人类基因组研究转移“战场”.ppt

主讲人 魏昭荣高秀英 现代科学技术概论 GeneralityofModernScienceandTechnology 一 空间技术概述 什么是空间技术 空间科学和空间技术合称空间科技 现代空间技术又称航天技术或宇航技术 它是研究如何使空间飞行器飞离大气层 进入宇宙空间 并在那里进行探测 研究 开发 利用等活动的一门高度综合性技术 2 现代空间技术的主要内容航天器技术 运载器技术和测控技术 3 空间技术的特点 1 高度综合的现代科学技术 2 对国家现代化 社会进步具有决定作用的科学技术 3 高投入 高效益 高风险的技术 二 空间技术 一 火箭运载技术原始火箭的发明现代火箭技术的诞生现代火箭技术的发展 1 原始火箭 2 现代火箭技术的诞生 19世纪末20世纪初 随着科学技术的进步 近代火箭技术和航天飞行发展起来 先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基 美国人戈达德和德国奥伯特 火箭之父 齐奥尔科夫斯基 出生于俄罗斯的齐奥尔科夫斯基1883年在 自由空间 论文中便提出了宇宙飞船的运动必须利用喷气推进原理 并画出了飞船的草图 1896年齐奥尔科夫斯基开始系统地研究喷气飞行器的运动原理 并画出了星际火箭的示意图 1903年 他发表了 利用喷气工具研究宇宙空间 的论文 深入论证了喷气工具用于星际航行的可行性 从而推导出发射火箭运动必须遵循的 齐奥尔科夫斯基公式 十月革命后 齐奥尔科夫斯基提出了燃气涡轮发动机的新方案 及飞行器在行星表面着陆的理论 1929年提出了多级火箭构造设想 火箭实验创始者 罗伯特 戈达德 1909年开始进行火箭动力学方面的理论研究 三年后点燃了一枚放在真空玻璃容器内的固体燃料火箭 证明火箭在真空中能够工作 他从1920年开始研究液体火箭 1926年3月16日在马萨诸塞州沃德农场成功发射了世界上第一枚液体火箭 航天之路的先驱 赫尔曼 奥伯特 德国火箭专家 现代航天学奠基人之一 1894年6月25日生于罗马尼亚赫尔曼施塔特 于1938年在维也纳工程军院从事火箭研究 后又在德累斯顿大学研制液体火箭的燃料泵 但他的主要兴趣在固体火箭方面 1940年加入德国籍 1941年到佩内明德研究中心参与V 2火箭的研制工作 他的贡献主要在理论方面 他的经典著作 飞往星际空间的火箭 于1923年出版 1929年经过修改和充实改名 通向航天之路 3 现代火箭技术的发展 1942年10月发射成功V 2火箭 A4型 飞行高度85公里 飞行距离190公里 V 2火箭的发射成功 把航天先驱者的理论变成现实 是现代火箭技术发展史的重要一页 1945年5月 第二次世界大战德国战败 前苏联俘虏部分德国火箭技术人员 缴获了几枚V 2火箭和有关技术资料 在此基础上 1947年前苏联仿制V 2火箭成功 1948年自行设计了P 1火箭 1950年和1955年又先后研制成P 2和P 3火箭 经过改装的P 7于1957年10月4日 发射成功世界上第一颗人造地球卫卫星 从而揭开了现代火箭技术新的一页 前苏联由于发射多种航天器的需要 先后研制成功 东方 号 联盟 号 宇宙 号 质子 号 能源 号等多种型号的运载火箭 可将100多吨的有效载荷送入近地轨道 二战后 美国俘虏了以冯 布劳恩为首的德国火箭专家 缴获了100余枚V 2火箭 美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V 2火箭 1949年开始研究 红石 弹道导弹 1954年制定人造卫星计划 1958年2月1日 丘辟特 C火箭成功发射美国第一颗人造卫星 美国为发射多种航天器的需要 先后研制成功 先锋 号 丘诺 号 侦察兵 号 大力神 号和 土星 号等运载火箭 中国于1960年11月5日第一枚近程火箭发射试验成功 我国有 长征 