《深空探測導論》學習報告

1、深空探測導論學習報告深空探測導論學習報告 學 院學 號姓 名 目錄一、深空探測的意義31、推動高新技術發(fā)展32、彰顯國家綜合實力33、促進經(jīng)濟社會發(fā)展44、尋找生命起源答案4二、學習體會感悟4三、化學與深空探測的聯(lián)系6四、中國深空探測暢想7五、課程建議8一、深空探測的意義深空探測是在衛(wèi)星應用和載人航天取得重大成就的基礎上，向更廣闊的太陽系空間進行的探索。通過深空探測，能幫助人類研究太陽系及宇宙的起源、演變和現(xiàn)狀，進一步認識地球環(huán)境的形成和演變，認識空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關系。從現(xiàn)實和長遠來看，對深空的探測和開發(fā)具有十分重要的科學和經(jīng)濟意義。1、推動高新技術發(fā)展深空探測是一項充滿高新科技的

2、探索活動，他要求有最好的金屬及非金屬材料、最先進的測控通信技術、最可靠高效的能源系統(tǒng)等等。因此可以說，一項項深空探測活動的開展，不斷對先進科學技術提出更高的要求，同時也極大地促進了高新科學技術的發(fā)展進步。比如，深空探測活動對遙感技術、測控通信技術提出了更高的要求。人類對于地球同步軌道（GEO）特別是近地軌道（LEO）上的航天活動，其測控通訊技術已完全適應，即已不存在技術難題。如上世紀后期建成并完善的天基測控通訊網(wǎng)即TDRSS，實現(xiàn)了對LEO上的航天器100%的測控通訊軌道覆蓋率。但是，當人類將航天活動的范圍擴展到月球、火星特別是冥王星以及太陽引力所能達到的奧爾特彗星云時，測控通信尚存在因距離變

3、遠損失劇增、低覆蓋率等許多技術難點，而這些難題正是世界各國的航天專家們致力于解決的問題。由此而催生了大口徑天線、大發(fā)射功率、信源無損壓縮等新技術，帶動了高科技的向前發(fā)展。2、彰顯國家綜合實力一個國家開展深空探測活動的能力和水平，反映了一個國家的綜合國力。早在上世紀50年代末，蘇美兩家超級大國就開始實施深空探測任務。在60-70年代，美國向水星、金星、火星、木星和土星等先后發(fā)射了“水手”、“海盜”、“先驅者”和“旅行者”等4種型號數(shù)十個行星探測器，其中“旅行者-2”在對木星、土星進行探測后，還首次對天王星、海王星進行了探測。到1989年，美國利用“亞特蘭蒂斯”號航天飛機成功釋放了“麥哲倫”金星探

4、測器和“伽利略”木星探測器，從而開始了第二輪深空探測計劃。前蘇聯(lián)在1989年前的30年中，連續(xù)發(fā)射了“火星”、“金星”、“維加”和“福布斯”等型號幾十顆各類行星探測器，且在1979-1989年這十年中可謂是一枝獨秀，取得了輝煌的成就。除此之外，歐盟、日本等國家或組織也正在積極開展深空探測相關活動。我國要保住航天大國的地位，就要積極參與月球與深空探測活動，制定宏偉的月球與深空探測的近期和長期計劃。登月將會像當年兩彈一星的成功一樣，極大地激發(fā)中國人民的愛國熱情，增強中華民族的自豪感和凝聚力，對我國的軍事、政治、經(jīng)濟、文化產生深遠的影響。3、促進經(jīng)濟社會發(fā)展深空探測活動不僅能揭示科學的奧秘，還可帶動

