航天科普知识 PPT课件.ppt
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1、航天科普知识科技改变生活科技改变生活衣衣食食住住行行太阳系全家福(老版)太阳系全家福(老版)这是来自于德这是来自于德国斯图加特的国斯图加特的天文学家斯特天文学家斯特藩有关金星凌藩有关金星凌日细节的图片。日细节的图片。假冒的太阳黑假冒的太阳黑子子金星金星(太阳直径(太阳直径1390000km)(金星直径(金星直径 12103km)这是这是2005年年5月月19日美日美国国家航天国国家航天局的漫游者局的漫游者号火星探测号火星探测车捕捉到的车捕捉到的太阳已沉入太阳已沉入火星地平线火星地平线以下的情景。以下的情景。这是卡西尼号这是卡西尼号宇宙飞船于宇宙飞船于2004年年12月月14日拍摄到的土日拍摄到
2、的土卫四以巨大的卫四以巨大的土星为背景的土星为背景的照片。还有几照片。还有几个椭圆形风暴个椭圆形风暴正沿着土星大正沿着土星大气的云纹运行。气的云纹运行。在图象右边的在图象右边的黑点儿实际上黑点儿实际上根本不是太阳根本不是太阳黑子。那是刚黑子。那是刚刚升空的发现刚升空的发现者号航天飞机者号航天飞机与国际国际空与国际国际空间站接轨在一间站接轨在一起的情景。起的情景。日珥日珥这这些温度非常些温度非常高的宏伟花高的宏伟花冠的直径是冠的直径是我们地球直我们地球直径的径的30倍以倍以上。上。人类雄伟的一步人类雄伟的一步大约经过半个世纪努力,大约经过半个世纪努力,人类终于在人类终于在1957 年将人年将人造
3、卫星送入太空,从而开造卫星送入太空,从而开创了航天新纪元。创了航天新纪元。1961 年加加林乘东方年加加林乘东方1 号宇宙飞船进入太空,人号宇宙飞船进入太空,人类实现了遨游太空的伟大类实现了遨游太空的伟大理想。理想。1969 年阿姆斯特朗乘坐年阿姆斯特朗乘坐阿波罗阿波罗11 号宇宙飞船登号宇宙飞船登月获得成功,创造了人类月获得成功,创造了人类涉足地球以外另一天体的涉足地球以外另一天体的记录。记录。在大气层内或太空飞行的器械都叫飞行器。飞行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、火箭器分为三类:航空器、航天器、火箭/导弹。导弹。在大气层内飞行的飞行器称为航空器,如气
4、球、在大气层内飞行的飞行器称为航空器,如气球、飞艇、飞机等。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、空间站星、载人飞船、空间探测器、航天飞机、空间站等。等。但是飞机飞行高度如果超过但是飞机飞行高度如果超过30 千米,就会因为那千米,就会因为那上面的空气太稀薄而托不动飞机。上面的空气太稀薄而托不动飞机。四道难关四道难关地球引力关。地球引力关。最终要达到将近每秒最终要达到将近每秒8 千米的速千米的速度才能跳出这个手掌。一般的民度才能跳出这个手掌。一般的民航飞机航行速度每秒不到航飞机航行速度每秒不到0.3
5、千千米,而声音的传播速度每秒不足米,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千米,子弹刚出枪口的速度大约每秒大约每秒1 千米,因而它们都跳千米,因而它们都跳不出这个手掌。至少要比子弹的不出这个手掌。至少要比子弹的速度大速度大8 倍,才有可能克服地球倍,才有可能克服地球引力而不落到地球上。引力而不落到地球上。只有达到第一宇宙速度,即只有达到第一宇宙速度,即 7.9 千米秒的时候,才能成千米秒的时候,才能成为地球的卫星。达到第二宇为地球的卫星。达到第二宇宙速度,即宙速度,即11.2 千米秒的千米秒的时候,才能像地球、金星、时候,才能像地球、金星、火星等星体那样,成为太阳火星等星体那
