《空间飞行器设计-第1讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空间飞行器设计-第1讲（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、空间飞行器设计南京航空航天大学南京航空航天大学College of Aerospace EngineeringCollege of Aerospace Engineering1 1 主讲人主讲人: : 许 锋飞行器先进设计技术国防重点学科实验室飞行器先进设计技术国防重点学科实验室飞行器先进设计技术国防重点学科实验室飞行器先进设计技术国防重点学科实验室Address: Building A18-419#, Address: Building A18-419#, MinggugongMinggugong Campus CampusTel:84896252Tel:84896252Email: Ema
2、il: feng_feng_nB.E.,BUAA,1985nM.E.,NUAA,1991nPh.D.,NUAA,20012 2课程名称：课程名称：空间飞行器设计空间飞行器设计教教 材：材： 航天工程学航天工程学 郑荣跃郑荣跃郑荣跃郑荣跃, ,王克昌王克昌王克昌王克昌, ,鄢小清鄢小清鄢小清鄢小清 编编编编. . 长沙：国防科技大学出版社，长沙：国防科技大学出版社，长沙：国防科技大学出版社，长沙：国防科技大学出版社，1999.21999.23 3课程安排与要求：1.1.根据学时、学生知识内容和专业特点，对原书中电类相关章节不作讲解或略讲；2.2.教材中没有习题，在讲授航天器轨道运行原理一章时会增
3、添部分习题；3.3.考试为三结合形式，笔试部分为闭卷形式。4 4引言地球是人类的摇篮。人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天体和空间。人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。康斯坦丁.齐奥尔科夫斯基.（1857-1935） 第一讲 概论5 5.（1857-1935） 是举世闻名的科学家、科幻作家，被誉为是举世闻名的科学家、科幻作家，被誉为“ “航天之父航天之父” ”。 18831883年早春，写成了第一篇论文年早春，写成了第一篇论文年早春，写成了第一篇论文年早春，写成了第一篇论文自由空间自由空间自由空间自由空间，其中首次，其中首次，其中首次，其中首次提出宇宙飞船的运动
4、必须利用喷气原理。论文提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原理。论文提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原理。论文提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原理。论文利用喷气式器利用喷气式器利用喷气式器利用喷气式器械探测宇宙空间械探测宇宙空间械探测宇宙空间械探测宇宙空间阐述火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际阐述火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际阐述火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际阐述火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际交通的可能性，首创液体燃料火箭的设想和原理图，说明了火交通的可能性，首创液体燃料火箭的设想和原理图，说明了火交通的可能性，首创液体燃料火箭的设想和原理图，说明了火交通的可能性，首创液体燃料火箭的设想和原
5、理图，说明了火箭在星际空间飞行和从地面起飞的条件。提出为实现飞往其他箭在星际空间飞行和从地面起飞的条件。提出为实现飞往其他箭在星际空间飞行和从地面起飞的条件。提出为实现飞往其他箭在星际空间飞行和从地面起飞的条件。提出为实现飞往其他行星的设想，必须设置地球卫星式的中间站。行星的设想，必须设置地球卫星式的中间站。行星的设想，必须设置地球卫星式的中间站。行星的设想，必须设置地球卫星式的中间站。 19271927年发表气垫列车理论和方案。年发表气垫列车理论和方案。年发表气垫列车理论和方案。年发表气垫列车理论和方案。19321932年发表喷气式飞机年发表喷气式飞机年发表喷气式飞机年发表喷气式飞机在平流层
6、的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。在平流层的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。在平流层的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。在平流层的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。19291929年年年年又提出多级火箭的结构。他还写出了许多科普、科幻著作，又提出多级火箭的结构。他还写出了许多科普、科幻著作，又提出多级火箭的结构。他还写出了许多科普、科幻著作，又提出多级火箭的结构。他还写出了许多科普、科幻著作，宇宙的召唤宇宙的召唤宇宙的召唤宇宙的召唤和和和和在地球之外在地球之外在地球之外在地球之外是他的代表作。是他的代表作。是他的代表作。是他的代表作。 在地球之外在地球之外在地球之外在地球之
7、外大约是在大约是在大约是在大约是在18961896年开始写的年开始写的年开始写的年开始写的写的是写的是写的是写的是20172017年年年年发生的事。发生的事。发生的事。发生的事。 在月球上在月球上在月球上在月球上则借一名少年的梦境，用第一人称详则借一名少年的梦境，用第一人称详则借一名少年的梦境，用第一人称详则借一名少年的梦境，用第一人称详细描绘了月面上的种种奇妙景象。细描绘了月面上的种种奇妙景象。细描绘了月面上的种种奇妙景象。细描绘了月面上的种种奇妙景象。 6 6神话与传说自古以来，飞离地球是人类始终的渴望。在中国：“始祖黄帝骑龙升天”；“禹驾龙遨游天空”；“嫦娥奔月”；“为余驾飞龙兮，杂瑶象
