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1、第六章第六章 从地面到天空从地面到天空航天器航天器发射射过程程 从倒从倒计时开始开始,到火到火箭升空箭升空,最后分离最后分离,这个个过程看似程看似简单却是关乎成却是关乎成败的旅程的旅程,许多航天器都是多航天器都是失失败在在这个个阶段段,从地面到天空航天器发射过程课件第一第一节 发射前的准射前的准备 火箭火箭发射是一个射是一个庞大的系大的系统过程程,必必须严格遵循格遵循预定程序定程序进行。火箭的行。火箭的升空看似只有短短的几十秒升空看似只有短短的几十秒时间,但它但它的前期准的前期准备工作却是漫工作却是漫长而精而精细的。的。它涉及的面很广它涉及的面很广,包括运包括运载火箭的火箭的检查、测试、转运、
2、加注推运、加注推进剂、发射程射程序与数据的序与数据的计算和装算和装订、地面勤、地面勤务保保障等多方面的工作。障等多方面的工作。从地面到天空航天器发射过程课件发射前射前检查火箭火箭从地面到天空航天器发射过程课件 火箭火箭发射的射的时间在航天在航天术语里叫里叫做做“发射窗口射窗口”,就是允就是允许运运载火箭或火箭或导弹发射的射的时间范范围。这个范个范围的大小的大小也叫做也叫做发射窗口的射窗口的宽度。度。发射窗口的射窗口的宽度不是固定的度不是固定的,有有宽有窄有窄,宽的以小的以小时计算算,以天以天计算算,甚至以月、年甚至以月、年计算算;窄窄的的则以分、秒以分、秒计算。根据每个火箭所算。根据每个火箭所
3、承担的任承担的任务不同不同,对发射窗口的射窗口的选择也也不尽相同。不尽相同。从地面到天空航天器发射过程课件发射窗口射窗口从地面到天空航天器发射过程课件 在确定了火箭的在确定了火箭的发射射时间之后之后,气象保障部气象保障部门开通气象情开通气象情报网和天气会商网、启网和天气会商网、启动气象气象测量雷量雷达达,开始开始进行天气的行天气的长、中、短期、中、短期预报。而越。而越临近近发射日期射日期,气象部气象部门越要提供越要提供临发射前射前发射射场区的区的天气情况及天气情况及发射射场区上空的高空区上空的高空风场等情况以及等情况以及火箭火箭飞行行经过地区的气象情况。地区的气象情况。 当运当运载火箭在火箭在
4、经检查测试达到可以达到可以进行行发射射的状的状态后后,即可即可转运到运到发射区。运射区。运载火箭分火箭分级运至运至发射区后射区后,由勤由勤务塔上的吊装塔上的吊装设备对运运载火箭分火箭分组吊装、吊装、对接和接和总装装,并将其并将其竖立在立在发射台上、随后射台上、随后在在竖立状立状态下下对运运载火箭再一次火箭再一次进行分系行分系统测试、系系统间性能匹配性能匹配测试、总检查和和发射演射演练等。等。从地面到天空航天器发射过程课件长征三号甲运征三号甲运载火箭火箭竖立在立在发射架上射架上从地面到天空航天器发射过程课件第二第二节 发射火箭射火箭 倒数倒数计时是火箭是火箭发射程序中不可缺少的射程序中不可缺少的
5、一一项程序。程序。这个个惯例来自一部关于例来自一部关于发射火箭射火箭的科幻的科幻电影。在拍影。在拍摄火箭升空的火箭升空的镜头时,导演弗里演弗里兹利用了模型。利用了模型。为了加了加强强影片的影片的戏剧效果效果,他在影片中他在影片中设计了倒数了倒数计时的的发射程射程序序,即即“10、93、2、1,发射射!”没想到没想到,这一一有意有意设计的的发射程序立即引起了箭射程序立即引起了箭专家家们的的浓厚厚兴趣趣,他他们认为这种种计时法有一定科学法有一定科学道理道理,于是便将于是便将这一方法借一方法借鉴过来来,直到直到现在在还在使用。在使用。从地面到天空航天器发射过程课件 神舟九号神舟九号发射倒射倒计时 神