6、样,成为太阳系的一颗新行星。当达到第系的一颗新行星。当达到第三宇宙速度,即三宇宙速度,即16.7 千米千米秒的时候,就可以飞出太阳秒的时候,就可以飞出太阳系。系。真空关。真空关。人离不开氧气,而一般汽车、轮船或飞机人离不开氧气,而一般汽车、轮船或飞机的发动机也需要的发动机也需要“呼吸呼吸”空气里的氧气才空气里的氧气才能工作。而且,轮船和飞机还需要流体的能工作。而且,轮船和飞机还需要流体的浮力和反作用力才能运行。浮力和反作用力才能运行。急剧变化的温度环境关。急剧变化的温度环境关。地球上最热的地方大约地球上最热的地方大约40,最冷的地方也不过,最冷的地方也不过零下零下40。而在空间离地球不远处,向
7、阳面的温。而在空间离地球不远处,向阳面的温度可高达度可高达200,背阳面可冷到零下,背阳面可冷到零下100。在远离恒星的空间,在远离恒星的空间,环境温度接近于绝对环境温度接近于绝对零度;而在恒星附近,零度;而在恒星附近,温度则高达几百至几温度则高达几百至几千摄氏度。地面上的千摄氏度。地面上的热量交换、传导、对热量交换、传导、对流和辐射都起作用。流和辐射都起作用。可是在太空,主要依可是在太空,主要依靠辐射进行热交换。靠辐射进行热交换。有害辐射关。有害辐射关。如果没有大气中的臭氧层对如果没有大气中的臭氧层对紫外线的强烈吸收,地球上紫外线的强烈吸收,地球上的生物将无法生存。此外,的生物将无法生存。此
8、外,地球磁场对射向地球的粒子地球磁场对射向地球的粒子辐射也起到屏蔽作用,如太辐射也起到屏蔽作用,如太阳射出的称为阳射出的称为“太阳风太阳风”的的带电粒子流,由于地球磁场带电粒子流,由于地球磁场的屏蔽而不能直入地面。但的屏蔽而不能直入地面。但是,人类一旦进入大气层外是,人类一旦进入大气层外的空间,就将暴露于这些有的空间,就将暴露于这些有害辐射之下。害辐射之下。一、运载火箭架起通天桥一、运载火箭架起通天桥航天离不开火箭。在人类航天离不开火箭。在人类漫长的航天征途中,中国漫长的航天征途中,中国古代发明的火箭功不可没。古代发明的火箭功不可没。俄国的齐奥尔科夫斯基,俄国的齐奥尔科夫斯基,在本世纪初曾被人
9、们讥笑在本世纪初曾被人们讥笑为古怪的梦想家。但恰恰为古怪的梦想家。但恰恰就是这位火箭鼻祖,最早就是这位火箭鼻祖,最早从理论上提出,用多级火从理论上提出,用多级火箭或叫箭或叫“火箭列车火箭列车”可以可以克服地球引力而进入太空克服地球引力而进入太空1926 年年3 月月16 日美国戈日美国戈达德博士,成功地发射了达德博士,成功地发射了世界上第一枚液体推进火世界上第一枚液体推进火箭。尽管这枚小巧的火箭,箭。尽管这枚小巧的火箭,只飞行了短短的只飞行了短短的2.5 秒钟,秒钟,到达到达12 米高,米高,56 米远处,米远处,但是人类终于找到了打开但是人类终于找到了打开太空王国大门的金钥匙。太空王国大门的
10、金钥匙。运载火箭一般由运载火箭一般由24 级组成,级组成,每一级都包括箭体结构、推进系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。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,飞出大气层后段保护
11、有效载荷,飞出大气层后就可抛掉。整流罩往往沿纵向分就可抛掉。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,尺寸较大时,也可大于火箭直径,形成灯泡形的头部外形。形成灯泡形的头部外形。运载火箭是在第二运载火箭是在第二次世界大战后,在次世界大战后,在导弹的基础上发展导弹的基础上发展起来的。起来的。通常把发射人造卫通常把发射人造卫星的火箭称做运载星的火箭称做运载火箭,把带有弹头火箭,把带有弹头的火箭称做导弹。的火箭称做导弹。因此,导弹
12、与运载因此,导弹与运载火箭主要是运载对火箭主要是运载对象不一样。象不一样。运载火箭发展的运载火箭发展的第一个里程碑第一个里程碑,是利用洲,是利用洲际导弹,或者是在中程导弹的基础上增加际导弹,或者是在中程导弹的基础上增加末级火箭。末级火箭。原苏联就是利用这种办法,从原苏联就是利用这种办法,从1957 年开始年开始接二连三地发射各种卫星、飞船,当时实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。在令人感到深奥莫测。运载火箭发展的运载火箭发展的第二个里程碑第二个里程碑,是,是利用已有的中程或远程导弹,改装利用已有的中程或远程导弹,改装成组合型多级运载火箭,几乎任何成组合型多级运载火箭,几乎
