航天科普知识.

四道难关

①地球引力关。 最终要达到将近每秒 8 千米的速 度才能跳出这个手掌。一般的民 航飞机航行速度每秒不到 0.3 千 米，而声音的传播速度每秒不足 0.4 千米，子弹刚出枪口的速度 大约每秒1 千米，因而它们都跳 不出这个手掌。至少要比子弹的 速度大8 倍，才有可能克服地球 引力而不落到地球上。
计划将由24颗卫星组成。


欧洲的导航系统——伽利 略系统将总共发射 30 颗卫 星，其中 27 颗运行卫星， 3 颗备用卫星 ， 目前仅发 射了2颗




我国的北斗卫星 北斗一代已经服役，共4颗卫 星。 北斗二代正在建设，包括 35 颗卫星，其中5颗是地球同步 轨道，其余 30 颗是中地轨道 卫星，能真正覆盖全球 。 预计2010年北斗导航定位系 统即可为我国及周边地区提 供基本服务。



卫星通信是航天技术与电子 技术相结合的产物，利用通 信卫星作为中继站，实现地 球上各点之间的通信。实质 上是把地面微波中继站，搬 到了赤道上空的地球静止卫 星轨道上。 用等间隔的3 颗地球静止轨 道卫星，就可实现全球通信。

我国于1984 年发射了一 颗试验通信卫星，命名为 东方 红 2 号 。 卫星直径 2.1 米，包括天线在内总 高约3.1 米。

航天离不开火箭。在人类漫长的航 天征途中，中国古代发明的火箭功 不可没。

俄国的齐奥尔科夫斯基，在本世纪 初曾被人们讥笑为古怪的梦想家。 但恰恰就是这位火箭鼻祖，最早从 理论上提出，用多级火箭或叫“火 箭列车”可以克服地球引力而进入 太空

1926 年3 月16 日美国戈达德博士， 成功地发射了世界上第一枚液体推 进火箭。尽管这枚小巧的火箭，只 飞行了短短的 2.5 秒钟，到达 12 米高，56 米远处，但是人类终于 找到了打开太空王国大门的金钥匙。
三、载人飞船轨道握手

儒勒·凡尔纳，写了一部著名 的科幻小说《从地球到月 球》，生动地描写了勇敢的 探险家如何乘坐炮弹飞船遨 游太空

1957 年11 月3 日，原苏联成功发射了第一颗载有小狗莱 伊卡的生物卫星，取得了许多第一手资料，然后经历了无 人飞船到载有动物的飞船，再到载人飞船，经历了循序渐 进、反复试验的过程。

在大气层内或太空飞行的器械都叫飞行器。飞行 器分为三类：航空器、航天器、火箭/导弹。 在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、 飞艇、飞机等。


在太空飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫 星、载人飞船、空间探测器、航天飞机、空间站 等。
但是飞机飞行高度如果超过30 千米，就会因为那 上面的空气太稀薄而托不动飞机。

这是卡西尼号 宇宙飞船于 2004年12月 14 日拍摄到的 土卫四以巨大 的土星为背景 的照片。还有 几个椭圆形风 暴正沿着土星 大气的云纹运 行。

在 图 象右边 的 黑点 儿 实 际上根 本 不是 太 阳 黑子 。 那 是刚 刚 升 空的发 现 者号 航 天 飞机与 国 际国 际 空 间站接 轨 在一 起的情景。

只有达到第一宇宙速度，即 7.9 千米／ 秒的时候，才能成为地球的卫星。达到 第二宇宙速度，即 11.2 千米／秒的时 候，才能像地球、金星、火星等星体那 样，成为太阳系的一颗新行星。当达到 第三宇宙速度，即 16.7 千米／秒的时 候，就可以飞出太阳系。


②真空关。
人离不开氧气，而一般汽车、轮船或飞机的发动机也需要 “呼吸”空气里的氧气才能工作。而且，轮船和飞机还需 要流体的浮力和反作用力才能运行。


人造卫星的发展速度是令人吃惊的： 1957 年只有2 颗卫星上天，1958 年8 颗，1959 年14 颗， 1960 年 35 颗，到了 1962 年后每年发射的卫星数超过 100 颗。 至今世界各国所发射的人造卫星总数已达一万多颗！


人造地球卫星名目繁多，按运行轨道不同可分为低轨道卫 星、中高轨道卫星、地球同步轨道卫星、太阳同步轨道卫 星、大椭圆轨道卫星和极轨卫星。 人们更多地是按用途把人造卫星分为科学卫星、应用卫星 和技术试验卫星。