6、舟九号第一神舟九号第一级火箭点火火箭点火从地面到天空航天器发射过程课件 在地面控制中心数到在地面控制中心数到0的的时候候,第一第一级火箭火箭发动机就开始点火。火箭的一机就开始点火。火箭的一级燃燃烧室箱开始室箱开始燃燃烧,喷射出射出炽热的气体的气体,火箭开始离开地面火箭开始离开地面,加速加速升空。升空。 在大概在大概100秒后秒后,第一第一级火箭的燃料燃尽火箭的燃料燃尽,在在第一第一级准准备脱离火箭的同脱离火箭的同时,第二第二级火箭点火火箭点火,火火箭箭继续升空。升空。这时火箭所火箭所处的高度大概是的高度大概是70千千米了。火箭已米了。火箭已经冲出大气冲出大气层,达到最高速度了。达到最高速度了。
7、 火箭在达到最高速度后火箭在达到最高速度后,开始依靠开始依靠惯性和地性和地球引力球引力继续飞行。此行。此时,第三第三级火箭开始点火加火箭开始点火加速速飞行行,直到达到直到达到预定速度定速度,进入入轨道道,火箭的任火箭的任务就基本完成了。就基本完成了。从地面到天空航天器发射过程课件 从地面到天空航天器发射过程课件从地面到天空航天器发射过程课件第三第三节 控制控制飞行姿行姿态 我我们在在读书写字写字时要保持正确的姿要保持正确的姿势,航天器在太空中也要保持正确的姿航天器在太空中也要保持正确的姿势吗?是是的的,这可是航天器在可是航天器在执行任行任务时要要满足的最足的最起起码的条件。的条件。 姿姿态控制
8、系控制系统能保能保证飞船在船在轨道上道上稳定地定地飞行行,并控制并控制飞船的船的变轨、交合、交合、对接接和返回和返回时的制的制导控制等。它是控制等。它是飞船上十分船上十分重要的系重要的系统,所以要有非常高的可靠性。并所以要有非常高的可靠性。并且其主要且其主要设备和部件既能自和部件既能自动控制控制,也能由也能由航天航天员手手动控制。控制。从地面到天空航天器发射过程课件 早期的航天器特早期的航天器特别是各种是各种卫星限于当星限于当时的技的技术水平水平,往往采用往往采用简单易行的被易行的被动式姿式姿态稳定方式定方式,如自旋如自旋稳定。自旋定。自旋稳定定是被是被动稳定控制中最定控制中最简单的一种。其原
9、理的一种。其原理是利用是利用飞行器行器绕其自其自转轴自旋自旋产生陀螺定生陀螺定轴性空性空间定向。由于陀螺漂移的影响定向。由于陀螺漂移的影响,自自转抽的方向抽的方向实际上是在不断上是在不断变化的化的,因而因而保持准确性有限。随着保持准确性有限。随着时间的推移的推移,方向方向的的变化会大到无法容忍的地步。另外化会大到无法容忍的地步。另外,它它不具有控制自旋速度和偏离不具有控制自旋速度和偏离预定方向后的定方向后的再定向能力。再定向能力。从地面到天空航天器发射过程课件风云一号云一号b卫星的姿星的姿态控制系控制系统从地面到天空航天器发射过程课件控制系控制系统对飞行姿行姿态调整整从地面到天空航天器发射过程
10、课件第四第四节 空中空中飞吻吻 在太空航行中在太空航行中,如果一艘宇宙如果一艘宇宙飞船突然船突然发生生故障故障,另一艘宇宙另一艘宇宙飞船如何去船如何去营救呢救呢?如果人如果人们想想在太空建造一座巨大的空在太空建造一座巨大的空间站站,如何将一个个小如何将一个个小部件部件组装成整座空装成整座空间站呢站呢?这就催生了航天的一就催生了航天的一项新技新技术,即交会与即交会与对接技接技术。 当受控航天器距目当受控航天器距目标航天器航天器300米以内米以内时,即即实现了交会。从两个航天器了交会。从两个航天器对接接轴对准开始准开始,到到对接装置开始运作位置接装置开始运作位置,即即为停靠停靠阶段段,这时发动机要
11、立即关机要立即关闭,至此整个交会至此整个交会对接接过程完成。程完成。从地面到天空航天器发射过程课件 1975年年7月月18日日,美国美国“阿波阿波罗”号号飞船船与前与前苏联的的“联盟盟”号号飞船在大西洋上空船在大西洋上空对接成功接成功,进行第一次行第一次联合合飞行。两国的行。两国的宇航宇航员互相互相访问对方的方的飞船船,互致互致问候候,这次次对接成功表明国接成功表明国际合作开合作开发太空太空时代代的来的来临。而在此之前。而在此之前,前前苏联和美国各自和美国各自实施了本国施了本国飞船船间的的对接接,如如1965年美国年美国飞船船“双子星座双子星座”7号和号和6号号实现了世界上了世界上第一次太空交