13、任何一种火箭或导弹,都可以作为多级一种火箭或导弹,都可以作为多级运载火箭组合体的组成部分。运载火箭组合体的组成部分。美国就是以美国就是以“雷神雷神”中程导弹,中程导弹,“大力神大力神”、“宇宙神宇宙神”洲际导弹为洲际导弹为基础,配置新研制的基础,配置新研制的“德尔它德尔它”型型固体推进剂、固体推进剂、“阿金纳阿金纳”型液体推型液体推进剂、进剂、“半人马座半人马座”型液氢液氧推型液氢液氧推进剂的三种通用性末级火箭,进行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
14、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、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。火星、月球等的探测器和载人飞船。运载火箭发展的运载火箭发展的第三个里程第三个里程碑碑,是为航天研制大型火箭。,是为航天研制大型火箭。人要飞向远离地球人要飞向远离地球38 万千米万千米的月球,往返需要的月球,往返需要8 天时间。天时间。美国设计的美国设计的“阿波罗阿波罗”飞船,飞船,总重量总重量46 吨,高吨,高25 米,最米,最大直径大直径6.6 米。运载火箭与米。运载火箭与“阿波罗阿波罗”登月飞船组装后,登月飞船组装后,高度高度110 米,约相当于米,约相当于36 层
15、层楼房的高度,起飞重量楼房的高度,起飞重量3353吨。能把吨。能把127 吨重的卫星送吨重的卫星送入近地轨道,或者把入近地轨道,或者把50 吨重吨重的飞船以第二宇宙速度送入的飞船以第二宇宙速度送入月球轨道。月球轨道。我国发射卫星的运载火我国发射卫星的运载火箭,也是在导弹武器基箭,也是在导弹武器基础上发展起来的。础上发展起来的。1970年年1 月月30 日,中远程火日,中远程火箭飞行试验取得了圆满箭飞行试验取得了圆满成功,利用该火箭的第成功,利用该火箭的第一、二级加以改装,再一、二级加以改装,再加上新研制的第三级固加上新研制的第三级固体燃料火箭,构成三级体燃料火箭,构成三级运载火箭运载火箭长征长
16、征1 号号1970 年年4 月月24 日,长征日,长征1 号火箭把号火箭把173 千千克重的我国第一颗卫星克重的我国第一颗卫星“东方红东方红1 号号”送上送上太空。太空。1971 年年9 月,在我国西月,在我国西北酒泉发射场,进行了第北酒泉发射场,进行了第一次洲际火箭飞行试验,一次洲际火箭飞行试验,基本获得成功。以洲际液基本获得成功。以洲际液体火箭为基础,经过适应体火箭为基础,经过适应性修改后,构成了性修改后,构成了长征长征2 号、长征号、长征2 号丙号丙运载火箭,运载火箭,能把能把2800 千克重的卫星千克重的卫星送入近地轨道,用它发射送入近地轨道,用它发射了一系列返回式卫星。了一系列返回式
17、卫星。随着我国社会主义建设的发展,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。需要发射静止轨道通信卫星。于是,在长征于是,在长征2 号火箭的基础号火箭的基础上,增加了以液氢液氧为推进上,增加了以液氢液氧为推进剂的第三级,命名为剂的第三级,命名为长征长征3 号号,它能把它能把1450 千克的载荷送入地千克的载荷送入地球同步转移轨道。球同步转移轨道。与此同时还研制成功与此同时还研制成功长征长征4 号号为了将成熟的运载火箭技术为了将成熟的运载火箭技术推向国际卫星发射市场,火推向国际卫星发射市场,火箭专家又在发射成功率很高箭专家又在发射成功
18、率很高的长征的长征2 号火箭的基础上,号火箭的基础上,加长箭体段作为芯级,再在加长箭体段作为芯级,再在第一级箭体周围捆绑上第一级箭体周围捆绑上4 枚枚液体火箭助推器。这种火箭液体火箭助推器。这种火箭被命名为被命名为长征长征2号号E,俗称长,俗称长二捆二捆,能将,能将9000 千克载荷千克载荷送入近地轨道。送入近地轨道。1992 年年8 月把目前世界上最月把目前世界上最重的重的“澳星澳星”准确地送上预准确地送上预定轨道。这标志着中国航天定轨道。这标志着中国航天技术又跨上了一个新台阶。技术又跨上了一个新台阶。神州五、六、七神州五、六、七号的发射火箭均号的发射火箭均为:为:“长征长征2号号F”运载火