8、以为车”屈原离骚句，“火箭”三国志.魏略;“万户飞天”等。7 7神话与传说在国外：“代达罗斯、伊卡罗斯父代达罗斯、伊卡罗斯父子的传说子的传说”古希腊.AegeanSea;(Icarus)梦幻梦幻德/开普勒;从地球到月球从地球到月球法/儒勒凡尔纳等。8 8以1957年10月4日前苏联利用多级液体运载火箭成功发射的世界上第一颗人造地球卫星为标志，人类进入了太空时代。卫星运行92天，绕地球飞行约1400圈，于1958年1月4日再入大气层时烧毁。“人造地球卫星1号”(-1)外径0.58米，重83.6kg,由壳体、卫星设备和天线组成。零的突破零的突破9 9火箭总设计师:科罗廖夫(SergeiPavlov
9、ichKorolev);卫星总设计师:吉洪拉沃夫发射场:拜科努尔发射场(BaikonurCosmodrome,LaunchingSite)。“人造地球卫星1号”(-1)卫星的初始轨道参数：近地点215km，远地点947km，轨道倾角65,运行周期96.2min。主要任务包括测量200km500km高度的大气密度、压力、磁场、紫外线和X射线等数据。 （19061966） (1900.7.161974.3.4)幕后人物1010 继苏联之后，美国于1958年1月31日成功地发射了其第一颗人造地球卫星 “探险者1号”。 (Explorer 1)(Explorer 1)卫星运行轨道:近地点360km、远
10、地点2531km、倾角33.34,周期为114.8min。带有盖革计数器、微流星撞击计数器、测温感应元件，进行了宇宙线和微流星测量，还测量了卫星内部和外壳的温度，1958年5月23日停止工作。1111内、外辐射带内、外辐射带内、外辐射带内、外辐射带“探险者”1号的主要成果是首次发现地球辐射带,后来被人们称为范爱伦辐射带。这个辐射带内的高能带电粒子对载人空间飞行和卫星材料、仪器都有一定的危害性。1212 “Explorer 1Explorer 1”背后的功臣WernherWernher von Braun von Braun(1912-1977)(1912-1977)James Van Alle
11、nJames Van Allen(1914-2006)(1914-2006)WilliamHaywardPickering(1910-2004)13131.1 航天与航天技术1.1.1航天航天是载人与不载人的航天器在太空（外层空间）的航行活动。又称空间飞行或宇宙航行。钱学森先生将其按活动范围分为航天和航宇。目的：探索、开发和利用太空以及地球以外的天体。技术关键：克服地球引力，达到足够的速度。14141.1.2 航天技术 航天技术（空间技术）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，是用于航天系统，特别是航天器和航天运输系统的设计、制造、试验、发射、运行、返回、控制、管理和使用的综
12、合性工程技术，其理论基础是航天学。1515航天技术包括： 喷气推进技术、火箭制导和控制、火箭设计与制造、航天器轨道控制、航天器姿态控制、航天器热控制、航天器电源、遥测遥控、生命保障、航天器设计与制造、火箭与航天器试验、飞行器环境模拟、航天器发射、航天器返回、航天器测控与安控、航天器地面测试、航天器信息获取和处理、航天系统工程等。16161.1.3航天系统l航天器：在大气层外的宇宙空间、基本按天体力学规律运行的各种飞行器。专用系统航天器保障系统由航天器(专用系统、保障系统)、航天运输系统、航天器发射场、航天测控网和应用系统组成。1717航天器(contd.)(contd.)专用系统：有效载荷，执
13、行特定的航天任务。保障系统：保障专用系统的正常工作。如结构系统、热控系统、电源系统、姿态控制系统、轨道控制系统、无线电控制系统、返回着陆系统、生命保障系统、应急救生系统、计算机系统。1818l航天运输系统：航天运输系统：把任何有效载荷运送到预定轨道的航天运输工具。有运载器（一次性使用，运送航天器）和运输器（运送人员、装备、物资以及补给）。1919l航天发射场：发射航天器的特定场区，有完整的配套设备，用以装配、储存、检测和发射航天器，测量飞行轨道和发送控制指令，接收和处理遥测信息。 中国中国 酒泉发射中酒泉发射中心心中国中国西昌发射中心西昌发射中心2020l航天发射场：世界范围内主要有10个法属
14、圭亚那法属圭亚那库鲁发射中库鲁发射中心心美美卡纳维拉尔角卡纳维拉尔角(Cape Canaveral) Kennedy Space Center 俄俄 BaikonurBaikonur发射中发射中心心 日日 种子岛发射中心种子岛发射中心2121l航天测控网航天测控网对航天器飞行状态进行跟踪测量并控制其运动和工作状态的专业系统。图图1.1 1.1 中国航天发射场和测控网中国航天发射场和测控网2222l应用系统按航天器的不同任务需要而装载的的各种专用系统和相应的地面应用系统，也是实现航天技术效益的关键技术。如通讯卫星上的转发器、天线。相应地面上的应用系统为卫星通讯地面站，地面图象接收系统、地面无线电
15、发射站等。23231.2航天技术与社会发展1.2.1航天技术与科技进步使人类突破了地球表面的障碍，直接进入空间或通过各种空间探测器获取资料、信息，不同程度地发展了空间物理学、空间天文学、空间化学及地质和空间微重力等分支学科。航天技术使从来都以地球上的生命活动为对象的生命科学，第一次把认识与研究条件扩展到了宇宙空间。2424在航天技术的推动下，许多新的学科（温室效应、航天大地测量、航天海洋学、航天测绘学等）取得了长足的进步。航天技术不仅提高了科学技术的认识水平，而且提高了科学技术的实践水平。航天技术使人类得以利用宇宙空间的独特条件（微重力、超纯净、无对流），进行全新的科学技术实验。2525航天技