12、会第一次太空交会对接接;1968年年,前前苏联飞船船“联盟盟”2号和号和3号成功地在太空自号成功地在太空自动交全交全对接。接。从地面到天空航天器发射过程课件1975年年7月月18日日美美苏飞船船在在轨对接接联合合飞行行 从地面到天空航天器发射过程课件“双双子子星星座座”8号号飞船船的的指指令令舱从地面到天空航天器发射过程课件 载人人飞船等航天器的交会船等航天器的交会对接接,是一是一项重要的航重要的航天技天技术。它可用于向正在空。它可用于向正在空间轨道运行的航天器运道运行的航天器运送人送人员和和货物物,如航天如航天员定期定期轮换、补给燃料和食物燃料和食物以及更以及更换设备;在在轨道上道上为其他其
13、他应用用卫星提供服星提供服务;用用于于组装大型空装大型空间站站;维修在修在轨道上出事故的航天器等道上出事故的航天器等等。等。 与一个在空与一个在空间高速运行的航天器高速运行的航天器实施交会施交会对接接,是一是一项非常复非常复杂的技的技术,整个整个过程可分程可分为地面引地面引导、自自动手找、交会、停靠和手找、交会、停靠和对接接5个个阶段。当一方航天段。当一方航天器器进入另一方的入另一方的轨道后道后,在地面在地面监控站的控制下控站的控制下,将将进行行轨道机道机动,直到受控航天器上的特定装置捕直到受控航天器上的特定装置捕获另一另一航天器航天器为止止;然后受控航天器然后受控航天器对目目标航天器航天器进
14、行瞄准、行瞄准、测量两个航天器的相互距离和相量两个航天器的相互距离和相对速度。速度。从地面到天空航天器发射过程课件天天宫一号一号对接接从地面到天空航天器发射过程课件“亚特特兰蒂斯蒂斯”号航天号航天飞机与机与“和平和平”空空间站交会站交会对接接从地面到天空航天器发射过程课件第五第五节 航天器的航天器的变轨 我国首个月球探我国首个月球探测卫星星“嫦娥嫦娥”一号于一号于2007年年发射升空射升空,经过8次次变轨,一年多一年多对月球的月球的观测,圆满地地获取了月球的第一手取了月球的第一手资料。在人料。在人们关关注着注着“嫦娥嫦娥”一号的丰一号的丰硕成果的同成果的同时,也也对它的它的变轨技技术产生了生了
15、浓厚的厚的兴趣趣,那么什么是航天器的那么什么是航天器的变轨呢呢?从地面到天空航天器发射过程课件 所所谓变轨,顾名思名思义就是改就是改变航天航天器在太空中的运行器在太空中的运行轨道。受运道。受运载火箭火箭发射能力的局限射能力的局限,航天器往往不能直接航天器往往不能直接由火箭送入最由火箭送入最终运行的空运行的空间轨道道,而是而是要在一个要在一个椭圆轨道上先行道上先行过渡。在地渡。在地面跟踪面跟踪测控网的跟踪控网的跟踪测控下控下,选择合适合适时机向航天器上的机向航天器上的发动机机发出点火指出点火指令令,通通过一定的推力改一定的推力改变航天器的运行航天器的运行速度速度,达到改达到改变航天器运行航天器运
16、行轨道的目的。道的目的。从地面到天空航天器发射过程课件 卫星星轨道是道是椭圆形的形的,而而节省省发射火箭燃射火箭燃料的方法料的方法,可以先将可以先将卫星星发射到大射到大椭圆形的形的轨道。当它道。当它处于于远地点的地点的时候候,卫星上面的姿星上面的姿态调整火箭点火整火箭点火,这样卫星的星的轨道道变成需要的高成需要的高度。可以多次度。可以多次变轨,这就需要精确就需要精确计算算卫星星变轨的的时间,由地面控制指令。由地面控制指令。 “嫦娥嫦娥”一号一号卫星的首次星的首次变轨是在是在远地点地点进行的。按照行的。按照计划安排划安排,从从2007年年10月月26日开日开始始,卫星在近地点星在近地点实施施3次次变轨。其中最重要。其中最重要的是最后一次的是最后一次变轨,即即10月月31日日实施的施的变轨。卫星在那次星在那次变轨后后,正式踏上奔月的征程。正式踏上奔月的征程。从地面到天空航天器发射过程课件“嫦娥嫦娥”一号三次一号三次变轨从地面到天空航天器发射过程课件从地面到天空航天器发射过程课件
