航天技术的发展1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第五节 航天技术的发展,1.,航空与火箭技术,2.,空间技术的发展,3.,我国的航天事业,本节教学目的和要求,1.,了解航天技术诞生的社会历史背景，着重把握美国和前苏联的空间技术较量过程。,2.,把握人造卫星、宇宙飞船、空间站和航天飞机等技术的开发过程。,3.,重点掌握阿波罗登月计划对现代大科学产生的深远影响。,4.,了解中国航天技术的发展历程，正确认识发展航天技术的重大意义。,一、航空与火箭技术,人类用气球、飞艇和飞机实现了飞翔,的梦想，但是这种飞行只能在大气层中，,借助空气获得上升的动力。要实现宇宙空,间的探索，需要一种全新的动力。,1.,从理论上探索火箭飞行技术的第一位科学家是前苏联的齐奥科夫斯基（,Konstantin,E.,Tsiolkovsky,1857-1935,）,2.,他的名言：“地球是人类的摇篮，但没有人能永远留在摇篮里。”,3.,著有科幻小说,在地球之外,(1929),齐奥科夫斯基,多级火箭理论,1.,齐奥科夫斯基于,1898,年写了,用于空间研究的反作用飞行器,的论文，提出了计算火箭速度的齐奥科夫斯基公式，并建议使用液氢和液氧的液体推进剂和多级火箭。,2.1933,年前苏联火箭发射成功。,下左：齐奥科夫斯基于,1883,年绘制的太空舱草图下右：齐奥科夫斯基于,1903,发表论文中的火箭设计图,1.,另一位火箭技术的先驱是美国人戈达德（,Robert Goddard 1882-1945,）,2.,戈达德在学生阶段就做过固体推进剂火箭发动机的试验，后来转向液体推进剂，并率先在,1926,年,3,月,16,日发射成功了液体火箭。,3.,这枚火箭在空中飞行,2.5,秒，平均时速,96,公里。,戈达德,第二次世界大战期间，德国秘密研制了,V-1,和,V-2,导弹，,V-1,实际上是一种带炸弹的无人驾驶飞机，长,7.75,米，翼展,5.38,米，用喷气发动机驱动，时速只有,640,公里。,V-1,1.V-2,则是由德国著名火箭专家冯,布劳恩（,1912-1977,）主持的皮尼门德小组设计的。,2.,它使用乙醇和液氧为推进剂，长,14,米，重,13,吨，推力,27,吨，最大速度是音速的,5,、,6,倍，最大高度,80,公里，射程,320,公里。,V-2,美苏瓜分,V-2,技术,1.,从,1944,年,9,月到次年,3,月，德国向英国发射了,1120,枚,V-2,导弹，向欧洲其他国家发射了,2500,枚。,2.,德国战败后冯,布劳恩和皮尼门德小组的,100,多名火箭专家向美军投降，前苏联红军也缴获了一些技术人员和大量的,V-2,火箭。当时在,NASA,的钱学森主持了对冯,布劳恩的审问。,1.,冷战期间美苏两国竟相发 展导弹系统。,1957,年,8,月,27,日前苏联第一枚洲际导弹,SS-6,发射成功,。,冷战,运载火箭,1.,以,SS-6,为基础，前苏联改进成为运载火箭，发射了一系列航天器：如第一颗人造卫星、东方号宇宙飞船和联盟号宇宙飞船等。,2.,美国在,60,年代发展了组合运载火箭，利用已有的中程和洲际导弹作为运载火箭的组成部分。象搭积木一样组合成各种各样的运载火箭，用来完成不同的卫星和探测器的发射。,“土星,-5”,号,1.,美国为完成“阿波罗”计划而专门研制的巨型运载火箭“土星,-5”,号，达到了当时火箭技术的最高成就。,2.“,土星,-5”,号是三级型液体推进剂火箭，全长,85,米，直径,10,米，重,2893,吨，起飞推力,3644,吨，,3.,能把,46,吨重的“阿波罗”飞船以第二宇宙速度送入月球轨道。,Saturn V,运输中的土星五号,土星五号发射,Apollo,飞船,二、空间技术的发展,1.,人造飞行器要在环绕地球的轨道上飞行，必须达到第一宇宙速度每秒,7.91,公里。只有大型运载火箭研制成功后，发射人造地球卫星才成为可能。