16、术的出现，使人类直接进入外层空间成为可能。人类的第一第四环境19811981，国际宇航联合会第，国际宇航联合会第3232届年会定义届年会定义 ：陆地海洋大气层空间外层空间26261.2.2航天技术与现代军事航天技术是以军事目的而产生、发展起来的。它在国防领域占据着重要地位。航天技术的出现与发展，使人类社会的军事对抗注入了空间因素。 美美“大鸟大鸟” ”侦察卫星侦察卫星 中中“巨浪巨浪2 2型型” ”潜射洲际导弹潜射洲际导弹2727轰轰6 6 加油机加油机美国侦察卫星美国侦察卫星拍摄的轰拍摄的轰6 6加油机加油机陕飞陕飞 运运8 8 2828空对地成像清晰度比较空对地成像清晰度比较空对地成像清晰
17、度比较空对地成像清晰度比较0.10.1米米0.250.25米米0.50.5米米1 1米米29291.2.3航天技术与经济发展 航天研究与发展的产出是最前沿技术的产出，如卫星通信技术不仅改变了通信方式，同时也改变了通信服务品质和降低了长途通信的费用。 航天技术的发展，使经济结构、社会结构以及人类社会生活发生了巨大变化。 美美“铱星铱星” ”(Iridium)(Iridium)及其及其 中中 发射发射30301.2.4航天技术与社会生活航天技术为人类全面、及时和准确的监测提供了技术上的可行性。航天技术在现代社会中的应用及其广泛。l卫星气象观测能获取全球范围昼夜连续气象记录.l卫星资源勘测为地球资源
18、大面积普查提供了经济、有效的新手段。3131l空间微重力环境下的生物工程实验、药品制造、半导体材料制造。航天技术提高了人类生活质量，改善了人类生活环境，还将发挥保护人类、保护地球的重要作用。l导航卫星(美GPS,俄Glonass,中,欧GalileoGiove,中北斗等)能提供全天时、全天候、连续实时的高精度定位和测量速度。32321.3航天器的分类图图1.21.2航天器分类航天器分类33331.4航天技术发展简史 火箭的诞生火药、原始火箭;969年(宋)冯继升，岳义方改进成固体火箭；1000年,唐福“施火药于箭首”的军用火箭；(明) 火龙出水 等 茅元仪茅元仪茅元仪茅元仪. .武备志武备志武
19、备志武备志 。 现代航天学和火箭理论的奠基人俄齐奥尔科夫斯基。 美戈达德(Robert H. Goddard(Robert H. Goddard，1882-1945)1882-1945)1925年11月成功进行了液氧火箭发动机试验。 1.4.1火箭技术发展简史3434 德国奥伯特( (HermannHermannOberthOberth,1894-1989,1894-1989) )和冯.布劳恩(WernherWernhervonBraun,1912-1977)vonBraun,1912-1977)合作研究A4(V-2前身),也取得了显著成就。近代火箭的鼻祖V-2火箭:在此基础之上，二战后迅速发
20、展。美苏相继发展了洲际导弹，奠定了现代火箭技术的基础。35351.4.2美、俄航天技术发展概况l1957年812月，相继发射了洲际导弹；l1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造卫星;l1961年4月12日，前苏联宇航员加加林乘坐“东方1”号飞船进入太空，绕地球飞行108分钟，开始了世界载人航天的新时代;l1969年7月20日，美国人阿姆斯特朗、奥尔德林、乘坐“阿波罗11”号飞船登月成功;l1981年4月，美国“哥伦比亚”号航天飞机试飞成功。3636钱学森，浙江杭州人，1911年12月11日生于上海。1934年毕业于交通大学机械工程系，1935年赴美MIT和加州理工学院学习。1938
21、年获博士学位。19471955年间任MIT和加利福尼亚理工学院教授。中国运载火箭的奠基人中国运载火箭的奠基人37371955年回国，受命组建我国第一个火箭研究院。在他的参与和组织下，1960年11月5日发射成功第一枚仿制的火箭，1964年6月29日中国第一枚自行设计中近程火箭飞行试验成功。1965年他建议制订人造卫星研制计划并列入国家任务，1970年4月24日，长征1号运载火箭把中国第一颗人造卫星送上太空遨游。1991年获得国家“杰出贡献科学家”的殊荣。1999年，授予他“两弹一星功勋奖章”。2006年10月获“中国航天事业50年最高荣誉奖”。钱学森(1911.12.11-2009.10.31
22、)38381.4.3中国的航天技术l始于20世纪50年代，当时的第七机械工业部;l1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功;l1999年11月20日6点30分，中国载人航天第一艘无人试验飞船“神舟号”发射成功;l2003年10月15日16日，中国第一艘载人飞船“神舟5号”发射成功,杨利伟成为中国航天第一人。l2005年, “神舟6号”宇宙飞船发射成功,费俊龙、聂海胜完成了第一次载人科学试验飞行。393920082008年年9 9月月2525日日2121时时1010分分 ,“,“神舟神舟7 7号号”飞船发射成功。飞船发射成功。翟志刚、景海鹏、刘伯明成为新的航天英雄。翟志刚、
23、景海鹏、刘伯明成为新的航天英雄。40401.5 航天技术的发展趋势航天科技已成为一个国家科技、国民经济、国防现代化水平的重要标志之一。世界上有50多个国家正在参与开发，应用航天技术的国家遍布全球。“更快、更好、更省”。n n航天活动更注重实效；航天活动更注重实效；n n 提高国际市场竞争力；提高国际市场竞争力；n n 提高航天器特别是应用卫星性能水平；提高航天器特别是应用卫星性能水平；n n 建立独立的军事航天体系；建立独立的军事航天体系；n n 国际合作、和平利用加强。国际合作、和平利用加强。41411.5.1 卫星发展的基本趋势1.通信广播卫星呈全方位发展，即大、中、小卫星/高、中、低轨道
24、并存。通信、广播、电视、数据中继等。大大静止轨道大型卫星，重量：静止轨道大型卫星，重量：57t57t；供电功率：；供电功率：1520kW1520kW；天线口径：；天线口径：1216m1216m；200300200300个点波束。个点波束。中、小中、小主要是个人和移动通信卫星，为中、低轨道。主要是个人和移动通信卫星，为中、低轨道。趋于模块化、集成化。采用星上处理、星间链接、多点波束等趋于模块化、集成化。采用星上处理、星间链接、多点波束等技术。如技术。如“ “铱铱” ”星系统，为星系统，为6666颗卫星组网而成。颗卫星组网而成。42421.5.1 卫星发展的基本趋势2.遥感类卫星对地球和大气层各种
