空間科學技術

空間科學技術第1頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二主要內容第1節(jié)概述第2節(jié)運載器技術第3節(jié)航天器技術第4節(jié)發(fā)射與測控技術第5節(jié)我國航天科技的偉大成就第6節(jié)空間技術的應用及展望第2頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二萬戶——第一個想利用火箭飛行的人14世紀末期，明朝的士大夫萬戶把47個自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風箏。設想利用火箭的推力，加上風箏的力量飛起。不幸火箭爆炸，萬戶也為此獻出了生命。

萬戶是世界上第一個利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了，但他借助火箭推力升空的創(chuàng)想是世界上第一個，因此他被世界公認為“真正的航天始祖”，為了紀念這位世界航天始祖，世界科學家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬戶山”。第3頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第1節(jié)概述一、概念（一）空間：人類的第四環(huán)境人類逐步擴展的活動范圍：從陸地海洋大氣層(稠密空間)外層空間人類的第一環(huán)境：陸地人類的第二環(huán)境：海洋人類的第三環(huán)境：大氣層人類的第四環(huán)境：外層空間外層空間簡稱空間，又稱宇宙空間，即地球大氣層以外的空間區(qū)域。通常把離地球表面100—120km以上的區(qū)域稱為外層空間——第四環(huán)境可到達無窮遠的宇宙深空。第4頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第1節(jié)概述一、概念（二）航空、航天、航宇、宇宙航行航空：人類在地球表面的大氣層內的航行活動。航天：在大氣層以外、太陽系以內的范圍里航行。航宇：在太陽系以外的宇宙空間里航行。宇宙航行：航天和航宇合稱為宇宙航行。第5頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第1節(jié)概述一、概念（三）空間技術：鋪向通天路空間科學技術：由空間科學和空間技術兩個部分組成?？臻g技術：它是研究如何使空間飛行器（又稱航天器）飛離大氣層，進入宇宙空間，并在那里進行探測、研究、開發(fā)、利用等活動的一門高度綜合性技術。

空間技術≈航天技術？空間技術：涵蓋航天技術和航宇技術由于在相當長的時間內，人類主要還是在太陽系內從事活動，因此，當今把航天技術和空間技術視為同義詞已得到公認。第6頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第1節(jié)概述一、概念（三）空間技術：鋪向通天路要實現航天活動，就要建立龐大的以航天器為核心的航天系統(tǒng)。它由特定的航天器（衛(wèi)星、空間站、探測器），運載工具（火箭、航天飛機），航天發(fā)射場，地面測控網（地面站、船），地面應用站網及其他有關系統(tǒng)組成，它是一個大系統(tǒng)工程。空間技術的主要內容：運載器、航天器、發(fā)射與測控技術第7頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二空間--人類的第四環(huán)境進入第四環(huán)境需要克服的難關：1．克服地球甚至太陽系的萬有引力。2．克服真空。3．適應劇烈變化的溫度環(huán)境。4．防止有害輻射。第四環(huán)境中蘊藏著的空間資源，僅就近地的外空領域來看，可利用的空間資源就有：

相對地面的高位置資源；微重力環(huán)境資源；高真空、高潔凈環(huán)境資源；超低溫資源；太陽能資源；月球及其行星資源等。第8頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二

空間技術1957－1960年，初期試驗階段1960－1964年，實際應用試驗階段1964－1979年，載人飛行，在太空部署各種衛(wèi)星網，對行星空間科學探測1980年到現在，航天飛機階段第9頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二萬有引力定律第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：7.91km/s，航天器可克服地球引力，而環(huán)繞地球作圓周運動，不落回地球表面。第2節(jié)運載器技術一、三個宇宙速度第10頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第二宇宙速度（脫離速度）：11.19km/s，航天器脫離地球引力飛向太陽系的其他行星。第2節(jié)運載器技術一、三個宇宙速度第三宇宙速度（逃逸速度）：16.65千米/秒，航天器脫離太陽引力場飛出太陽系。第11頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二二、運載器

運載器是將動能和勢能傳遞給航天器，使其進入預定軌道的運載工具。

分類：

多級運載火箭——一次使用的多級火箭。

空間運輸系統(tǒng)——部分重復使用的航天運輸器（如航天飛機）。

運載火箭的組成：

動力系統(tǒng)；

控制系統(tǒng)；

結構系統(tǒng)。第12頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二二、運載器多級火箭的結構形式第13頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二二、運載器有按不同飛行任務，運載火箭分三類：(1)探空火箭：

