第十四章--空间技术PPT课件

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1、教学课题 第十四章空间技术教学目标 1 理解空间与空间技术的概念 空间技术的三大主体技术 2 了解我国火箭技术的发展现状 了解火箭技术的发展前景 3 了解人造地球卫星的应用 了解我国北斗导航卫星系统的建设近况 4 了解当前国际上空间探测器开发的最新信息以及星际探测的新进展 教学重点 1 空间 的概念 空间技术的三大主体技术 2 人造地球卫星的应用 我国北斗导航卫星系统的建设近况 3 载人航天技术 我国神舟号宇宙飞船的发展 4 国际空间站的建设概况教学难点 空间技术面临的难题教学课型 专业课教学课时 2教材处理 要求学生提前查找相关资料 教学方式 讲解 举例 讨论 视频 1 空间技术 什么是空间

2、技术 当前国际空间技术的发展状况我国空间技术的发展概况 2 第一节空间技术概述 空间技术也称航天技术 它是探索 开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术 空间技术以基础科学和技术科学为基础 物理学 电子技术 自动控制 计算机 材料学 真空技术 喷气推进以及制造工艺 医学 生物学都对空间技术的发展起到了十分重要的作用 它们在空间技术中相互交叉 渗透 构成空间技术完整的科技体系 3 一 空间与空间技术 1 空间技术中的空间 外层空间 在1981年召开的国际宇航联合会第32届大会上 分别把 陆地 人类的第一环境 海洋 人类的第二环境 大气层 人类的第三环境 外层空间 人类的第四环境 外层空间

3、离地表100 120km以上的空间 空间技术所指的 空间 仅仅是指外层空间 航空 是指在大气层里航行 航天 是指在地球大气层以外 太阳系以内的范围航行 航宇 是指在太阳系以外的空间航行 宇宙航行 4 2 空间开发所面临的四大难题 3 空间技术的特点 1 克服地球引力 7 9km s 11 2km s 16 7km s 2 克服真空 极限高度 27公里 3 适应温度的剧烈变化 围绕地球 100 200 围绕太阳 273 几千度 4 暴露在有害辐射之中 1 技术特异性 2 综合系统性 3 全球共享性 5 二 空间技术的三大主体技术 1 运载火箭的研制 空间技术是一项综合性工程技术 空间技术的三大主

4、体技术 运载火箭的研制航天器的制造地面测控系统的建立和实践 运载火箭是将卫星 飞船等航天器送到空间的工具 射程 2000公里以内 近程火箭 2000 8000公里 中程火箭 8000公里以上 远程火箭 1万公里以上 洲际火箭 卫星换成弹头 改变飞行程序 远程和洲际导弹 卫星运载火箭 6 2 航天器的制造 航天器 无人航天器 载人航天器 空间探测器 载人飞船 宇宙飞船 航天飞机空间站 航天器 在地球大气层以外的宇宙空间按照天体力学规律运行的飞行器 月球探测器 星际探测器 人造地球卫星 90 目前 世界各国已成功发射各类航天器5000多个 60多个国家投资发展空间技术 170多个国家和地区应用空间

5、技术的成果 总投资量达7000多亿美元 7 3 地面测控系统的建立与实施 地面测控系统 是指在地面对航天器进行跟踪 遥测 遥控和保持通信联系 对航天器进行跟踪测量并控制其运行和功能 航天测控中心 若干测控站 星际探测器中发射最早的和最多的是火星探测器 航天飞机 一种有人驾驶的 可以重复使用的航天器 它是往返地球与外层的空间运载工具 航天测控和数据采集网 建立 8 航天飞机 航天飞机1 航天飞机2 9 05年7月26日美国发现号航天飞机成功发射 10 第二节火箭技术的发展现状与前景 一 中国火箭技术的发展现状 火箭技术水平的高低 决定了火箭的速度 也就决定了将运载器发射到太空的能力 1957年1

6、0月4日 苏联利用多级火箭成功发射了世界上第一颗人造地球卫星 标志着人类进入了空间时代 我国从1956年开始研制火箭 截止2007年12月 中国的长征系列运载火箭已经发射了第104次 火箭发射成功率超过90 达到了世界一流火箭发射成功率的标准 目前 已计划研制更大推力的运载火箭 力争将低轨道运载能力提高到9吨 同步轨道的运载能力提高到2 5 4 5吨 为将来实现发射我国自己的航天飞机和空间站打下基础 11 中国长征运载火箭 12 二 世界火箭技术的发展现状 三 火箭技术的发展前景 化学火箭 离子火箭 原子火箭 光子火箭 往返离太阳系最近的 约4 3光年 恒星半人马座 化学火箭需几十万年 离子火