25、特征和现象加以观测。包括：对地球和大气层各种特征和现象加以观测。包括：气象卫星、地球资源卫星、环境监视卫星、海洋卫星、气象卫星、地球资源卫星、环境监视卫星、海洋卫星、军事成像侦察卫星等。军事成像侦察卫星等。发展趋势：发展趋势： 对大气、陆地、海洋实行整体观测，采用可见光、（近对大气、陆地、海洋实行整体观测，采用可见光、（近- -中中- -远）红外、微波多种遥感技术，相互补充、验证。两种途径。远）红外、微波多种遥感技术，相互补充、验证。两种途径。 提高提高 动态观测的空间、时间分辨率，针对农作物生长、环动态观测的空间、时间分辨率，针对农作物生长、环境变化、自然灾害、军事动态等。分布式低轨星座系统
26、。境变化、自然灾害、军事动态等。分布式低轨星座系统。 应用合成孔径雷达、高分辨率光学遥感器。应用合成孔径雷达、高分辨率光学遥感器。 对地观测有效载荷小型化、微型化。对地观测有效载荷小型化、微型化。 分辨率达分辨率达13m13m，拓展新的应用领域。，拓展新的应用领域。 43431.5.1 卫星发展的基本趋势3.导航定位卫星实现对各种交通工具的导航定位、调度和管理。可应用于农业、地质、大地测量、改进武器性能等。主要有： GPSGPS（全球定位系统），（全球定位系统）， 美美 GlonassGlonass（全球导航卫星系统），（全球导航卫星系统）， 俄俄 Galileo Galileo GioveG
27、iove（伽利略系统），（伽利略系统）， 欧、中欧、中 北斗系统（北斗系统（CompassCompass）， 中中 44441.5.1 卫星发展的基本趋势4.小卫星微电子、微机械、材料科学的发展，促进了卫星小型化发展趋势。 特点： 重量轻、体积小、成本低、性能高、研制周期短。重量轻、体积小、成本低、性能高、研制周期短。 单任务和多任务功能兼备（单颗单任务和多任务功能兼备（单颗/ /组成分布式星座组成分布式星座系统）系统） 新设计思路、新技术、新管理模式、流水线化制新设计思路、新技术、新管理模式、流水线化制造造45451.5.2 空间运载工具的发展趋势l大型化、高可靠性、高经济性 大质量卫星比例
28、上升；大质量卫星比例上升； 小卫星前景广阔。小卫星前景广阔。 大型化：大型化： 高可靠性、低发射成本、无毒推进剂、近地轨道运高可靠性、低发射成本、无毒推进剂、近地轨道运载能力达载能力达20t20t。 按需发射：按需发射： 小卫星技术要求运载火箭按需发射。小型运载器需小卫星技术要求运载火箭按需发射。小型运载器需求增加。求增加。 46461.5.2 空间运载工具的发展趋势(contd.1)(contd.1)l一次性运载工具为主一次性运载工具为主一次性使用运载器与重复使用运载器并存，前者为主。可重复使用运载器，特别是以火箭发动机为动力的单级入轨运载器，以其低运输费用、高操作效率等性能成为研发重点。4
29、7471.5.2 空间运载工具的发展趋势(contd.2)(contd.2)l运载火箭新技术的研究方向 总体结构：减少级数和发动机数量。通用化、模总体结构：减少级数和发动机数量。通用化、模块化、系列化。块化、系列化。 芯级动力：大推力氢氧火箭发动机。芯级动力：大推力氢氧火箭发动机。 控制系统：激光陀螺制导系统；基于总线技术的控制系统：激光陀螺制导系统；基于总线技术的数字式电子系统。数字式电子系统。 先进材料：铝锂合金、复合材料；应用于可重复先进材料：铝锂合金、复合材料；应用于可重复使用的运载器。使用的运载器。48481.5.3载人航天和空间站的新发展 国际合作进一步加强。国际空间站（Inter
30、nationalSpaceStation）建设：奋进号航天飞机眼中的国际空间站奋进号航天飞机眼中的国际空间站又名又名“ “阿尔法空间站阿尔法空间站” ”，由，由美国于美国于2020世纪世纪8080年代提出建年代提出建设。以设。以19981998年年1111月月2020日发射日发射的国际空间站第一个组件的国际空间站第一个组件功能货舱为标志，由美国、功能货舱为标志，由美国、俄罗斯、欧洲空间局（英、俄罗斯、欧洲空间局（英、爱、葡、奥、芬）、加拿大、爱、葡、奥、芬）、加拿大、日本、巴西等日本、巴西等1616个国家参与个国家参与建设，现已基本建成。建设，现已基本建成。 4949国际空间站的总体设计采用桁
31、架挂舱式结构，即以桁架为基本结构，增压舱和其它各种服务设施挂靠在桁架上。该结构能够加强空间站的刚度，并有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥以及宇航员出舱装配与维修等。 国际空间站规划国际空间站规划50505151目前，空间站已建成“曙光”、“星辰”等个舱以及机械臂和太阳能电池等外部设施。最终建成的国际空间站将包括个实验舱、个居住舱、个节点舱以及平衡系统、供电系统、服务系统和运输系统，总重量约为吨。实验舱包括：美国个、欧洲航天局个、日本个、俄罗斯个（提供科研机柜）；在美日欧的实验舱中，共有个国际空间站有效载荷标准机架，其中美国实验舱内有个，日本舱内有个，欧洲航天局舱内有个。居住舱
32、容积为立方米，有一个大气压，它包括有洗手间、卧室、厨房和医务设备。 5252美国富豪CharlesSimonyi搭乘联盟TMA-10进入国际空间站，成为第5个太空游客。2007年4月22日返回。耗资$25M。2009年3月26日14:49，他搭乘联盟TMA-14重访国际空间站，并耗资$35M。53531.5.4 空间探测的发展趋势以“更小、更快、更省”的方式进行。n n月球探测绕月飞行着月探测登月考察建立月球基地开发月球资源n n前苏联前苏联n n美国，美国，ApolloApollo计划计划n n我国的嫦娥工程，我国的嫦娥工程，20072007年年“ “嫦娥嫦娥1 1号号” ”绕月绕月n n印
33、度，印度，“ “月球初航月球初航1 1号号” ” “ “Chandrayaan-1”Chandrayaan-1” ，2007-20082007-2008年年月球轨道探测器月球轨道探测器n n日本，日本，“ “月球月球-A”-A”计划；计划；2007.8“2007.8“月亮女神月亮女神” ”探测器探测器n n奥地利、德国、乌克兰、巴西等奥地利、德国、乌克兰、巴西等54542006年年2月月13日，日，Ed Morana在在美国加州纽曼郊外捕捉到国际空间站美国加州纽曼郊外捕捉到国际空间站从月盘右下角向左上方快速飞掠的剪从月盘右下角向左上方快速飞掠的剪影。影。 我国航天八院研制的月球车我国航天八院研