号 CZ 系列运载火箭 1990年4月7日 中国CZ 3运载火箭发射成功美国制造的 亚洲一号 卫星 长征火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列 至今已将27颗外国卫星发射上天 导弹之父 冯 布劳恩及V 2火箭 生于1912年 德国贵族后裔 受德国科学家赫尔曼 奥博特影响 专注于火箭制造 第二次世界大战期间 主持V 2工程 1942年10月3日 V 2试验成功 年底定型投产 共制造了6000枚V 2 其中4300枚用于袭击英国和荷兰 V 2在工程技术上实现了宇航先驱的技术设想 对现代大型火箭的发展起了承上启下的作用 成为航天发展史上一个重要的里程碑 第二次世界大战以后 冯 布劳恩作为 头脑财富 来到美国 1956年 任美国陆军导弹局发展处处长 他先后研制成 红石 丘比特 潘兴式 导弹 其中 丘比特 C型火箭 是美国第一颗人造卫星发射成功的关键保障 1970年 布劳恩任美国国家航空和航天局主管计划的副局长 并兼任马歇尔航天中心主任 在两年任期内 布劳恩完成了航天飞机的初步设计 及今后10年的研究规划 1977年6月16日与世长辞 世界上第一个航天运载火箭系列 东方号 系列火箭是世界上第一个航天运载火箭系列 包括 卫星号 月球号 东方号 上升号 闪电号 联盟号 进步号 等型号 后四种火箭又构成 联盟号 子系列火箭 质子号 系列运载火箭 质子号 系列运载火箭是前苏联专为航天任务设计的大型运载器 在 能源号 重型火箭投入使用以前 该型号是前苏联运载能力最大的运载火箭 质子号 系列共有三种型号 二级型 三级型和四级型 大力神 系列运载火箭 大力神 系列运载火箭由洲际弹道导弹 大力神2 发展而来 包括 大力神2 大力神3 大力神34 大力神4 商业大力神3 子系列火箭 中国 长征 系列火箭 中国自1956年开始展开现代火箭的研制工作 1964年6月29日 中国自行设计研制的中程火箭试飞成功之后 即着手研制多级火箭 经过了五年的艰苦努力 1970年4月24日 长征1号 运载火箭诞生 首次发射 东方红1号 卫星成功 中国航天技术迈出了重要的一步 现在 长征 系列火箭已经走向世界 享誉全球 在国际发射市场占有重要一席 二 航天器技术的发展 1 人造卫星2 载人宇宙飞船3 航天飞机和宇宙空间站 1 人造地球卫星 人造卫星的概念始于 年 人造地球卫星是指发射到绕地球轨道上作短期或长期运行的人造航天器 其运动服从开普勒行星运动定律 其轨道一般是以地心为焦点的椭圆 特殊情况下是以地心为中心的圆 它离地面的高度根据用度而定 从几百公里到几万公里不等 一般不低于 公里 人造卫星是发射数量最多的一种航天器 占全部航天器的 左右 在科学 军事和国民经济各个方面都获得了极其广泛的应用 年联合国第三次外空会议的与会国一致建议 将每年的 月 日至 日作为 世界空间周 1957年10月 苏联成功地发射了人类历史上第一颗人造卫星 伴侣一号 开辟了人类的空间时代 1958年1月 美国发射了第一颗人造卫星 探险者一号 1960年8月 美国成功发射并回收了第一颗军用卫星 发现者13号 这是人类历史上 首次通过太空对地面观测的卫星 也是第一颗投入实际使用的军用卫星 人类共向太空发射了将近6000颗人造卫星 目前在轨的由300多颗 人造卫星是人类在获取 传输和加工信息资源的广度和深度方面产生了质的飞跃 为人类带来了巨大的财富 第一颗人造卫星 前苏联于 年 月 日发射的 伴侣一号 人造地球卫星 是世界上第一颗在地球轨道运行的人造卫星 我国第一颗人造卫星 东方红 1号 1970年4月24日21时35分 我国第一颗人造卫星 东方红 1号发射升空 21时48分进入预定轨道 21时50分传回了 东方红 乐曲 卫星运行轨道的近地点高度439km 远地点高度2384km 轨道平面与地球赤道平面的夹角68 5 