7、箭需6000年 而光子火箭只需5年 美国是世界上火箭技术最先进的国家之一 有 雷神液体运载火箭 宇宙神系列运载火箭 德尔塔系列运载火箭和大力神系列运载火箭 前苏联也是世界上火箭技术最先进的国家之一 有 卫星号运载火箭 东方号运载火箭 闪电号和联盟号运载火箭 能源号运载火箭和质子号运载火箭 欧洲国家的火箭技术可谓后起之秀 由11个国家组成的欧洲空间局正着手研制阿丽亚娜5型火箭 用于发射6 8吨的地球同步轨道卫星 13 第三节无人航天器的应用与开发 一 人造地球卫星的应用 人造地球卫星是目前发射数量最多 用途最广 发展最快的航天器 空间探测器的探测目的 了解太阳系的起源 演变和现状 认识地球环境的

8、形成和演变 探索生命的起源与演变 无人航天器 人造地球卫星 空间探测器 人造地球卫星 科学卫星 科学探测与研究 如 空间物理探测和天文探测 技术试验卫星 新技术试验或应用卫星试验 应用卫星 直接为人类服务的卫星 如 通信卫星 气象卫星 导航卫星等 14 1 通信卫星的开发与应用 卫星通信基本原理图 三颗同步卫星覆盖地球的通信 通信卫星反射或转发无线电信号 实现两个地面站或地面站与航天器之间的信息传输 三颗等间隔分布的同步通信卫星可实现除两极外的全球通信 我国是第五个能够独立发射这种卫星的国家 我国从1984年发射第一颗试验通信卫星 到2005年共发射了三代通信卫星 拥有9颗在轨卫星 2006年

9、发射 中星 22号A 通信卫星 2007年6月和10月发射2颗卫星 为2008年北京奥运会广播电视传输服务 目前 我国已经形成了自己的通信卫星系列 技术水平接近国际先进水平 15 2 导航卫星的开发与应用 导航卫星是一种专门用于给舰船和飞机导航的卫星 用卫星导航不受气象条件和导航距离的限制 导航精度高 目前 国际上使用的导航卫星网来自美国的卫星导航系统 称为GPS系统 是世界上第一种覆盖全球的卫星导航系统 目前在轨工作卫星28颗 定位精度20米 建立我国北斗导航卫星系统的意义 中国目前的卫星导航基本上都是建立在美国的GPS之上的 一旦发生战争美国关闭应用 后果不堪设想 因此 中国必须有自己的卫

10、星导航系统 2007年我国正式开始组建北斗全球卫星导航系统 建成后由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成 定位精度为10米 预计2008年左右满足中国及周边地区对卫星导航的需求 16 二 空间探测器的开发 空间探测器 月球探测器星际探测器 世界上现有的探测器都是美国和苏联发射的 从1959年1月 苏联发射第一个月球探测器 到目前 已有几十个空间探测器成功地飞往太阳系个大行星 并在金星和火星登陆 美国空间探测器的开发 水手号 1965 1971年美国最初飞往水星 金星和火星的探测器 先锋号 1972年人类开始寻找宇宙人的先驱 目前 已离开太阳系 进入银河系 海盗号 1975年专门用于探测火

11、星的探测器 1号 2号在火星表面登陆 旅行者号 1977年为寻找地外文明而发射的星际探测器 17 水手4号火星探测器1965年飞过火星上空 发回了22张火星照片 使人类第一次看到了火星的近貌 水手2号火星探测器1962年发射的 水手 2号 在离金星35000公里和7600公里处掠过 测量了金星的大气密度和表面温度 18 1967年发射的 水手 5号在离金星35000公里和7600公里处掠过 测量了金星的大气密度和表面温度 水手6号探测器1969年飞过火星表面 发回200张火星照片 水手5号火星探测器 19 海盗 号探测器 1976年首次成功地在荒凉的火星表面登陆 并进行了一系列生命检测试验 但