34、制的月球车-25555月球探测前苏联在19591968年期间发射了月球114号月球探测月球探测器，它们探测了月球的背面，进行了绕月飞行，实现了在月面的着陆。月球2号1959年9月12日发射，两天后在月球表面的澄海硬着陆，首次实现了从地球到另一个天体的飞行。其科学仪器舱内的无线电通信装置，在撞击月球后便停止了工作。同年10月4日发射了月球3号探测器，3天后环绕到月球背面，拍摄了第一张月球背面的照片，让人们首次看全了月球的面貌。1966年1月31日发射的月球9号是首个实现月球软着陆的探测器。它经过79小时的长途飞行之后，在月球的风暴洋附近着陆，用摄像机拍摄了月面照片。这个探测器重1583千克，在到
35、达距月面75千米时，重100千克的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。5656月球探测19691976年间，苏联发射了“月球”1524号探测器，相对于早期的“月球号”探测器，它成为月球的自动科学站。例如，“月球”16号探测器在到达月球后，用它自带的的小勺挖了0.12千克的月球岩石样品，并送回地面进行分析；“月球”17号携带了世界第一个无人驾驶的月球车，勘探了月球表面8万平方米的地域，进行了200多次的土样分析，并用X射线望远镜扫描天空，获取了大量资料；“月球”24号探测器携带的挖掘机从月球表面两米深处挖出了1千克岩石。这期间，苏联还成功地研制出功能比较全的探测器“探测
36、器”号，共发射了8颗，这8颗探测器各有各的职责。5757n n前苏联月球探测前苏联月球探测“ “月球月球114”114”号情况号情况 型号发射年月飞行情况11959.1因5995千米误差而失踪21959.9撞击在月球的雨海盆地。成为第一个进入其他天体的探测器，证明月球周围既无磁场，也无辐射带31959.10绕月飞行，首次拍摄了月球背面的照片，显示它是以高原地带占优势的地貌41963.4因8000千米误差没有到达月球，飞向太阳轨道51964.5因点火失败，没有发射61964.6未达月球，失败71964.10因过早点火，航天器长时间降落而自然烧毁81964.12发动机点火过迟而撞毁在月面91966
37、.2软着陆在月面，工作4天，发回几幅月面电视全景图和辐射资料101966.3第一次成为绕月飞行的人造卫星，飞行56天，测量了月球的空间辐射和微陨星环境，提供了月质学的一些有用数据111966.8绕月飞行，进行月球表面测绘121966.11绕月飞行，进行月球表面测绘131966.12软着陆在月面，借助试验装置测定月面土壤的密度和坚实度141968.4进行绕月飞行，具体情况未报道5858n n月球探测 美国为了“阿波罗计划”的实现，发射了三种系列的月球探测器月球探测器徘徊者徘徊者号、月球轨道月球轨道环行器环行器和和月球勘探者月球勘探者号。号。 从从1961年8月1965年3月，先后向月球发射了9颗
38、“徘徊者号”探测器，主要目的是为了研究整个月球的外观，测量月球附近的辐射和星际等离子体等，检测月球轨道器，为阿波罗登月作准备。 5959Ranger Probe6060n n月球探测 1965年5月1968年1月，美国共发射了7颗“勘测者”号探测器。“勘测者”1号成功地在月球软着陆，月面停留6周，向地面发回11237幅图片。“勘测者”2号坠毁于月面。“勘测者”3号发回6300幅图片，使用铲子挖掘土壤，深度达18厘米，通过观察和读数显示月面的土壤与地球的海边沙滩相似，适于登月舱着陆。“勘测者”4号在着陆前几分钟与地面失去了联系。“勘测者”5号采用放射性同位素方法分析了月壤组成；“勘测者”6号发回
39、了18006幅电视画面，并作了第一次土壤化学分析。6161n n月球探测 1966.81968.1，美国发射了5颗“月球轨道飞行器”，对月面99的区域进行了探测。拍摄了大量高分辨率的照片，选出了10个可供“阿波罗”飞船着陆的候选登月点。还获得许多月球表面的放射性、矿物含量和月球引力场等有用数据。 “勘测者”7号实地地调查了“阿波罗”飞船的登月点和具有代表性的月面，发回了21000幅图片，证明有足够的支撑硬度，可以保证载人“阿波罗”飞船降落，也显示月面上有一些碎石，可能防碍载人着陆。 6262Surveyor ProbeSurveyor ProbeLunarOrbiter 6363n nApol
40、lo计划登月工程阿波罗计划是美国NASA在20世纪六七十年代组织实施的载人登月工程。采用月球轨道交会法，用强大的“土星”五型运载火箭把50t重的航天器送入月球轨道。航天器装有较小的火箭发动机，接近月球时能使航天器减速进入绕月轨道。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。6464Apollo11飞船发射与其登月舱65651969年7月“阿波罗11号”在月球着陆，阿姆斯特朗成为登陆月球第一人。随后3年多时间里，“阿波罗计划”又先后进行了6次载人登月飞行，其中1970年4月发射的“阿波罗13号”，虽因氧气瓶爆炸发生事故，但仍然安全回
41、到了地球 。到1972年12月的Apollo17为止，共12名宇航员登月。工程开始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功结束，历时约11a，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有20000家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。 6666阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（NeilAldenArmstrongNeilAldenArmstrong）和）和 奥尔德林（奥尔德林（EdwinEdwinEugeneEugeneAldrinAldrin,Jr.,Jr.）于）于19691969年年7 7月月2020日登月成功。日登月成功。（MichaelCollins，1930
