航天科技概论分解

宇宙速度
当飞行器达到第一宇宙速度（7．9公里 ／秒）才能克服地球引力而环绕地球飞 行，不落回地球表面 飞行器达到第二宇宙速度（11．2公里／ 秒）可以脱离地球飞向太阳系的其他行 星； 飞行器速度提高到第三宇宙速度（16．7 公里／秒）就可以飞离太阳系。

航天系统

要实现航天活动，就要建立庞大的以航 天器为核心的航天系统。它由特定的航 天器（卫星、空间站、探测器），运载 工具（火箭、航天飞机），航天发射场， 地面测控网（地面站、船），地面应用 站网及其他有关系统组成，它是一个大 系统工程。
现代火箭的基本组成
1、结构组成：箭体结构、发动机和控制三大系 统，另外加上在头部的有效载荷舱部分。 2、结构形式：一类是首尾相接的串联式火箭， 另一类是下面两级并联，上面一级串联的串并 混合式火箭（捆绑式运载火箭）。 3、发动机所用的燃料推进剂：一般多为液体推 进剂，也有用固体推进剂的，（固体推进剂是 由固体氧化剂和供作燃料的粘合剂组成的推进 剂）还有助推火箭用固体推进剂，而主火箭用 液体推进剂。
航天技术概论
哈尔滨工业大学 张昊春
主要内容
航天基础 世界航天科技发展 中国航天发展历程
未来的宇航
航天基础
航天技术 卫星 运载火箭和航天飞机
航天技术
航天技术空间技术就是探索、开发和利 用宇宙空间的技术，又称太空技术和空 间技术。 讨论航天，那什么是天？天是指地球大 气层以外至太阳系内的空间。大气层以 外太阳系以内的航行活动则称之为航天， 而太阳系以外的航行活动称之为航宇。
运载火箭发展概况
前苏联-俄罗斯 东方号、闪电号、联盟号、质子号
和能源号
联盟号火箭系因发射联 盟wenku.baidu.com列载入飞船而得名。它 是由东方号三级火箭改进第 三级后的新型三级运载火箭。 总长49.3米，起飞重量310吨， 近地轨道地运载能力为7.5吨。 1963年11月16日首次发射宇 宙22号卫星成功，1964年和 1965年又先后用来试验发射 两艘上升号载入飞船。1967 年开始用来发射联盟号，联 盟T号系列载入飞船和进步 号自动货运飞船。
能源号运载火箭
1987年5月15日，前苏联从拜科努尔航 天中心发射成功一枚超级运载火箭。它的 总设计师古巴诺夫披露了这种巨型火箭的 细节：火箭长约60米，总重2400吨，起飞 推力3500吨，能把100吨有效载荷送上近地 轨道。 这种命名为能源号的运载火箭由两级 组成。第一级捆绑4台液体助推火箭，高39 米，直径4米；第二级为直径8米的芯级， 由4台液氢液氧发动机组成。发射时，第一， 二级同时点火，第一级4台助推火箭工作完 成后，由地面控制脱离芯级火箭回收，经 修理后可重复使用50次；第二级即芯级火 箭可将有效载荷送入地球轨道运行。 1988年11月15日，能源号火箭将不载 入人的暴风雪号航天飞机载入太空轨道飞 行，成为前苏联运载火箭发展的一个新的 里程碑。
航天器系统
航天器指的是在地球大气层以外按天体力学规 律运行的飞行器，包括各种人造卫星、载人飞 船、空间站、行星探测器等。 其中人造卫星发射数量最多，并已广泛应用， 产生了巨大的效益。 人造卫星种类很多，有通信卫星、遥感卫星、 导航定位卫星、科学卫星等

天上的驿站-通信卫星
通信卫星，是作为无线电通信中继站的 卫星。它像一个国际信使，把来自地面 的各种“信件”带到天上，然后再“投 递”到另一个地方的用户手里。 由于它“站”在36000千米高的高空，所 以它的“投递”覆盖面特别大，一颗卫 星就可以负责1/3地球表面的通信。

多级火箭
单级火箭的末速度要受到排气速度和质量比提高的限制。
1、排气速度取决于喷气物质的性能，现代高效化学推 进剂的最高排气速度可达4000m/s。 2、质量比的增加对火箭飞行速度的影响很小，并受到 结构材料的限制。
若取质量比为10（已足够大），则火 箭获得速度为9200m/s，又由于引力和 阻力存在，加速度损失，其实际飞行速 度仍不足第一宇宙速度7900m/s。解决 的办法是：采用多级火箭。
质子号运载火箭
在前苏联的航天活动中，质子号运载火箭发射最 为频繁，它是目前世界上运载能力最大的火箭之一。 它先后研制有二，三，四级3种型号。最大一种四级 火箭全长44.3米，底部最大直径7.4米，起飞重量 800吨。第一级由6台助推火箭组成，中心是一个直 径较大的氧化剂箱，四周捆绑6个燃料箱，起飞推力 达1000吨。第二级高约13.7米，装有4台发动机，总 推力为240吨。第三级高6.4米，装1台发动机，另有 4台校正航向的可控微调发动机。第四级高5.5米， 装有1台封闭式循环发动机，可二次点火。这种火箭 可将21吨重的有效载荷送上近地轨道。1965年7月16 日，质子号运载火箭首次发射，将一颗重达12.2吨 的卫星送入预定轨道。1971年4月19日以发射成功重 17.5吨的礼炮1号轨道站。从1971年到1973年相继 发射了6个火星号探测器。1974年发射第一颗静止轨 道卫星宇宙637号。1975年到1983年陆续发射了金星 号探测器，1984年发射两个维加号哈雷慧星探测器， 1986年又把第三代轨道站和平号送入太空。这一系 列发射纪录，表明质子号火箭对于前苏联航天活动 有着举足轻重的作用。
例如：1969年美国用来运载阿波罗号飞 船的“土星5号”火箭，第一级喷气速度 为2.9km/s，产生120×105kN的推力，质 量比为16，第一级脱落时速度为8.04km/s （理论值），第二级喷气速度为4km/s， 质量比为14，这级脱落时速度为 18.6km/s(理论值），第三级与第二级相 同，质量比为12，最终末速度可达 28.5km/s(理论值）
（图） “火箭之父”
齐奥尔科夫斯基（苏联）
于1903年提出了多级火箭的设想。
多级火箭是由称为级的个体火箭组合（串联或并联）而成，每 一级都是一个独立的工作单位，有自己的发动机系统、制导系统 等。目前，发射低轨道卫星，一般采用2~3级运载火箭，发射轨 道航天器，用3~4级运载火箭。
在地球表面发射，为使火箭以较小的 速度穿过稠密的大气层，一般开始阶段 速度不宜增加太快。

东方红三号
中巴资源卫星
运载工具
运载工具将航天器加速至宇宙速度，并送入预 定的运行轨道。 现代航天运载工具分运载火箭和航天飞机两种， 前者为一次性使用，后者可多次使用。 运载火箭最早发展，已普遍使用。各航天大国 均拥有自己的运载火箭及发射场。 运载火箭一般由2—3级组成，每级火箭均有推 进系统，末级内装有火箭的制导与控制、跟踪、 遥测、电源等系统。同时，末级顶部安装被运 送的航天器。