,2.1955,年,7,月,25,日美国总统艾森豪威尔正式宣布了美国将发射人造地球卫星的计划，计划使用“先锋”三级运载火箭把,9.7,千克的卫星送入轨道。,但是前苏联当时在大型运载火箭方面占有优势，因此抢先在,1957,年,10,月,4,日发射了第一颗人造卫星，这颗卫星的名字就叫卫星一号，呈球形，重,83.6,千克。每,96,分钟绕地球一圈。,卫星一号,1.,与前苏联的成功相比，美国于,1957,年,12,月和,1958,年,1,月接连两次发射仅重,9,千克的卫星失败。,2.,后来在美国国会干预下，授权陆军使用运载火箭“木星,-C”,号，终于在,1958,年,1,月,31,日把人造卫星“探险者”,1,号发射成功。,美国“探险者”,1,号,1.1964,年,8,月,19,日，美国成功地发射了第一颗地球同步轨道卫星。,2.,一般卫星高度只有数百公里，而同步卫星的高度达,35800,公里，因此需要强大动力的火箭。,3.,并且在轨道设计和制导、控制方面也更复杂。,地球同步轨道卫星,宇宙飞船和空间站,1.,在载人空间飞行方面，也是前苏联起步较早，,1961,年,4,月,12,日加加林乘坐东方一号升空，绕地球飞行一周，历时,108,分钟，然后返回。,2.“,东方号”共发射了,6,只。,“阿波罗”登月计划,1.,面对前苏联的领先，美国人不甘落后，,2.1961,年,5,月,25,日肯尼迪在国会提出“在,10,年内把一个人送上月球，并安全返回”的任务，由此启动了“阿波罗”登月计划。,阿波罗飞船,1.,阿波罗飞船是当时世界上最大的飞船，直径约,4,米，可乘坐,3,名宇航员。飞船分为,3,部分：,2.,指令舱，载,3,名宇航员往返月球；,3.,服务舱，装载飞行所需的各种动力系统、推进系统和环境系统；,4.,登月舱，将,2,名宇航员降落到月球上。,科学史上第一大工程,1.,以后又有,5,艘“阿波罗”飞船登上月球。,2.,阿波罗,17,之后，美国的登月计划截止。,3.,该计划共耗资,240,亿美元，历时,10,年，先后有,120,所大学、,2,万家企业的,400,万人参加，堪称现代科学史上第一大工程。,意义,1.,对于阿波罗计划的重要意义，首要的一条是人类离开了地球，踩到了另外一个天体上。,2.,在以后的五百年里，人类如果不消灭自己，他们也许会去任何地方。外面有整个宇宙在等待着。,航天飞机,1.,美国人吸取阿波罗计划发射代价高昂的教训，,1968,年底,NASA,正式接受了研究一种可重复使用的航天器的设想。,2.,最后制造出了企业号、哥伦比亚号、挑战者号、发现号和亚特兰蒂斯号五架航天飞机。其中企业号只用于滑翔试飞。,在挫折中奋进,1.1981,年,4,月,12,日,7,时，哥伦比亚号航天飞机起飞，绕地球飞行,36,圈，历时,54,小时半，然后在爱德华空军基地的跑道上着陆。,2.1986,年,1,月,28,日，挑战者号发射升空几十秒后爆炸。,3.,停止一年的飞行后，航天飞机再次起飞，“挑战者号”被代之以“奋进号”。,哥伦比亚号失事,1.,美国东部时间,2003,年,2,月,1,日,9,时左右哥伦比亚在着落前解体。,2.,右：,2003,年,1,月,16,日哥伦比亚号点火后,4,秒时的情况,国际空间站,1.,国际空间站由美国、俄罗斯、日本、欧洲航天局、加拿大等共同建造，计划耗资将超过,630,亿美元。,2.,根据协议，国际空间站,80%,的建设资金由美国负担，工作语言为英语，并由美国航空航天局牵头，负责从总体上领导和协调计划的实施以及在空间站运行期间发生紧急情况时进行具体指挥。,分期组装,1.,空间站分三个阶段完成，总工期为,10,年。,2.,第一阶段从,1994-1997,年，为准备阶段，主要进行联合载人航天活动,3.,第二阶段从,1997,年,11,月开始，实际从,1998,年,11,月开始。