性新兴学科，它包含光电测试技术及仪器、测控技术及仪器、微型机械与纳米技术、智能仪器与虚拟仪器、测试理论与测试技术、误差理论与数据处理、现代传感技术与系统、故障诊断与信号分析、质量工程、惯性测试技术与控制、电磁测量技术与仪器等。 中北大学“仪器科学与技术学科”依托于“动态测试技术”国家重点实验室培育基地、“电子测试技术”国防科技重点实验室、“仪器科学与动态测试”教育部重点实验室、山西省重点基础性研究学科和山西省“动态测试技术”重点实验室、“微纳惯性传感及集成测量系统”教育部工程中心。该学科现有专职教师45名，其中教授17名，副教授15名，32名教师拥有博士学位。目前承担着国家级课题20余项、省部级课题60余项，科研项目的经费合计2000余万元。学科下设精密仪器及机械、测试计量技术及仪器、微纳技术及仪器等研究方向，培育能独立从事教学、科研等工作的高级专门人才。 二、培养目标 本学科培养目标是全面深入仪器科学与技术学科坚实的基础理论和系统的专门知识及相关的实验技术，具备本学科的科学研究和技术开发能力，能够及时跟踪仪器科学与技术学科的国际前沿发展动态，在仪器科学与技术方向掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，有一定的知识面和较强的自学能力，具有独立从事科学研究或担负专门技术工作的能力，熟练运用英语和计算机，有良好的人际交流沟通能力和良好的社会责任感，有较强的国际化视野和交叉学科的能力，具有一定的学术创新能力，可在本学科相关科研单位或研发部门等从事教学、科技研发和管理工作。 三、培养年限 学术型硕士生培养年限一般为3年。要求论文时间不少于1.5年，提前答辩和延期答辩要经过严格审批。 四、学科专业研究方向 1、080401精密仪器及机械 （1）微纳器件与系统集成 本方向以国家重大战略需求为牵引，重点针对超高温、超高压、超高过载冲击、高旋转、爆炸毁伤等特殊应用环境中测试应用需求，开展基于新材料、新结构、新效应的新型功能结构与器件研究。结合半导体超晶格的共振隧穿效应、高Q微腔和微纳机电传感探测技术，开展基于宽禁带半导体材料的纳米敏感结构及器件和以纳米光学与光学微
深空探测的意义
深空探测导论大作业 一、深空探测的意义 深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。通过深空探测，能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。 那么，深空探测的意义何在呢？在我看来，深空探测可以进一步解答地球如何起源与演变、行星和太阳系究竟是如何形成和演化、人类是不是宇宙中唯一的智慧生命、地球的未来将如何等一系列问题，同时有利于人类积极开发和利用空间资源。 对于地球的起源我们已经有了初步的推断：约在50亿年以前，银河系中存在着一块太阳星云。太阳星云是一团尘、气的混合物，形成时就有自转。在它的引力收缩中，温度和密度都逐渐增加，尤其在自转轴附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太阳。其余的残留部分围绕着太阳形成一个包层。由于自转，这个包层沿着太阳赤道方向渐渐扩展，形成一个星云盘。星云盘的物质不是太阳抛出来的，而是由原来的太阳星云残留下来的。星云盘是行星的物质来源，所以行星不是由太阳分出来的。太阳星云原含有不易挥发物质的颗粒，它们互相碰撞。如果相对速度不大，化学力和电磁力可以使它们附着在一起成为较大的颗粒，叫做星子。在引力、离心力和摩擦力（可能还有电磁力）的作用下，星子如尘埃物质将向星云盘的中间平面沉降，在那里形成一个较薄、较密的尘层。因为颗粒的来源不同，有一个总的趋势：随着与太阳的距离增加，高温凝结物与低温凝结物的比值减小。尘层形成后，除在太阳附近外，温度是不高的。太阳带有磁场，辐射着等离子体和红外线，不断地造成大量的物质和角动量的流失。由于磁场的作用，太阳的角动量也有一部分转移给尘层，使它向外扩张。在扩张的过程中，不易挥发和较重的物质就落在后面。这就使尘层的成分在不同的太阳距离处，大有不同，而反映在以后形成的行星的物质成分上。尘层是一个不稳定的系统。在太阳的引力作用下，很快瓦解成许多小块的尘、气团。由星云盘产生尘层所需的时间比较短，但形成小行星大小的星子则约需104年。星子绕太阳运行时常发生碰撞。碰撞时，有的撞碎，有的合并增长。当一个星子增长到半径约几百公里时，它的引力就足以干扰附近星子的运行轨道而使它们变形和倾斜。于是原来扁平的运行系统就变厚起来。同时，星子越大，它的引力增长也越快。在一个空间区域里的最大星子很容易将它附近的较小星子吞并而积聚成一个行星的核心，最后将一定区域内的尘粒和星子基本扫光而形成行星。在尘层中，只有几个星子能增长成为行星，其余的都被吞并。太阳系仍是扁平的。这是许多星子和尘埃物质积聚后的平均结果。这就是对地球形成的初步推测，而这些推测的依据，就源自深空探测，对太阳及其他太阳系内星体构成元素的探测，速度等指标的测量等等。尽管目前为止还没有发现任何地球外的生命星球，但我们不会停下深空探测的脚步，最终会揭开宇宙那重重的神秘面纱。 二、对课程的感想
雷达探测技术在月球科学探测研究中的进展
Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2017, 7(2), 158-166 Published Online April 2017 in Hans. /journal/ag https:///10.12677/ag.2017.72017 文章引用: 尚可, 钱荣毅. 雷达探测技术在月球科学探测研究中的进展[J]. 