攜帶儀器射向高空進行大氣測量(2)彈道式導彈：

攜帶各種彈頭打擊敵方目標(3)衛(wèi)星(宇宙飛船)運載器：

把衛(wèi)星或飛船送上軌道中國第一代可重復使用航天運載器外形“東方號”系列火箭第14頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二三、運載火箭

喬奧爾可夫斯基第一個提出：只有多級火箭可以達到很高的速度，實現宇宙航行。1903年他提出火箭公式：v為終速,vP噴氣速度,M0為原始質量,M為所剩質量。多級火箭接力辦法：在火箭垂直發(fā)射時，讓最下面一級先工作，完成任務后脫離，接著啟動上面一級，進一步提高速度。第15頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二四、現代火箭技術的誕生19世紀末20世紀初，隨著科學技術的進步，近代火箭技術和航天飛行發(fā)展起來，先驅者的代表人物有前蘇聯的齊奧爾科夫斯基，美國人戈達德和德國奧伯特。第16頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“火箭之父”——齊奧爾科夫斯基

俄國人齊奧爾科夫斯基(1857～1935)，是世界上公認的宇宙航行理論奠基人，在他的一生中，對宇宙航行的所有基本問題都從理論上進行了研究，并得出了正確的結論。

1883年，他就在《外層空間》一書中，發(fā)展了反作用推進理論，第一個從理論上證明，火箭能在空間真空環(huán)境工作。1903年，他發(fā)表了《利用噴氣工具研究宇宙空間》的論文，推導出發(fā)射火箭運動必須遵循的“齊奧爾科夫斯基公式”。他還提出了多級火箭構造設想，指出了液體火箭是最合適的運載工具。第17頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“火箭實驗創(chuàng)始者”--羅伯特·戈達德1909年開始進行火箭動力學方面的理論研究，三年后點燃了一枚放在真空玻璃容器內的固體燃料火箭，證明火箭在真空中能夠工作。

他從1920年開始研究液體火箭，1926年3月16日在馬薩諸塞州沃德農場成功發(fā)射了世界上第一枚液體火箭。第18頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二航天之路的先驅——赫爾曼·奧伯特

德國火箭專家，現代航天學奠基人之一。1894年6月25日生于羅馬尼亞赫爾曼施塔特。于1938年在維也納工程軍院從事火箭研究，后又在德累斯頓大學研制液體火箭的燃料泵，但他的主要興趣在固體火箭方面。1940年加入德國籍，1941年到佩內明德研究中心參與V-2火箭的研制工作。

他的貢獻主要在理論方面，他的經典著作《飛往星際空間的火箭》于1923年出版。1929年經過修改和充實改名《通向航天之路》。第19頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二五、現代火箭技術的發(fā)展1942年10月發(fā)射成功V-2火箭（A4型），飛行高度85公里，飛行距離190公里。V-2火箭的發(fā)射成功，把航天先驅者的理論變成現實，是現代火箭技術發(fā)展史的重要一頁。1945年5月，第二次世界大戰(zhàn)德國戰(zhàn)敗，前蘇聯俘虜部分德國火箭技術人員，繳獲了幾枚V-2火箭和有關技術資料。在此基礎上，1947年前蘇聯仿制V-2火箭成功。1948年自行設計了P-1火箭，1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，經過改裝的P-7于1957年10月4日，發(fā)射成功世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，從而揭開了現代火箭技術新的一頁。前蘇聯由于發(fā)射多種航天器的需要，先后研制成功“東方”號、“聯盟”號、“宇宙”號、“質子”號、“能源”號等多種型號的運載火箭，可將100多噸的有效載荷送入近地軌道。

第20頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二五、現代火箭技術的發(fā)展二戰(zhàn)后，美國俘虜了以馮·布勞恩為首的德國火箭專家，繳獲了100余枚V-2火箭。美國陸軍在布勞恩的幫助下于1945年發(fā)射了V-2火箭，1949年開始研究“紅石”彈道導彈，1954年制定人造衛(wèi)星計劃，1958年2月1日“丘比特”C火箭成功發(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星，美國為發(fā)射多種航天器的需要，先后研制成功“先鋒”號、“丘諾”號、“偵察兵”號、“大力神”號和“土星”號等運載火箭。中國于1960年11月5日第一枚近程火箭發(fā)射試驗成功。我國有“長征”號（CZ）系列運載火箭。1990年4月7日，中國CZ-3運載火箭發(fā)射成功美國制造的“亞洲一號”衛(wèi)星。長征火箭成功地進入了國際商業(yè)發(fā)射衛(wèi)星的行列，至今已將27顆外國衛(wèi)星發(fā)射上天。第21頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二