绕地球一圈114min 卫星质量173kg 用20 009MHz的频率向全世界播送 东方红 乐曲 东方红一号的成功发射标志着我国进入了太空时代 2 载人宇宙飞船 1961年4月12日 苏联航天员加加林乘坐东方号载人宇宙飞船升空 成为世界航天第一人 开创了载人肮天的新纪元 此举不仅使加加林名扬四海 宇宙飞船也因此蜚声全球 从那时起至今 人类已发射了大量多种宇宙长船 载人宇宙飞船是一种天地往返运输器 也是载人航天器中最小的一种 每艘飞船只能使用一次 在太空一般可单独飞行数天到十余天 它也能作为往返于地面与太空站 地面与月球及地面与行星之间的 渡船 还可与空间站或其他航天器对接后联合飞行 太空旅行的第一人 尤里 加加林 东方 号宇宙飞船于1961年4月12日莫斯科时间上午9时零7分发射 在最大高度为301公里的轨道上绕地球一周 历时1小时48分钟 于上午10时55分降落在原苏联境内 这次飞行之后 加加林的名字在全球家喻户晓 加加林也因此荣获列宁勋章并被授予 苏联英雄 和 苏联宇航员 称号 1968年3月27日 在一次例行训练飞行中 因一架双座喷气式飞机坠毁而罹难 阿波罗载人登月工程 阿波罗载人登月工程是NASA 美国国家航空航天局 在二十世纪六七十年代组织实施的载人登月工程 或称 阿波罗计划 阿波罗计划采用月球轨道交会法 用强大的土星5号运载火箭把 吨重的航天器送入月球轨道 航天器本身装有较小的火箭发动机 当它接近月球时 能使航天器减速进入绕月轨道 而且 航天器的一部分 装有火箭发动机的登月舱能脱离航天器 载着宇航员登上月球 并返回绕月轨道与阿波罗航天器结合 工程开始于 年 月 至 年 月第 次登月成功结束 历时约 年 耗资 亿美元 在工程高峰时期 参加工程的有 万家企业 多所大学和 多个科研机构 总人数超过 万人 第一位踏上月球的宇航员 阿姆斯特朗 1969年7月16日 阿姆斯特朗同小奥尔德林 科林斯一起乘 阿波罗11号 飞船飞向月球 4天后于美国东部夏令时下午4时18分 由他手控操纵 鹰 号登月舱在宁静海西南缘附近的平坦地带着陆 7月20日美国东部夏令时下午10时56分 阿姆斯特朗从 鹰 号登月舱走下来 踏上积满尘土的月球表面 并说 对一个人来说 这只是小小的一步 但对全人类来说 这却是巨大的飞跃 3 航天飞机和宇宙空间站 航天飞机是可以重复使用的 往返于地球表面和近地轨道之间运送人员和货物的飞行器 它在轨道上运行时 可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务 航天飞机通常设计成火箭推进的飞机 返回地面时能像滑翔飞机或飞机那样下滑和着陆 航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具 是航天史上的一个重要里程碑 到目前为止 世界上真正投入使用的航天飞机只有美国航天飞机一种 空间站是一种在近地轨道长时间运行 可供多名航天员在其中生活工作和巡访的载人航天器 到目前为止 全世界已发射了9个空间站 前苏联礼炮号空间站 美国天空实验室 前苏联和平号空间站 美国航天飞机发展史 第一架航天飞机 哥伦比亚号 第二架航天飞机 挑战者号 第三架航天飞机 发现号第四架航天飞机 亚特兰蒂斯号第五架航天飞机 奋进号 航天飞机 第一架航天飞机哥伦比亚号 美国发现号航天飞机 亚特兰蒂斯 号航天飞机 1986年1月18日挑战者爆炸 第一座空间站 礼炮1号 前苏联1971年4月19日发射了第一座空间站礼炮1号 从此载人太空飞行进入一个新的阶段 礼炮1号空间站由轨道舱 服务舱和对接舱组成 呈不规则的圆柱形 总长约12 5米 最大直径4米 总重约18 5吨 它在约200多千米高的轨道上运行 站上装有各种试验设备 照像摄影设备和科学实验设备 国际空间站 三 测控技术 测控技术用于测定和控制航天器的运动 