1961 年4 月12 日，原苏联航天员加加林乘坐东方1 号飞 船，绕地球飞行108 分钟后，安全返回地面，开创了世界 上载人航天的新时代。

在载人争夺战中，第一回合是东方号飞船单人飞行、编队 飞行，原苏联赢得了主动权。 第二回合是美国双子星座飞船的双人飞行、阿波罗号飞船 的登月飞行，美国取得了空间优势。



运载火箭发展的第二个里程碑，是 利用已有的中程或远程导弹，改装 成组合型多级运载火箭，几乎任何 一种火箭或导弹，都可以作为多级 运载火箭组合体的组成部分。 美国就是以“雷神”中程导弹， “大力神”、“宇宙神”洲际导弹 为基础，配置新研制的“德尔它” 型固体推进剂、“阿金纳”型液体 推进剂、“半人马座”型液氢液氧 推进剂的三种通用性末级火箭，进 行积木式组合，派生出许多种性能 不同的运载火箭。用这些火箭发射 了各种科学卫星、地球观测卫星、 通信卫星、气象卫星以及金星、水 星、火星、月球等的探测器和载人 飞船。


④有害辐射关。
如果没有大气中的臭氧层对 紫外线的强烈吸收，地球上 的生物将无法生存。此外， 地球磁场对射向地球的粒子 辐射也起到屏蔽作用，如太 阳射出的称为“太阳风”的 带电粒子流，由于地球磁场 的屏蔽而不能直入地面。但 是，人类一旦进入大气层外 的空间，就将暴露于这些有 害辐射之下。
一、运载火箭架起通天桥
人类雄伟的一步



大约经过半个世纪努力， 人类终于在 1957 年将人 造卫星送入太空，从而开 创了航天新纪元。 1961 年加加林乘东方 1 号宇宙飞船进入太空，人 类实现了遨游太空的伟大 理想。 1969 年阿姆斯特朗乘坐 阿波罗 11 号宇宙飞船登 月获得成功，创造了人类 涉足地球以外另一天体的 记录。


③急剧变化的温度环境关。
地球上最热的地方大约40℃，最冷的地方也不过 零下40℃。而在空间离地球不远处，向阳面的温 度可高达200℃，背阳面可冷到零下100℃。 •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， 温度则高达几百至几 千摄氏度。地面上的 热量交换、传导、对 流和辐射都起作用。 可是在太空，主要依 靠辐射进行热交换。

阿波罗飞船登月，是世界航 天史上具有划时代意义的一 项成就，由指令舱、服务舱 和登月舱3 大部分组成。

阿波罗11 号飞船于1969 年7 月20～21 日，首次实现人 类登上月球的伟大理想。此后，美国又相继6 次发射阿波 罗号飞船，其中5次成功，共有12 名航天员登上月球。



1965 年12 月15 日，在航天员 参与下，双子星座7 号飞船与双 子星座6 号飞船，在同一时间， 以相同速度到达空间同一位置， 在轨道上以同一速度飞行，有时 相距仅10 厘米左右，实现了世界 上第一次交会。 1966 年3 月16 日发射的双子星 座8 号飞船，在太空实现了与阿 金纳火箭顺利飞行中的对接，且 十分平稳。此外，航天员还进行 了多次太空行走试验，取得了舱 外活动的经验。


导航卫星，是为地面、海洋、空中 和空间用户导航定位的人造卫星。 1978 年以来，美国发展了一种以 卫星为基础的无线电导航系统，称 为全球定位系统（GPS）。空间段 将由24 颗卫星组成，分布于 6 个 轨道平面上，卫星轨道高度约为 20000 千米。


俄 罗 斯 “ 格 罗 纳 斯 ” （GLONASS）全球卫星定位系 统自 1993 年投入使用以来历经 坎坷。随着俄罗斯国民经济的复 苏，它已经走出低谷并逐渐恢复 “元气”，在轨的 14 颗卫星正 在发挥系统的部分功能。

对地观测是国际航天活动的主要应用目标之一，用于这方 面的卫星有气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星等。

1988 年 9 月 7 日，我国成功地发射了第一颗气象卫星 “风云1 号”。
风云1 号气象卫星是一颗1.2 米高，长、宽各1.4 米的立 方体，在左右两块太阳电池翼被打开以后，其跨度为 8.6 米。卫星重852千克。