5、其他領域科學技術的發(fā)展，如人工智能、機器人、遙控作業(yè)、加工自動化、高超音速飛行、光學通信和高速數(shù)據(jù)處理、超高強度和耐高溫材料、空間發(fā)電站、電能的微波傳輸、無污染飛行器以及空間生命科學等。據(jù)統(tǒng)計，美國在實施阿波羅計劃所開發(fā)的新技術中，有4000項專利轉化為生產力。深空探測、及其技術的二次開發(fā)應用，勢必帶動科學技術進步，促進工業(yè)發(fā)展，給國民經(jīng)濟帶來巨大利益，對人類文明產生深遠影響。4、尋找生命起源答案深空探測可以進一步解答地球如何起源與演變、行星和太陽系究竟是如何形成和演化、人類是不是宇宙中唯一的智慧生命、地球的未來將如何等一系列問題，同時有利于人類積極開發(fā)和利用空間資源?，F(xiàn)在人類對地球形成所做出

6、的初步推測的依據(jù)，就源自深空探測，對太陽及其他太陽系內星體構成元素的探測，速度等指標的測量等等。盡管目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)任何地球外的生命星球，但我們不會停下深空探測的腳步，最終會揭開宇宙那重重的神秘面紗。二、學習體會感悟經(jīng)過了近十堂課的學習，我不僅了解到了更多的太空探測知識，而且對深空探測的內容和意義有了更深入的理解。從太空中看去，我們的地球是一顆為藍色的星球，同時也是一顆充滿生機的星球。茫茫宇宙浩瀚無際，我們的地球不過是其中渺小的一份子。正是因為地球上存在生命，這顆蔚藍色的星球才顯得如此與眾不同。人類從一開始，就在思考太陽系和地球是怎樣發(fā)生和演變的、除了地球外還有沒有其他星球存在生命等問題，以

7、及太陽和地球的未來如何。宇宙的浩瀚和奇妙引起了人類很大的好奇心，驅使著無數(shù)的科學家們前赴后繼，投身到深空探測的研究中來。從上世紀60年代起，人類的深空探測開始迅速發(fā)展。目前人類已經(jīng)探測了太陽系的全部行星、2 個矮行星，以及多個小行星和彗星，人類發(fā)射的多個深空探測器已經(jīng)到達太陽系的磁場邊界（旅行者-1號、先驅者10號等）。在二十一世紀，人類對太陽系的認識正以一種不可預見的速度前進。進入21世紀后,特別是2004年后,世界各主要航天大國紛紛提出明確的深空探測規(guī)劃或任務計劃, 比較有代表性的有：美國在2004年提出“新太空計劃”, 將通過一系列的工程和探測任務實現(xiàn)2018年重返月球,并在2025年將

8、人類送上火星，同時開展一系列無人星際探測任務；歐洲在2004年提出“曙光女神計劃”,被稱為“歐洲的阿波羅計劃”，初步規(guī)劃2024年前后載人登月，2033年實現(xiàn)載人登陸火星,同時開展其他無人星際探測任務；日本在2005年出臺規(guī)劃,近期將發(fā)射多個無人月球探測器和小行星探測器, 并提出月球基地建設的設想；印度在2008年發(fā)射第一顆月球環(huán)繞探測衛(wèi)星；俄羅斯在2010年前后發(fā)射火星探測器, 2015年前后發(fā)射月球撞擊器和金星探測器。在我國的深空探測活動中，最引人注目的當屬探月工程。中國探月工程又稱“嫦娥工程”。中國探月工程經(jīng)過10年的醞釀，最終確定中國的探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段。第一期

9、繞月工程是在2007年發(fā)射探月衛(wèi)星“嫦娥一號”，對月球表面環(huán)境、地貌、地形、地質構造與物理場進行探測。第二期工程時間定為2007年至2016年，目標是研制和發(fā)射航天器，以軟著陸的方式降落在月球上進行探測。第三期工程時間定在2016至2020年，目標是月面巡視勘察與采樣返回。其中前期主要是研制和發(fā)射新型軟著陸月球巡視車，對著陸區(qū)進行巡視勘察。2007年10月24日“嫦娥一號”月球軌道器成功發(fā)射，總共飛行了13天18小時到達月球?！版隙鹨惶枴钡闹饕茖W目標是：測繪月球三維地圖，探測月面14種元素的分布，測量月壤的厚度，進行地月空間環(huán)境探測。任務結束后，嫦娥1號于2009年11月14日受控撞擊了月球