检测和控制航天器上各种装置和系统的工作 接收来自航天器的专用信息 与载人航天器的乘员进行通信联络等 控制其运动和工作状态 测控主要分为测量和控制两个部分 测量包括外测和内测 外测主要是对航天器在空间的位置进行测量 具体的说就是测航天器当前时刻在什么位置 运行轨迹怎样等 内测又称遥测 主要是测量航天器内部各种设备 仪器的状态 监测航天员的生理状况 以什么姿态在运行等 三 我国航天科技的伟大成就 一 运载火箭我国长征系列运载火箭四个体系长征1号和长征2号是二级或二级半液体火箭 用于发射近轨道的航天器 人造地球卫星或飞船 长征3号是三级或三级半液体火箭 它们是用于发射地球同步轨道的人造地球卫星 嫦娥工程用长征 3甲火箭 长征4号是多用途的三级液体火箭 当前主要用于发射风云号气象卫星 长征系列运载火箭图 二 人造地球卫星 1 第一颗人造地球卫星1970年4月24日 中国第一颗人造地球卫星从酒泉卫星发射中心升空 在太空昼夜不停地向全球播放 东方红 乐曲和遥测信号 向全世界宣布中国已进入宇宙空间 卫星运行轨道距地球最近点439公里 最远点2384公里 轨道平面和地球赤道平面的夹角68 5度 绕地球一周114分钟 卫星重173公斤 目前 我国已初步形成了返回式遥感卫星系列 东方红 通信广播卫星系列 风云 气象卫星系列 实践 科学探测与技术试验卫星系列 地球资源卫星系列 北斗星导航卫星系列等六大卫星系列 到2007年1月 我国已成功发射了近百颗卫星 其中有27颗国外卫星 返回式遥感卫星 东方红通信广播卫星 风云 气象卫星 北斗星导航卫星 二 神舟 飞船 1 探索 神舟 一号飞船于1999年11月20日在酒泉卫星发射中心发射升空 飞船返回舱于次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆 神舟 二号飞船于2001年1月10日在酒泉卫星发射中心发射升空 在轨飞行7天后成功返回地面 神舟 三号飞船于2002年3月25日发射 飞船搭载了人体代谢模拟装置 拟人生理信号设备以及形体假人 能够定量模拟航天员呼吸和血液循环的重要生理活动参数 神舟 三号轨道舱在太空留轨运行180多天 成功进行了一系列空间科学实验 神舟 四号飞船于2002年12月30日成功发射 在完成预定空间科学和技术实验任务后 于2003年1月5日在内蒙古中部地区准确着陆 这艘飞船除没有载人外 技术状态与载人飞船完全一致 飞行中先后进行了对地观测 材料科学 生命科学实验及空间天文和空间环境探测等 2 神五 圆梦 神舟 五号飞船于2003年10月15日9时50分发射 在绕地球飞行14圈 圆满完成各项科研任务后 于10月16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆 这是我国完全靠自己力量完成的首次载人航天飞行 创造了我国航天史上的英雄壮举 实现了中华民族千年的飞天梦想 中国首位航天员 杨利伟 杨利伟 男 汉族 辽宁绥中县人 中共党员 大学文化 1965年6月出生 1983年6月入伍 1988年9月入党 现为中国人民解放军航天员大队三级航天员 正团职 中校军衔 1992年 1994年两次荣立三等功 神州 5号的有关数据 飞船总长9 2米 总重7790千克 返回舱直径2 5米 容积约6立方米 是目前世界上空间最大的载人飞船 装有52台发动机 能精确调整飞船飞行姿态和运行轨道 变轨后飞行的圆形轨道距地球343千米 90分钟绕地球一圈 还要经受180摄氏度的温度考验 共绕地球14圈 行程约60万千米 飞船实际着陆点与理论着陆点相距4 8千米 发射飞船的 长征 二号F型火箭采用了55项新技术 为实时跟踪飞船情况 在国内外设有9个陆地测控站 三大洋上有4艘测控船 神州 5号的六大特点 起点高 作为我国第一代飞船 它的研制越过了单舱式 双舱式飞船 直接研制三舱2 3人式飞船 