12、没有发现生命存在的迹象 20 美国旅行者号星际探测器 1977年8月 9月 美国先后发射了两颗 旅行者号 星际探测器 探测器上带有表明人类起源和发展的信息 其中有 反映20世纪地球及其生命活动的照片115幅 人类的各种问候语言60宗 各种乐曲27种 自然音响35种 这些信息被称为 地球之音 21 美国空间探测器近况及探测任务 1997年发射的 卡西尼 惠更斯 是欧洲与美国的合作项目 任务 对土星及其卫星进行探测 2004年飞抵土星 计划工作至2010年 2003年6 7月 先后发射的 勇气 号和 机遇 号火星探测器 获得了许多火星上存在水的证据 2003年9月 伽利略 号探测器撞向木星 结束了

13、14年来对木星及其卫星的探测工作 2005年发射的 火星勘测轨道飞行器 是迄今为止最新 最大的火星探测飞船 任务 探测火星上水资源分布信息 为人类未来登陆做准备 解答火星上是否存在生命 2006年1月 发射冥王星探测器 新视野 号 这是迄今为止发射速度最快的航天器 是人类第一个造访冥王星的探测器 预计2015年7月到达冥王星 任务 研究冥王星以及太阳系的形成 2007年8月 发射了 凤凰 号火星着陆探测器 将于2008年5月飞抵火星 任务 对火星北极 探冰 和监测极地气候 寻找生命存在所需要的水 22 2004年 火星快车 拍摄的火星局部地貌照片 发现这片区域曾经历水流冲刷的痕迹 形成照片上黑

14、色的深沟 由 火星环球勘测者 测得数据绘制的火星立体地图 部分 白色表示最高 红色次之 蓝色表示洼地 23 美国 凤凰 号火星探测器 凤凰 号火星探测器将于2008年5月底前后飞抵火星 它将 蹲点 火星北极 探冰 寻找生命存在所需的水 2007年8月4日美国 凤凰 号火星着陆探测器发射升空 任务是火星北极 探冰 和监测极地气候 24 第四节载人航天器的发展现状与前景 载人航天器 宇宙飞船航天飞机空间站 从1961年第一艘载人宇宙飞船升空 至今已有300多人亲历了航天飞行 其中 美国 前苏联占90 以上 在载人航天技术中 美国在登月飞船和航天飞机方面有绝对的优势 但在空间站的建设上 经验最丰富

15、技术力量最雄厚的当属于前苏联 一 宇宙飞船 载人宇宙飞船 绕地球运转的飞船 占绝大多数 登月飞船星际飞船 正在开发中 25 世界第一个载人宇宙飞船 1961年4月12日 前苏联第一次发射了载人宇宙飞船 东方1号 它由乘员舱和设备舱及末级火箭组成 总重6 17吨 长7 35米 乘员舱呈球形 直径2 3米 重2 4吨 外侧覆盖有耐高温材料 能承受再入大气层时因摩擦产生的摄氏5000 左右的高温 乘员舱只能载一人 宇航员可通过舷窗观察或拍摄舱外情景 设备舱为顶锥圆筒形 长2 25米 重2 27吨 在飞船返回大气层之前 与乘员分离 弃留太空成为无用之物 东方1号宇宙飞船打开了人类通往太空的道路 26

16、美国 阿波罗登月计划 1969年7月20日 美国宇航员尼尔 阿姆斯特朗和埃德温 奥尔德林乘 阿波罗11号 宇宙飞船首次成功登上月球 实现了人类登上月球的梦想 从1969年到1972年 美国共进行了5次 阿波罗 飞行 共有12名宇航员登上月球 这一系列 访问 大大丰富了人类对月球的认识 各次 阿波罗 飞行都对月球表面进行广泛考察 搜集了大量月球岩石 土壤标本 其中从月球上带回地球的月岩样品就达 公斤 阿波罗 飞行同时把许多仪器安装在了月球上 进行科学研究 阿波罗 登月计划只是一个起点 它留下了许多未竟的事业 许多宏伟设想还有待实现 许多突破还有待完成 27 美国 阿波罗11号 飞船发射升空 在华盛顿美国国家航空航天博物馆内展示的 把 阿波罗11号 飞船送上月球的 土星 5号火箭模型 28 阿波罗11号 美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下右脚脚印 宇航员奥尔德林在月球上行走的资料照片 这是美国国家航空和宇航博物馆展出的 阿波罗11号 宇宙飞船 鹰 号登月舱 它于1969年7月16日发射 7月24日从月球返回地球 29 拜访月球 人类首次登上月球 阿波罗11号登月成功后 在1969年11月至