运载火箭一般由 2 ～ 4 级组成， 每一级都包括箭体结构、推进系 统和飞行控制系统。末级有仪器 舱，内装制导与控制系统、遥测 系统和发射场安全系统，这些系 统有一些组件分置在各级适当的 位置。级与级之间靠级间段连接。 有效载荷装在仪器舱上面，外面 套有整流罩。整流罩是一种硬壳 式结构，其作用是在大气层飞行 段保护有效载荷，飞出大气层后 就可抛掉。整流罩往往沿纵向分 成两半，由弹簧或无污染炸药索 产生分离力而分开。整流罩直径 一般等于火箭直径，在有效载荷 尺寸较大时，也可大于火箭直径， 形成灯泡形的头部外形。

神州五、六、七号的发 射火箭均为：“长征 2 号F”运载火箭
长征系列火箭全家福
二、人造卫星资源撒向人间

人造地球卫星是环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器
在一百年前，世界上只有一个人首先提到它的名字，这就 是1895 年俄国的齐奥尔科夫斯基

1957 年10 月4 日，原苏联第一颗人造卫星进入太空，重 量只有83.6 千克，直径为58 厘米的铝制球体。 3 个月后（1958 年1 月31 日），美国成功发射了第一颗 人造卫星——探险者1号，卫星重量为4.8 千克。

我国发射卫星的运载火箭，也是 在导弹武器基础上发展起来的。 1970年1 月30 日，中远程火箭 飞行试验取得了圆满成功，利用 该火箭的第一、二级加以改装， 再加上新研制的第三级固体燃料 火箭，构成三级运载火箭——长 征1 号

1970 年4 月24 日，长征1 号火箭把173 千克重的我国第 一颗卫星“东方红1 号”送上太空。
航天科普知识
北京航星机器制造公司
2011年10月
太阳系全家福（老版）

这是来自于德国斯 图加特的天文学家 斯特藩有关金星凌 日细节的图片。假 冒的太阳黑子—金 星
（太阳直径1390000km）

（金星直径
12103km ）

这是2005年5月 19日美国国家 航天局的漫游者 号火星探测车捕 捉到的太阳已沉 入火星地平线以 下的情景。




为了将成熟的运载火箭技术推向国际 卫星发射市场，火箭专家又在发射成 功率很高的长征2 号火箭的基础上， 加长箭体段作为芯级，再在第一级箭 体周围捆绑上4 枚液体火箭助推器。 这种火箭被命名为长征2号E，俗称长 二捆，能将 9000 千克载荷送入近地 轨道。 1992 年 8 月把目前世界上最重的 “澳星”准确地送上预定轨道。这标 志着中国航天技术又跨上了一个新台 阶。


运载火箭发展的第三个里程 碑，是为航天研制大型火箭。 人要飞向远离地球38 万千米 的月球，往返需要 8 天时间。 美国设计的“阿波罗”飞船， 总重量46 吨，高25 米，最 大直径 6.6 米。运载火箭与 “阿波罗”登月飞船组装后， 高度 110 米，约相当于 36 层楼房的高度，起飞重量 3353吨。能把127 吨重的卫 星送入近地轨道，或者把50 吨重的飞船以第二宇宙速度 送入月球轨道。

1971 年9 月，在我国西北酒泉发 射场，进行了第一次洲际火箭飞 行试验，基本获得成功。以洲际 液体火箭为基础，经过适应性修 改后，构成了长征2 号、长征2 号 丙运载火箭，能把2800 千克重的 卫星送入近地轨道，用它发射了 一系列返回式卫星。
源自文库

随着我国社会主义建设的发展，通信和电 视广播事业部门迫切需要发射静止轨道通 信卫星。 于是，在长征2 号火箭的基础上，增加了 以液氢液氧为推进剂的第三级，命名为长 征3 号，它能把1450 千克的载荷送入地 球同步转移轨道。 与此同时还研制成功长征4 号

运载火箭是在第二 次世界大战后，在 导弹的基础上发展 起来的。 通常把发射人造卫 星的火箭称做运载 火箭，把带有弹头 的火箭称做导弹。 因此，导弹与运载 火箭主要是运载对 象不一样。


运载火箭发展的第一个里程碑，是利用洲际导弹，或者是 在中程导弹的基础上增加末级火箭。 原苏联就是利用这种办法，从1957 年开始接二连三地发 射各种卫星、飞船，当时实在令人感到深奥莫测。