前苏联第一代飞船 东方 号是单人双舱式 美国第一代飞船 水星 号是单人单舱式 轨道舱留轨工作半年 神州 5号的轨道舱装有太阳能电池翼继续供电 舱内的仪器设备能像卫星一样自主工作半年 技术含量高 它的电子技术和控制技术都比美俄的第一代飞船先进 降落伞最大 它是世界上最大的降落伞 足有1200平方米 有引导伞 减速伞 主伞和伞包组成 减速伞将返回舱的速度从200米 秒减至80米 秒左右后与主伞分离 主伞能把返回舱的速度减至6米 秒 一副降落伞有80米长 铺在地上有半个足球场大小 可叠起来却只有小提包大 重量仅90多千克 飞船空间大 神州 5号返回舱的直径达2 5米 容积约6立方米 是目前世界上最大的 研制费用低 直接成本不足10亿人民币 前4次费用各约1亿美元 神舟 5号升空的重大意义 神5 升空是我国综合国力强大的标志 它将大大提高了我国的国际地位 神5 升空大长了中国人的志气 将会进一步促进我国经济的持续发展 神5 升空展示了我国学人的风貌 将会大大促进我国科学技术的发展 神5 升空增强了我国的国防力量 3 发展的 神六 神舟 六号飞船于2005年10月12日9时在酒泉航天发射中心发射升空 费俊龙和聂海胜两名中国宇航员被送入太空 神六 与 神五 在外形上没有差别 仍为推进舱 返回舱 轨道舱的三舱结构 重量基本保持在8吨左右 用长征二号F型火箭进行发射 神六 发射 神六 英雄 三 中国的嫦娥奔月计划 1 嫦娥奔月计划 整个探月工程分为 绕 落 回 3个阶段一期绕月工程2007年发射探月卫星 嫦娥一号 对月球表面环境 地貌 地形 地质构造与物理场进行探测 二期工程2007年至2010年 目标是研制和发射航天器 以软着陆的方式降落在月球上 三期工程2011至2020年 目标是月面巡视勘察与采样返回 我国首颗探月卫星嫦娥一号发射 2007年10月24日18时05分 搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射 24日18时29分 嫦娥一号卫星准确入轨 此次发射圆满成功 卫星的太阳帆板展开正常 定向天线已展开到位 我国卫星绕月探测线路图 嫦娥一号 卫星 嫦娥一号 探月卫星 选用的科学探测仪器有6套24件 包括CCD立体相机 激光高度计 成像光谱仪 伽马 X射线谱仪 微波探测仪 太阳高能粒子探测器和低能离子探测器等 这些设备在中国都属首次使用 有的是世界首创 嫦娥一号 运载系统 承担中国首颗月球探测卫星嫦娥一号发射任务的 是成功发射上百次 被授予 金牌火箭 称号的长征三号甲运载火箭 为满足探月卫星的特殊要求 长征3号甲火箭控制系统增加了单机和线路备份 确保飞行过程中不出现任何偏差 万无一失 嫦娥一号 发射场系统 西昌卫星发射中心在我国 嫦娥工程 中承担重任 负责发射第一颗月球探测卫星 号称 月城 的西昌被誉为 中国航天城 东方休斯敦 发射场地选择在中国西昌卫星发射中心 是中国目前对外开放中规模最大 设备技术最先进 承揽外星发射任务最多的新型航天器发射场 嫦娥一号 测控系统 我国航天器测控系统目前已发展到可从容应对几十个乃至上百个航天器的测控管理 并已形成了以西安卫星测控中心为中枢 以十多个固定台站 活动测控站和远望号测量船为骨干的现代化综合测控网 嫦娥一号卫星的测控系统以中国现有的S频段航天测控网为主 辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成 有4个天线交叉干涉 对近40万千米远的嫦娥1号进行测控 嫦娥一号 地面应用系统 地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心 数据接收中心以及科学数据处理和研究中心三个部分 主要任务是卫星在轨运行期间科学探测业务管理 数据接收与处理 科学研究与普及 地面应用系统由五个分系统组成 