10、。“嫦娥2號”月球軌道器于2010年10月1日發(fā)射，是嫦娥-1號的備份星。設計壽命6個月的嫦娥二號在工作26個月后，進行了兩次任務擴展，繼續(xù)飛向更遠的深空。為了積累深空探測經(jīng)驗，嫦娥二號于6月9日下午離開月球，前往距地球約150萬km遠的日地拉格朗日L2點，對太陽實施探測，同時進行測控技術等試驗。2012年12月13日，嫦娥二號在距地球約700萬km遠的深空掠過小行星4179，最近距離僅為3.2km，飛掠時速高達10.73km/s。這是中國第一次對小行星進行探測，中國也成為繼美國、歐空局和日本后，第四個對小行星實施探測的國家或組織。嫦娥二號分別在100×100km的圓軌道和100&#

11、215;15km的橢圓軌道進行了高分辨率成像和環(huán)月探測，完整獲取了7m分辨率的月球表面三維影像數(shù)據(jù)，并完成了對嫦娥三號落月任務預選著陸區(qū)虹灣局部區(qū)域的達到1.3m的高分辨率成像。2013年12月2日我國用長征三號乙增強型火箭發(fā)射了嫦娥-3號登月器，12月14日帶著中國的第一艘月球車“玉兔號”成功軟著陸于月球雨海西北部，實現(xiàn)了月球軟著陸并釋放了“玉兔號”月球車。這是繼前蘇聯(lián)1976年的月球24號后首個在月球表面軟著陸的探測器。從1958年8月17日美國發(fā)射第一個月球探測器“先驅者0號”開始，人類邁向太陽系的深空探測活動至今已有近50年的歷史了。據(jù)統(tǒng)計，截止到2006 年6月，人類已發(fā)射過的向月球

12、以遠的太陽系天體開展的深空探測活動共215次，其中成功和部分成功的114次，占總次數(shù)的53.0%，意味著近一半的探測活動是失敗的。人類杰出的科學家們，憑借已知的自然科學規(guī)律，勇敢地向著浩瀚無際的宇宙進發(fā)，期間雖有失敗，但是人類只會愈挫愈勇，不斷地總結經(jīng)驗，不斷地開拓新知，不斷研發(fā)更先進的技術，朝著宇宙更深處前進，去探索無窮無盡的奧秘。三、化學與深空探測的聯(lián)系作為化學專業(yè)的一名學生，我們能為深空探測服務的部分有宇航員的太空服的設計、火箭發(fā)動機的推進劑、航天器結構合金材料的制備等方面。宇航服是保護宇航員在太空不受低溫，射線等的侵害并提供人類生存所需的氧氣的保護服。宇航服的氧氣罐為太空人提供氧氣。而

13、排出的二氧化碳則由氫氧化鋰所吸收。太空人的體溫則由一套貼身內衣調節(jié)，這件內衣布滿水管，水泵不斷把水循環(huán)，把太空人身體所發(fā)出的熱力帶走，而水則由升華器所冷卻。宇航服最后一個重要功用，是為太空人提供所需的氣壓（約等于半個標準大氣壓力52kPa）。宇航服的表層有阻隔輻射的功用，關鍵是氣密加壓限制層和真空隔熱層的材料的選擇，今多選用多層鍍鋁的聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜并在各層之間夾以無紡織布制成?；鸺l(fā)動機的推進劑，或稱火箭發(fā)動機的燃料，由氧化劑和燃燒劑組成。氧化劑常選用液態(tài)氧、四氧化二氮等，燃燒劑則有煤油、酒精、偏二甲肼、液態(tài)氫等。從物理形態(tài)上講，火箭發(fā)動機使用的推進劑有兩種形式，一種是液態(tài)物質，另一種

