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1、空间技术,主要内容,空间基础 世界空间科技发展 中国空间发展历程 未来的宇航,航天基础,空间技术 卫星 运载火箭和航天飞机,空间技术,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。 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。,宇宙速度,当飞行器达到第一宇宙速度（79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（112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（167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
2、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。,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”
3、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。,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23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。,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
4、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。,（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23级运载火箭，发射轨道航天器，用34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
5、般开始阶段速度不宜增加太快。 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120105kN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）,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
6、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。,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系列载入飞船而得名。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,198
7、7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
8、新的里程碑。,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
9、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。,美国的运载火箭,把美国第一颗人造卫星探险者1号送上太空飞行的，是著名火箭专家冯布劳恩（德国人）主持研制的丘比特C运载火箭。1958年2月1号，布劳恩用丘比特导弹改装的运载火箭 ，开辟了美国征服太空的新纪元。 此后
10、，美国先后用几种中程和洲际导弹，经过改进研制成为雷神，宇宙神，大力神以及德尔塔等几种不同用途的运载火箭。,（图）前德国V-2火箭专家冯布劳恩在解释他的第一次载人月球飞行火箭设计方案。,大力神系列运载火箭,大力神系列火箭由马丁玛丽埃特公司研制生产，共有6种型号。大力神3火箭长45.75米，直径3米，发射重量680吨。各型大力神火箭的有效载荷分别是：3A为3.6吨，3B为4.5 吨，3C，3D，3D和3E均为15吨。最大的大力神34D长达62米，最大直径5米，发射地球同步转移轨道卫星的运载能力达4.5吨。大力神系列火箭至今已有150多次发射纪录。它主要发射各种军用卫星，也发射了太阳神号，海盗号，旅
11、行者号等行星和行星际探测器。目前，宇宙神，德尔塔和大力神运载火箭已进入国际发射市场。,土星号巨型登月火箭, 土星5号运载火箭,1961年4月20日，美国总统提出研制登月火箭的设想，并询问60年代能否把人送上月球。当时布劳恩斩钉截铁地回答：“ 行！”于是，在布劳恩的主持下，开始实施土星巨型登月火箭研制计划。1964年至1967年，相继研制成功土星1，土星1B，土星5等几种型号。 1964年首先研制成功土星1号两级火箭。火箭长38.1米，直径5.58米，发射重量502吨，近地轨道的有效载荷为10.2吨。它曾用来试验发射阿波罗飞船模型。 1966年研制成功它的改进型土星1B号两级火箭。火箭长68.3
12、米，直径6.6米，发射重量590吨，最大有效载荷18.1吨。从1966年到1975年共发射9次，除作运载阿波罗飞船试验外，还3次将宇航员送上天空实验室空间站和1次发射阿波罗载入飞船与前苏联的联盟号飞船对接联合飞行。 1967年世界上最大的一种运载火箭土星5号问世。它是三级火箭，长85.6米，直径10.1米，起飞重量2950吨，近地轨道的有效载荷达139吨，飞往月球轨道的有效载荷为47吨。从1967年到1973年共发射13次，其中6次将阿波罗载入飞船送上月球，在航天史上写下了最为光辉的一页。,阿丽亚娜5型火箭,阿丽亚娜5型火箭由欧盟12国共同研制，首次发射时间是1996年6月4日。当时由于电器系
13、统故障，火箭在升空后不久即爆炸。但在此后的数年中，该型火箭发射过多次都没有失败。,运载火箭-中国,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，向空间技术进军。 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。,目前，由中国独立研制的“长征”系列运载火箭已形成4个系列12个型号的群体，是中国航天的主力运载工具。火箭近地轨道、地球同步转移轨道的运载能力分别达到12吨和5.2吨，可用于发射不同轨道的卫星，入轨精度达到国际先进水平。,长征2号F型火箭是在长征2号E型火箭基础上研制的以发射飞船为主要任务的运载火箭
14、，年开始研制，年首发成功。 作为中国火箭家族中最重、最长的成员，长征2号F型火箭首次采用了包括故障检测系统和逃逸系统在内的55项新技术，达到国际先进水平。火箭全长583米，起飞重量4798吨，是目前我国研制的火箭中最长、最重的。 到目前为止，“长征”二号F型火箭已经成功地将四艘“神舟”无人飞船和两艘载人飞船送入太空预定轨道，发射成功率达到100。,神舟5号雄姿,火箭发射,航天飞机,航天飞机集火箭，卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。,美国于1972年开始研制可部分重复使用的航
15、天飞机。1981年4月，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号试飞成功， 1982年11月首次正式飞行，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。 美国后来又相继建造了“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号航天飞机。其中“挑战者”号航天飞机在1986年1月28日发射后爆炸， “哥伦比亚”号在2003年2月1日发射后在返回地球时坠毁，到目前为止，美国5架航天飞机进行了113次飞行。 前苏联研制的“暴风雪“号航天飞机于1988年11月进行首次飞行，但由于资金短缺，停止了研制。,“发现”号航天飞机,暴风雪号航天飞机,世界航天科技发展史（1）,人类最早的探索，从天空到太空 俄国齐奥尔科夫斯基（1
16、8571935）的科幻小说在地球之外，系统完整地描述了宇宙航行的全过程。液体火箭、多级火箭、宇航服、失重、登月车1930年，德国冯布劳恩（19121977）发明液氧与煤油混合燃料。1942年制成A4火箭，速度每秒2公里，射程190公里。,康斯坦丁齐奥尔科夫斯基（1857-1935） 现代航天事业的创造人 航天理论的奠基者 ，被誉为“航天之父”。 1857年，齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省的伊热夫斯基村(靠近莫斯科)，家境贫寒 ，他9岁双耳失聪，靠自学完成了中学课程 。,16岁时，有机会来到莫斯科，莫斯科有大图书馆，使他不再感到书籍的缺乏。整整3年时间，他在这里自学了多门大学课程，尤其是高等数
17、学。他关于宇宙航行的思想似乎就是在这个时期产生的。1878年秋，他轻而易举地过了中学教师的资格考试，被分配到波罗伏斯克县担任中学教师。在之后的十多年间，齐奥尔科夫斯基对很多的科学领域进行研究。,1883年，他写成了第一篇论文，题为自由空间，首次提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原理。1893年发表了科幻小说月球上 。1897年，推导出了著名的火箭运动方程式：“齐奥尔科夫斯基公式” 。1898年完成了航天学经典性的研究论文利用喷气工具研究宇宙空间，并于1903年发表在莫斯科的科学评论杂志上。 他在人类宇航史的理论奠基人地位由此确定。 1929年又提出多级火箭的结构。发表了关于多级火箭的论文太空火箭列车首次论证了利用多级火箭克服地球引力的构想 。 1932年发表喷气式飞机在平流层的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。还发表了太空飞行科幻小说地球之外。,