为国际空间站的初期装配接段，,1998,年,11,月,20,日从拜科努尔发射场，用一枚“质子,K”,火箭发射了一个重量为,19.5,吨，,13,米长，内部容积约,72,立方米,(,可用面积达,40,平方米,),的俄罗斯曙光号功能货舱,(FGB),。,4.,第三阶段从,1998,年到,2004,年。在这期间把美国的居住舱、欧洲航天局和日本各自的实验舱以及加拿大的移动服务系统等送上了太空，完成空间站的组装。,国际空间站的组成,1.,美俄两国宇航局要进行至少,43,次太空飞行把各种部件送入轨道，其中包括由美国航天飞机执行的,34,次飞行和由俄罗斯方面进行的,9,次飞行。宇航员通过至少,1800,个小时的,144,次太空行走才能将这些材料组装成空间站。,2.,国际空间站由,6,个实验舱：美国,1,个、欧洲航天局,1,个、日本,1,个、俄罗斯,3,个,(,提供科研机柜,),、,1,个美国居住舱,(,有洗手间、卧室、厨房和医务设备,),、,2,个结点舱和服务系统及运输系统所组成，,3.,总重量为,430,吨，主桁架长,88,米，,4,个太阳电池阵宽,110,米，能提供,110,千瓦的电源功率，其中用户使用功率为,46,千瓦。居住舱的容积为,1200,立方米，有一个大气压。空间站的运行高度平均为,397,千米。,三、我国的航天事业,从亚洲说，中国航天技术综合水平可以说比较领先，比如在火箭技术方面我们和日本旗鼓相当；在卫星技术方面和日本各有所长；我们的卫星种类多、种类齐全，但日本由于拥有在电子领域方面的优势，因此在某些卫星的技术上领先于我们。与印度比，我国的中巴地球资源卫星目前的分辨率是,20,米，而印度的遥感卫星图片的分辨率是,5,米，并且已经进入国际卫星图片市场，这方面拥有一定的优势。但我国在今年,10,月发射的资源第二号卫星在技术上比较先进。我们是世界上第三个同时拥有极轨和近地轨道气象卫星的国家。我国的导航卫星技术也是世界第三：我国发射的北斗导航卫星将是世界上第三种投入使用的导航卫星系统。而俄罗斯的,GLONASS,导航卫星系统目前基本上运转不正常，欧洲的伽利略卫星系统目前还处于研制阶段。,中国航天发展史,1958,年,4,月，开始兴建中国第一个运载火箭发射场。,1960,年,2,月,19,日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探空火箭首次发射成功。九月，探空火箭发射成功。,1960,年,11,月,5,日，中国仿制的苏联“,”导弹首 次发射试验获得成功。,1964,年,6,月,29,日，中国自行研制的中近程火箭再次 发射试验，获得成功。,1964,年,7,月,19,日，成功地发射了第一枚生物火箭。,1966,年,10,月,27,日，导弹核武器发射试验成功。弹头精确命中目标，实现核爆炸。,1966,年,12,月,26,日，中国研制的中程火箭首次飞 行试验基本成功。,1966,年,12,月,26,日，中国研制的中程火箭首次飞 行试验基本成功。,1967,年，“和平二号”固体燃料气象火箭试射成功。,中国航天发展史,1970,年,1,月,30,日，中远程火箭飞行试验首次成功。,1970,年四月,24,日，“东方红一号”人造卫星发射 成功。这是中国发射的第一颗人造卫星。,1971,年,3,月,3,日，中国发射了科学实验卫星“实践一 号”。卫星在预定轨道上工作了八年。,1982,年,10,月,12,日，潜艇水下发射运载火箭获得成功，回收舱准确地溅落在预定海域。中共中央军委发电致贺。,1984,年,4,月,8,日，中国第一颗地球静止轨道试验通信 卫星发射成功。,1986,年,2,月,1,日，中国发射一颗实用通信广播卫星。,20,日，卫星定点成功。这标志着中国已全面掌握运载火箭技术，卫星通信由试验阶段进入实用阶段。,1988,年,9,月,7,日，中国发射一颗试验性气象卫星“风云一号”。这是中国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星。,1988