42、.10.31-） 6767登月“疑问”质疑方：飘扬的旗帜正言方：有横杆，无阻尼RalphReneNASAMoonedAmerica！Aldrin的身体投影（A）比Armstrong的过长6868宇航服的右侧（B）部位应该非常暗，因为在月球上光的明暗度比较是非常强的。月球上没有空气影响光，所有照片应该明暗清析。背景过强（C）；面罩上部有反光物体（D）NASA声称这个东西（E）是飞行器的阴影。这张照片是在离月球表面95公里的距离拍摄的。6969当Apollo-14号：登月舱Antares落在月表时，支脚下无坑（F）。有一个类似脚印在登月舱左侧（G），但此前没有人来过这里。登月舱左侧UnitedSt
43、ates很清晰（H） Apollo-16.天空无星星(J);登月舱的阴影侧标记的美国国旗和UnitedStates非常清楚(K)，但周围金箔却黑暗不可见7070Apollo-12号头顶应为不可见（L）；疑为多光源（M）；反光强烈（N）Apollo-16号十字线破损（P）；石头上C字（R）；辙印与脚印（S）7171n n重返月球美国计划在2018年之前向月球派遣4名宇航员，这一行动是实现载人火星探险计划第一步。将在月球上建立航天前哨和发电站，并为未来往返月球选择合适的地理位置。1994年和1998年，美国成功发射“克莱门汀”和“月球勘探者”号月球探测器，对月球形貌、资源、水冰等进行了探测，标志“
44、又快、又好、又省”的月球探测新时代的开始。 7272SMART-1 欧洲航天局2003年9月27日发射的第一个月球探测器。“智能1号”是个长宽高1米多的立方体，太阳能帆板展开为14米，提供的电力为1.9kW，有效载荷仅为19kg，却包括用于完成10多项技术试验和科学研究的仪器设备。探测器的造价约为1.08亿美元，整个项目花费仅1.4亿美元。7373SMART-1 俄美日在探月活动上虽走在前俄美日在探月活动上虽走在前面，但是其探测器的动力装置都是面，但是其探测器的动力装置都是采用化学火箭采用化学火箭, ,“ “智能智能1 1号号” ”(SMART-(SMART-1) 1) 是世界上第一个利用太阳
45、能是世界上第一个利用太阳能“ “电电火箭火箭” ”，使用氙气燃料。太阳能离使用氙气燃料。太阳能离子发动机可将太阳能转化为电能，子发动机可将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体原子，从再通过电能电离惰性气体原子，从尾部喷射出高速氙离子流，从而为尾部喷射出高速氙离子流，从而为探测器提供动力探测器提供动力。作为主要推进系。作为主要推进系统进行远距离飞行的航天器，燃料统进行远距离飞行的航天器，燃料的效率比普通化学燃料发动机高的效率比普通化学燃料发动机高1010倍，只倍，只消耗了大约消耗了大约7070公斤燃料。公斤燃料。74742006年9月3日，“智能1号”以7000公里的时速完成了撞击月球的最后
46、任务，科学家将从它激起的尘埃中寻找月球起源之谜的答案。年月日由欧洲阿丽亚娜型火箭搭载从法属圭亚那的库鲁航天发射中心升空。经过近个月的飞行，探测器于年月日进入月球“大门”此后探测器不断调整位置并逐渐进入预定月球观测轨道。7575日本日本, ,月亮女神月亮女神(SELENE) 日本日本 月亮女神月亮女神发射时间：北京时间发射时间：北京时间2007年年9月月14日日9:31发射地点：日本种子岛宇宙发射地点：日本种子岛宇宙中心；中心；名称来历：名称来历：“月亮女神月亮女神”又又名名“辉夜姬辉夜姬”，名称由日本公，名称由日本公众选出。众选出。SELENE是是“月球学月球学与工程探测器与工程探测器” 的英
47、文缩写的英文缩写.研究月球的起源和演变；研究月球的起源和演变；获得月球表面环境信息；获得月球表面环境信息；在月球轨道上进行电波学在月球轨道上进行电波学研究。研究。7676“ “地落地落” ”连续照片连续照片 1959年，苏联发射的“月球3号”拍摄的月球背面 “月亮女神”拍摄的地球 7777中国，嫦娥1号 2007年年10月月24日发射成功。日发射成功。 7878嫦娥嫦娥1号负担号负担4项科学任务：项科学任务：拍摄三维月球地形图；拍摄三维月球地形图；探测月球特殊元素分布；探测月球特殊元素分布；探测月壤厚度及氦探测月壤厚度及氦-3储量；储量；探测距地球探测距地球40万万km的空间的空间环境。环境。
48、 20082008年年年年3 3月月月月1 1日日日日1616时时时时1313分分分分1010秒成功撞月。秒成功撞月。秒成功撞月。秒成功撞月。 7979嫦娥1号拍摄的月球背面和极区影像8080其他探月计划印度印度“月球初航月球初航1 1号号” ” (Chandrayaan-1) (Chandrayaan-1) 又称又称“ “月船月船1 1号号” ”20082008年年1010月月2222日日6 6时时2222分，由极轨卫星运载火箭分，由极轨卫星运载火箭（PSLV-XLPSLV-XL）发射成功。）发射成功。总重总重1.381.38吨，带有吨，带有6 6个国家的个国家的1111个有效载荷。个有效载
49、荷。在轨发射在轨发射在轨发射在轨发射“ “月月月月球球球球” ”撞击探测撞击探测撞击探测撞击探测器器器器8181其他探月计划印度印度“月球初航月球初航1 1号号” ” (Chandrayaan-1) (Chandrayaan-1) 特色标签：省钱特色标签：省钱计划耗资最少计划耗资最少 携带携带NASANASA的两个科学装置：一个是微型合成孔径雷达的两个科学装置：一个是微型合成孔径雷达（SARSAR），负责探测月球极地的冰质沉积；另一个是月），负责探测月球极地的冰质沉积；另一个是月球矿物测绘仪，负责评估月球上的矿物资源。球矿物测绘仪，负责评估月球上的矿物资源。 作为印度第一个小型无人绕月探测器，