14、是固態(tài)物質。如果在兩種燃料中，一種為固體，一種為液體，則稱為固液火箭發(fā)動機或直接稱其物質名稱的火箭發(fā)動機。如，氫氧火箭發(fā)動機。由于固態(tài)燃燒劑產生的能量比液體氧化劑發(fā)出的能量高，所以，研制的火箭發(fā)動機多是固液火箭發(fā)動機，兩種燃料相遇燃燒，形成高溫高壓氣體，氣體從噴口噴出，產生巨大推力而把運載火箭送上了太空。鋁合金比強度高，抗蝕性強，一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能，因而是航天器中較常使用的一種合金材料。稀土元素鈧（Sc）是許多有色金屬的優(yōu)良改性添加元素，尤其是對鋁合金具有非常神奇的合金化作用。加入0.2%-0.4%的鈧（Sc）可以明顯提高合金的高溫強度、結構穩(wěn)定性

15、、焊接性能和抗腐蝕性能，并可避免長期高溫工作時已產生的脆化現(xiàn)象。通過添加微量的稀土元素鈧（Sc）可在現(xiàn)有鋁合金的基礎上開發(fā)出一系列新一代鋁合金材料。四、中國深空探測暢想人類為什么要開展深空探測？對未知世界的探索是人類發(fā)展的永恒動力，對茫茫宇宙的探測是人類拓展生存空間的必由之路。探索太陽系乃至整個宇宙的起源、發(fā)展和演化，是深空探測任務的永恒科學目標，深空探測對于激發(fā)人類的探索精神，促進新一代科研工作者的成長，推動深空資源的綜合開發(fā)利用和人類科技水平的持續(xù)發(fā)展至關重要。中國深空探測的未來要重點突破深空探測器和運載火箭等一系列關鍵技術，提升工程能力，滿足深空領域科學探測的需求。未來我國深空探測的發(fā)展

16、可以設計為：發(fā)展火星探測器，形成達到距地球約4億公里遠的深空探測能力；實施探月三期工程，掌握月球無人取樣返回技術，發(fā)展火星“軟著陸”巡視探測器，掌握行星接力發(fā)行等關鍵技術，形成在距地球約4億公里有大氣天氣的“軟著陸”和巡視能力；第三步是實施載人登月、火星無人采樣返回，掌握載人登月火星無人采樣返回等關鍵技術，使中國人的足跡第一次踏上意外天氣，形成無人采取樣返回和10億公里遠無人探測能力。在月球探測領域，在全力完成好探月工程既定目標的基礎上，實施開展無人月球普查和詳查任務，逐步建立無人值守的月球基地，在條件具備后實施載人登月，直至建立有人駐留的月球基地。在行星器探測方面，根據(jù)中國科學家的建議，無人

17、行星探測的重點目標包括火星探測、巨行星的探測和小行星和彗星的探測?；鹦亲鳛榫嚯x地球最近的內地行星，是開展行星器探測的首選目標。對于運載火箭而言，目前具有最大能力的長征三號乙發(fā)射第二軌道的能力不少于3噸，未來“行星大運載”將具備發(fā)射火星軌道運載能力，發(fā)射到木星的軌道能力將達到3噸以上。對探測器而言，從月球環(huán)繞探測起步，進而發(fā)展月球“軟著陸”與巡視探測，再發(fā)展月球無人采樣返回和近地行星“軟著陸”隨時探測，最后發(fā)展火星無人取樣返回和軀體巨行星及其衛(wèi)星的探測，逐步形成對太陽系內有無大氣的各類天體多種形式的探測能力，最終可根據(jù)科學家提出的探測需求，開展任意形式的深空探測活動。五、課程建議深空探測導論這門課是一門很有意思的課程，而且我也從中學到了許多。不過有一點略感遺憾，課