即运行管理分系统 数据接收分系统 数据预处理分系统 科学研究与应用分系统和数据管理分系统 我国绕月探测工程地面应用系统的总部设在中国科学院国家天文台 绕月探测工程完成的科学目标 一 获取月球表面三维立体影像 精细划分月球表面的基本构造和地貌单元 进行月球表面撞击坑形态 大小 分布 密度等的研究 为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据 并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等 二 分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点 主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛 铁等14种元素的含量和分布 绘制各元素的全月球分布图 月球岩石 矿物和地质学专题图等 发现各元素在月表的富集区 评估月球矿产资源的开发利用前景等 三 探测月壤厚度 即利用微波辐射技术 获取月球表面月壤的厚度数据 从而得到月球表面年龄及其分布 并在此基础上 估算核聚变发电燃料氦 3的含量 资源分布及资源量等 四 探测地球至月亮的空间环境 月球与地球平均距离为38万公里 处于地球磁场空间的远磁尾区域 卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体 研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用 探月工程的意义 月球探测是国际公认的深空探测的起点 它将填补中国在月球及行星探测方面的空白 中国改变航天领域的落后局面 赶上国际先进水平提供了良好的机遇 月球探测工程是一项多学科 高科技集成的系统工程 实施这样的战略工程 将推进航天工程系统集成 深空测控通信 新型运载火箭和航天发射等航天技术实现跨越式发展 从而保持中国进入空间能力的不断提高 探月工程也必将带动信息 材料 能源 微机电 遥科学等其它新技术的提高 对于促进中国社会经济的发展具有重要意义 我国自主研发的月球车 人类太空探索事故回放 1960年10月24日 原苏联拜科努尔航天中心火箭发射爆炸事故造成地面100多人死亡 1967年1月27日 美国3名宇航员在 阿波罗 1 号模拟发射过程中因起火而丧生 1967年4月23日 苏联宇航员弗拉基米尔 科马罗夫驾驶的宇宙飞船在降落时坠毁 1971年6月29日 3名苏联宇航员在结束24天太空旅行返回地面时因缺氧窒息而死 1980年3月18日 苏联普列谢茨克航天发射场火箭发射爆炸导致地面50名技术人员丧生 1986年1月28日 美国 挑战者 号在空中爆炸 7名宇航员全部遇难 2003年2月1日 美国 哥伦比亚 号航天飞机失事 7宇航员罹难 四 现代空间技术的影响 一 对科学研究的影响 二 对信息技术的影响1 变革了通信手段2 推动信息科学的发展 三 对经济建设的影响1 勘测地球资源2 预测和预报气象3 测地和导航 四 对现代战争的影响1 引起作战方式的变革2 引起军队作战指挥方式的重大变革3 产生新一代武器 五 发展空间技术的意义 1 在经济上 太空活动具有很高的经济效益 2 在军事上 航天技术的发展 对军事的影响是革命性的 3 在科学技术上 空间活动带动和促进了众多学科的发展 4 在政治上 空间技术极大地提高国家在综合国力及其在国际活动中的地位 六 成信学子的榜样 校友刘汉涛 神六 功臣 学院杰出校友 国家航天任务首席预报员 酒泉卫星发射中心气象室主任 刘汉涛 谢谢大家 期末开卷考试题目 试述我国环境状况及环境保护2 试述现代信息技术及其在社会进步中的作用 3 试述新能源 期末开卷考试题目 试述我国空间技术及其发展意义2 试述现代信息技术及其在社会进步中的作用 3 试述新能源