地球科学前沿, 2017, 7(2): 158-166. The Application Research of Ground Penetrating Radar Technology to Lunar Exploration Ke Shang, Rongyi Qian * China University of Geosciences (Beijing), Beijing Received: Apr. 5th , 2017; accepted: Apr. 22nd , 2017; published: Apr. 27th , 2017 Abstract Using electromagnetic waves that possess different propagation characteristics in different mate-rials, Ground Penetrating Radar (GPR) is an efficient and non-invasive technique for probing ter-restrial and planetary subsurfaces. Since the 1970s, GPR has been applied to lunar exploration programs, including the mapping of lunar regolith and the detection of subsurface geologic struc-tures and water ice. Along with the application, Chinese Chang’E-3 lunar penetrating radar (LPR) onboard Yutu lunar rover stands out as one of the notable achievements. As the first situ lunar radar detector, Chang’E-3 LPR demonstrated that GPR can be used to determine subsurface strati-graphy on the Moon. This paper provides a review of the study on LPR equipment and data processing method as well as the results of the application of GPR technology in lunar exploration. Furthermore, as shown in the last part, GPR also applies to surveys of other planets, such as Mars. However, human are still faced with several problems in this field. For example, it is of much dif-ficulty to carry out research on the far side of the moon with situ detectors. Keywords Lunar Penetrating Radar (LPR), Lunar Exploration, Chang’E-3 Mission, Data Processing Method 雷达探测技术在月球科学探测研究中的进展 尚 可，钱荣毅* 中国地质大学(北京)，北京 收稿日期：2017年4月5日；录用日期：2017年4月22日；发布日期：2017年4月27日 *通讯作者。
大空间火灾探测器的应用 李炳坚
大空间火灾探测器的应用李炳坚 摘要：大空间建筑中的火灾探测器的选型问题一直是消防领域的一个难点，影 响火灾探测器有效性主要有产品特性、火灾特性、建筑特性以及环境因素等，火 灾自动报警系统中探测器的选用与布置是系统的一项重要内容,从火灾探测器的类型、烟雾探测系统的设计、早期空气采样烟雾探测系统与传统探测器的对比进行 分析,选择既达到符合规范要求,又能安全报警的探测器。 关键词：大空间火灾火灾探测器感烟探测器 一、引言 火灾是一种在时间和空间上失去人为控制并制造一定损害的燃烧过程，灾害 中发生最频繁且极具毁灭性。自建国以来，我国火灾形势持续严峻，不仅给国民 经济造成巨大损失，而且给社会带来了很大的负面影响。 与建筑结构抗火这种被动的防御方式相比，火灾探测意义更为重大。在火灾 发展早期，针对烟雾这一火灾信息重要参量进行接触式分析识别并预警响是目前 应用最为广泛的火灾探测技术之一。与一般建筑空间不同，大空间火早期烟雾运 动会发生弥散、沉降、分层等特殊现象，不利于感烟探测器的及时响应。 因此，在大空间建筑消防系统的安装使用中，火灾探测器的选择就显得尤为 重要。本文将重点讨论火灾探测器在大空间建筑中的选型和应用。 二、大空间火灾特点 对于感烟探测而言，室内建筑空间长、宽、高这三个几何尺寸的比例差异是 影响火灾早期烟雾发展路径和形态的重要因素，从而对各种探测器的工作性能造 成影响。因此针对这三个几何尺寸的比例，可以将室内大空间分为以下三类： 1占地面积非常大但不是很高的大面积建筑。平面面积可达成千上万平米， 但层高一般在8米以下。例如：图书馆书库、大型商场、地铁站等； 2有一定的占地面积且空间尺寸较高的细高型建筑。面积为几十到上百平米，高度大多为几十米。例如：高层建筑的中庭； 3占地面积大且又有一定高度的大体积建筑。平面面积往往有数百上千平米，高度一般为10～20米。例如：机场、体育馆、影剧院、大会堂、会展中心、火 车站、大型货物仓库等。对于感烟探测而言，第一类大空间虽然平面尺寸较大， 但若将大的平面划分为若干个防火区间，则在每个防火区间内由于顶棚高度较低，烟气在其内的流动规律和普通建筑空间较为类似：火灾早期烟气上升遇到顶棚天 花板受阻，贴着顶棚射流状横向扩散，布置在顶棚下方的点型或者空气采样探测 器均能有效工作。第二类和第三类大空间由于竖直方向上尺度较大，烟气流动规 律和普通建筑空间差异较大，主要会产生烟雾稀释、探测迟滞、热障效应，这会 使得探测器的灵敏度下降，火灾探测失效。 三、大空间火灾探测器的选用 根据《火灾自动报警系统设计规范》规定点型感温火灾探测器不适用于顶棚 高度超过8m的建筑空间而点型感烟火灾探测器不适用于顶棚高度超过10m的建 筑空间。对于空间高度（顶棚高度）超过12m的大空间通常采用如下几种火灾探测技术： 1空气采样式火灾探测技术 空气采样式烟雾探测系统运用高灵敏度的感烟探测器对被监控设备或区域内 吸取的空气样品进行连续分析，以检测其中是否有烟雾成份。一般火灾的发展可 分为4个阶段：