19、箭运载火箭 长征系列火箭全家福长征系列火箭全家福二、人造卫星资源撒向人间二、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行的无人航天器在一百年前,世界上只有一个人首先提到在一百年前,世界上只有一个人首先提到它的名字,这就是它的名字,这就是1895 年俄国的齐奥尔科年俄国的齐奥尔科夫斯基夫斯基1957 年年10 月月4 日,原苏联第一颗人造卫星日,原苏联第一颗人造卫星进入太空,重量只有进入太空,重量只有83.6 千克,直径为千克,直径为58 厘米的铝制球体。厘米的铝制球体。3 个月后(个月后(1958 年年1 月月31 日),美国成功
20、日),美国成功发射了第一颗人造卫星发射了第一颗人造卫星探险者探险者1号,卫号,卫星重量为星重量为4.8 千克。千克。人造卫星的发展速度人造卫星的发展速度是令人吃惊的:是令人吃惊的:1957 年只有年只有2 颗卫星上天,颗卫星上天,1958 年年8 颗,颗,1959 年年14 颗,颗,1960 年年35 颗,到了颗,到了1962 年后每年发射的卫星数超过年后每年发射的卫星数超过100 颗。颗。至今世界各国所发射的人造卫星总数已达至今世界各国所发射的人造卫星总数已达一万多颗!一万多颗!人造地球卫星名目繁多,按运行轨道不同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、地球可分为
21、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。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人们更多地是按用途把人造卫星分为科学科学卫星卫星、应用卫星应用卫星和和技术试验卫星技术试验卫星。卫星通信是航天技术卫星通信是航天技术与电子技术相结合的与电子技术相结合的产物,利用通信卫星产物,利用通信卫星作为中继站,实现地作为中继站,实现地球上各点之间的通信。球上各点之间的通信。实质上是把地面微波实质上是把地面微波中继站,搬到了赤道中继站,搬到了赤道上空的地球静止卫星上空的地球静止卫星轨道上。轨道上。用等间隔的用等间隔
22、的3 颗地球颗地球静止轨道卫星,就可静止轨道卫星,就可实现全球通信。实现全球通信。我国于我国于1984 年发年发射了一颗试验通信射了一颗试验通信卫星,命名为卫星,命名为东方东方红红2 号号。卫星直径。卫星直径2.1 米,包括天线米,包括天线在内总高约在内总高约3.1 米。米。对地观测对地观测是国际航天活动的主要应用目标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之一,用于这方面的卫星有气象卫星气象卫星、地地球资源卫星球资源卫星、海洋卫星海洋卫星等。等。1988 年年9 月月7 日,我国成功地发射了第一日,我国成功地发射了第一颗气象卫星颗气象卫星“风云风云1 号号”。风云风云1 号气象卫
23、星是一颗号气象卫星是一颗1.2 米高,长、宽米高,长、宽各各1.4 米的立方体,在左右两块太阳电池翼米的立方体,在左右两块太阳电池翼被打开以后,其跨度为被打开以后,其跨度为8.6 米。卫星重米。卫星重852千克。千克。导航卫星导航卫星,是为地面、海,是为地面、海洋、空中和空间用户导航洋、空中和空间用户导航定位的人造卫星。定位的人造卫星。1978 年以来,美国发展了年以来,美国发展了一种以卫星为基础的无线一种以卫星为基础的无线电导航系统,称为全球定电导航系统,称为全球定位系统(位系统(GPS)。空间段)。空间段将由将由24 颗卫星组成,分布颗卫星组成,分布于于6 个轨道平面上,卫星个轨道平面上,
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