50、作为印度第一个小型无人绕月探测器，“月球初航月球初航1 1号号”计划在两年的绕月飞行中制作高清晰的月球地图，计划在两年的绕月飞行中制作高清晰的月球地图，并对月球两极是否存在水进行初步探索。完成任务后将并对月球两极是否存在水进行初步探索。完成任务后将撞击月球，以便激起月球土壤，获取矿物质和水的科学撞击月球，以便激起月球土壤，获取矿物质和水的科学数据。数据。 “ “月球初航月球初航1 1号号”探月计划预算探月计划预算88608860万美元，实万美元，实际耗资仅为际耗资仅为3939亿卢比（亿卢比（83008300万美元），是各国探月计划万美元），是各国探月计划中最少的。中最少的。 8282拍摄到月球
51、表面3D图像 Mini-RF雷达拍到的霍沃斯陨坑 20092009年年8 8月月2929日日1 1时时3030分与分与地面失去无线电联系。地面失去无线电联系。 8383 “月船月船1 1号号”的发射是印度于的发射是印度于20032003年提出的年提出的“登登月计划月计划”的第一步。的第一步。 印度空间研究组织准备在印度空间研究组织准备在20112011年实施年实施“月船月船2 2号号”项目，使一个机器人车在月球表面实现软着陆。第三项目，使一个机器人车在月球表面实现软着陆。第三步，步，20252025年实现印度宇航员登月。另外，印度还计划年实现印度宇航员登月。另外，印度还计划20152015年将
52、首名宇航员送入太空。年将首名宇航员送入太空。8484月球环形山观测与感知卫星月球环形山观测与感知卫星(LCROSS)(LCROSS)(计划发射时间)2008年10月（推迟至2009.6.19）特色标签：壮烈连续两次“自杀式”撞击 美国NASA同时发射“月球环形山观测与感知卫星”（Lunar Crater Observation and Sensing SatelliteLunar Crater Observation and Sensing Satellite）和“月球勘测轨道飞行器”（LRO）两个探测器。 2009.6.19,当“LCROSS”飞过月球南极上空时，卫星顶端重约2吨的一个火箭助
53、推器将在耗尽燃料后被弹射出去，以9000公里的时速砸向月球南极沙克尔顿环形山，并将激起约1000吨重、64公里高的尘埃和碎片，人们在地球上借助望远镜就可目睹“盛况”。其他探月计划8585月球环形山观测与感知卫星月球环形山观测与感知卫星(LCROSS)(LCROSS)撞击后，撞击后，“LCROSS”LCROSS”将穿过尘埃，用红外摄像机和分将穿过尘埃，用红外摄像机和分光计对其进行扫描，分析它的组成部分，并将结果发送光计对其进行扫描，分析它的组成部分，并将结果发送回地球。约回地球。约1515分钟之后，当卫星已将所得信息传回地球分钟之后，当卫星已将所得信息传回地球后，近后，近1 1吨重的卫星自身也会
54、以每秒吨重的卫星自身也会以每秒2.52.5公里的速度撞向公里的速度撞向月球南极。第二次撞击所溅出的物质，将由月球南极。第二次撞击所溅出的物质，将由“月球勘测月球勘测轨道飞行器轨道飞行器”（LROLRO，Lunar Reconnaissance OrbiterLunar Reconnaissance Orbiter ）和）和地面天文设施观测研究。地面天文设施观测研究。其他探月计划8686英国无人驾驶探测器英国无人驾驶探测器英国无人驾驶探测器英国无人驾驶探测器 ( ( ( (预计发射时间预计发射时间预计发射时间预计发射时间)2010)2010)2010)2010年年年年 特色标签：凶狠特色标签：凶
55、狠特色标签：凶狠特色标签：凶狠“射钉射钉射钉射钉”入月球入月球入月球入月球2 2 2 2米米米米 英国国家航天中心希望在英国国家航天中心希望在20102010年前向月球发射两个年前向月球发射两个无人驾驶探测器。无人驾驶探测器。 第一个探测器的名字叫第一个探测器的名字叫“月球耙子月球耙子”。 它将以软它将以软着陆的方式降落到月球表面，对月球的尘土和岩石进着陆的方式降落到月球表面，对月球的尘土和岩石进行分析，寻找水和有机物存在的痕迹。行分析，寻找水和有机物存在的痕迹。 第二个探测器叫第二个探测器叫“月球莱特月球莱特”。该探测器在接近。该探测器在接近月球后将沿月球轨道飞行，然后向月球发射出月球后将沿
56、月球轨道飞行，然后向月球发射出4 4枚枚“射钉射钉”，深深地射入月球表面。，深深地射入月球表面。“射钉射钉”的任务是通的任务是通过对月球地震信息和温度信息的收集，分析月球的表过对月球地震信息和温度信息的收集，分析月球的表面构造。面构造。 其他探月计划8787俄罗斯俄罗斯俄罗斯俄罗斯“渗透者渗透者渗透者渗透者”月球探测器月球探测器月球探测器月球探测器 ( ( ( (预计发射时间预计发射时间预计发射时间预计发射时间)2012)2012)2012)2012年前后年前后年前后年前后 特色标签：庞大特色标签：庞大特色标签：庞大特色标签：庞大一次发射一次发射一次发射一次发射13131313个探测器个探测器
57、个探测器个探测器 俄罗斯联邦航天署计划在2012年进行苏联解体后的首次探月发射 ,“渗透者” 探测器。 采用一种无人飞船，由母船及其携带的三种型号的13个“渗透者”探测器组成，其中包括10个高速探测器，2个低速探测器和1个极地站探测器。它们将飞抵月球的不同区域，构成一个探测网络。高速探测器和低速探测器上携带有地震监测仪，它们采集到的数据对于了解月球的起源有着重要的意义。而极地站上装有质量光谱仪和中子光谱仪，用于寻找水的痕迹。母船将始终驻留在月球的极轨道上，探测器发出的信号将传送回地球。 其他探月计划8888德国月球轨道探测器德国月球轨道探测器德国月球轨道探测器德国月球轨道探测器 ( (预计发射
58、时间预计发射时间)2013)2013年年 特色标签：轻巧特色标签：轻巧主卫星重主卫星重500500公斤公斤 航空技术曾领先全球的德国也将从月球起步重拾太空强国梦。 德国宇航中心将“绕开”欧洲航天局，独自在2013年前后发射一个携带高分辨率摄像头的月球轨道探测器。将环绕月球运行4年，为制作世界上第一张详细的月球地图收集资料。 这个月球轨道探测器主卫星重500kg，次卫星只有150kg。主卫星携带一个微波雷达，可“窥探”月球表面下几百米的深度，以协助科学家搞清楚月球上的岩石和微粒分布。德国还计划在2020年前发射能够对月球土壤取样的无人探测器。 其他探月计划89891.5.4 空间探测的发展趋势（
59、contd.contd.）n n火星探测 火星上是否有水?是否有生命? 火星探测有助于开拓人类新的生存空间。火星探测有助于开拓人类新的生存空间。 18771877年年8 8月，意大利天文学家斯基帕雷利月，意大利天文学家斯基帕雷利(Giovanni (Giovanni VirginioVirginio Schiaparelli ,1835.3.14-1910.7.4) Schiaparelli ,1835.3.14-1910.7.4) 在观测火星时认为火在观测火星时认为火星表面的许多条纹可能是人工运河，从此有关星表面的许多条纹可能是人工运河，从此有关“ “火星火星生命生命” ”的谈论通过科幻故事
60、广为流传。的谈论通过科幻故事广为流传。 人类很可能会在人类很可能会在20152015年左右登陆火星，这个距离地年左右登陆火星，这个距离地球球1.91.9亿公里的行星离我们亿公里的行星离我们“越来越近越来越近”。 9090n n火星探测 以前苏联以前苏联19621962年年1111月发射的月发射的“ “火星火星1 1” ”号为标志，号为标志，火星探测已经历了火星探测已经历了4040多年。人类共计划了多年。人类共计划了3030多次探测计多次探测计划，但其中的划，但其中的2/32/3均告失败。均告失败。20世纪的火星探测计划分4步骤：探测器掠过发射人造火星卫星探测器软着陆火星漫游车考察火星素有“航天
61、器坟场”之称。世界各国发射的昂贵探测器曾11次试图在火星着陆，只有5次成功。如1999年，美国发射的“火星气候轨道飞行器”和“火星极地着陆者”探测器，一个在火星大气层中烧掉，一个撞到火星上坠毁。9191n n火星探测历程 1960年10月10日，苏联向火星发射了第一枚探测器。4天以后，发射了第二枚。这两枚先行者却连地球轨道都没能到达。1962年10月24日，当火星又一次运行到合适的位置时，苏联的第三枚火星探测器升空，然而这次它只达了环绕地球的轨道而已。1962年11月1日，前苏联发射了火星1号，探测器成功进入了前往火星的轨道，并计划于1963年6月19日到达，但几个月后却与地面永远失去了通信联
62、系。1962年11月4日，苏联的又一枚探测器升空，同样失败，仅仅到达环绕地球轨道，后堕入地球大气层烧毁。9292n n火星探测历程 1964年，美国先后发射了水手3号和水手4号火星探测器。水手3因保护外壳未能成功与探测器分离，导致偏离轨道而失败。水手4号于12月28日发射升空，这是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器。水手4号于1965年7月14日在火星表面上空掠过，向地球发回了21张照片，此后又在环绕太阳轨道上花费3年时间对太阳风进行探测。发回的数据表明火星大气密度远比此前人们认为的稀薄。 9393n n火星探测历程 1964年11月30日苏联再次发射火星探测器。虽然最终到达了火星附
63、近，但是却没有能够向地球发回任何数据。1969年美国前者水手6号于2月24日发射，7月31日抵达火星。水手7号于3月27日发射，8月5日抵达火星。这两枚探测器携带有更先进的仪器和通讯设备，它们成功掠过火星，对火星大气成分进行分析，并发回了大量照片。苏联也于1969年向火星发射了两枚探测器，然而这次的情况更加糟糕，第一枚探测器在发射后7分钟因故障发生爆炸，而另一枚探测器发射后不到1分钟就坠向了地面。9494n n火星探测 “火星环球勘测者”探测器于2003年5月拍摄的火星景观。照片显示，火星北半球正处于初秋，而南半球则是早春。照片左中为四座大型塔尔西斯火山，中间是5千公里长的马里内里斯峡谷。底部
64、南极被季节性的二氧化碳霜冻覆盖，而右上阿西达利亚平原沙尘暴肆虐。上为北，右为东，阳光从左边照亮火星。 9595n n火星探测 1996年11月16日，俄罗斯发射“火星96”探测飞船失败。图为1996年7月，俄工程技术人员测试将搭载该飞船登上火星的自动登陆器。 9696n n火星探测 1998年7月4日，日本首颗火星探测器日本首颗火星探测器“行星行星B”在鹿儿岛宇宙空间观测所发射基地由M53型火箭发射升空，顺利进入环地轨道，开始前往火星。但最终未能进入环火星轨道。 9797n n火星探测 2001年4月7日，美国NASA“奥德赛”探测器在肯尼迪航天中心发射成功。该探测器于2001年10月23日深
65、夜进入火星轨道。9898n n火星探测 “火星快车（MarsExpress）”传回的火星图片 火星赤道附近地貌火星赤道附近地貌火星北极冰冠火星北极冰冠火星上的火星上的“ “马力内马力内尼斯尼斯” ”大峡谷大峡谷火卫一火卫一火星赤道附近火星赤道附近存在巨大的冰洋存在巨大的冰洋2002年年6月月3日凌晨，欧洲航天局成功发射了日凌晨，欧洲航天局成功发射了“火星快车火星快车”火星探测器。火星探测器。 9999n n火星探测 追随于追随于2003年年6月月10日先行发射的日先行发射的“勇气勇气”号。号。美国东部时间美国东部时间7月月7日日23时时18分，分，“机遇机遇”号火星车号火星车由由Delta2型
66、火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射上型火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射上天。天。100100n n火星探测 勇气号传回的火星图片 火星地貌火星地貌火星东部丘陵火星东部丘陵火星上看太阳火星上看太阳AdirondeckAdirondeck岩石岩石“ “火面火面” ”土壤土壤101101n n火星探测 机遇号传回的火星图片 火星地貌火星地貌篮球大小的铁陨石篮球大小的铁陨石火星上的火星上的“ “蓝莓果蓝莓果” ”火星矿岩火星矿岩机遇号搭乘的着陆舱机遇号搭乘的着陆舱102102于2007年8月4日离开地球，2008年5月25日抵达火星并在更为靠北的表面着陆，超过此前进行的任何火星任务。2008年11月结束使命。n n火星探测火星探测 “凤凰”号PhoenixMarsprobe 103103n n发现水冰；n n证明火星上存在略微呈碱性的土壤环境；发现了可为生命提供营养的浓缩盐；发现牵涉到冰和土壤性质的高氯酸盐；发现了碳酸钙，这是受液态水影响的标志。 n n火星探测火星探测 Phoenix Mars probe 104104