導彈之父-馮·布勞恩及V-2火箭生于1912年，德國貴族后裔。受德國科學家赫爾曼·奧博特影響，專注于火箭制造。第二次世界大戰(zhàn)期間，主持V-2工程，1942年10月3日，V-2試驗成功，年底定型投產，共制造了6000枚V-2，其中4300枚用于襲擊英國和荷蘭。V-2在工程技術上實現了宇航先驅的技術設想，對現代大型火箭的發(fā)展起了承上啟下的作用，成為航天發(fā)展史上一個重要的里程碑。

第22頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二

導彈之父-馮·布勞恩及V-2火箭第二次世界大戰(zhàn)以后，馮·布勞恩作為“頭腦財富”來到美國。1956年，任美國陸軍導彈局發(fā)展處處長。他先后研制成“紅石”、“丘比特”、“潘興式”導彈。其中“丘比特”C型火箭，是美國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功的關鍵保障。1970年，布勞恩任美國國家航空和航天局主管計劃的副局長，并兼任馬歇爾航天中心主任。在兩年任期內，布勞恩完成了航天飛機的初步設計，及今后10年的研究規(guī)劃。1977年6月16日與世長辭。

第23頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二世界上第一個航天運載火箭系列“東方號”系列火箭是世界上第一個航天運載火箭系列。包括“衛(wèi)星號”、“月球號”、“東方號”、“上升號”、“閃電號”、“聯盟號”、“進步號”等型號，后四種火箭又構成“聯盟號”子系列火箭。第24頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“質子號”系列運載火箭“質子號”系列運載火箭是前蘇聯專為航天任務設計的大型運載器。在“能源號”重型火箭投入使用以前，該型號是前蘇聯運載能力最大的運載火箭?！百|子號”系列共有三種型號：二級型、三級型和四級型。第25頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“大力神”系列運載火箭“大力神”系列運載火箭由洲際彈道導彈“大力神2”發(fā)展而來。包括“大力神2”、“大力神3”、“大力神34”、“大力神4”、“商業(yè)大力神3”子系列火箭。

第26頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二中國“長征”系列火箭中國自1956年開始展開現代火箭的研制工作。1964年6月29日，中國自行設計研制的中程火箭試飛成功之后，即著手研制多級火箭。經過了五年的艱苦努力,1970年4月24日“長征1號”運載火箭誕生,首次發(fā)射“東方紅1號”衛(wèi)星成功。中國航天技術邁出了重要的一步。現在,“長征”系列火箭已經走向世界,享譽全球，在國際發(fā)射市場占有重要一席。第27頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第3節(jié)航天器技術航天器(亦稱空間飛行器、太空飛行器)：在空間各種軌道上運行工作的人造天體的總稱；飛向宇宙空間或在宇宙空間飛行的所有裝置的統(tǒng)稱。航天器的分類1.按原理分：近地軌道宇宙飛行器

——環(huán)繞地球運動行星際宇宙飛行器

——飛離地球引力場

在行星際空間運行第28頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二我國1970年發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”2.按應用分：無人航天器載人航天器衛(wèi)星式，登月式人造衛(wèi)星(繞地運行)

空間探測器載人飛船空間站航天飛機

科學衛(wèi)星應用衛(wèi)星技術試驗衛(wèi)星通信、氣象偵查、導航地測等探月球探行星位于地球赤道上空35786公里處的地球靜止軌道通信衛(wèi)星我國1984年4月8日發(fā)射的第一顆靜止軌道通信衛(wèi)星“東方紅二號”第29頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二航天器內部系統(tǒng)簡介航天器的設計要求標準化和星體結構的積木化可根據不同任務的需要，換裝不同科研或應用方面的有效載荷。既有利于衛(wèi)星的總裝和測試，又便于利用航天飛機對衛(wèi)星進行空中維修和更新。航天器分成兩個艙：

標準化公用艙（保障系統(tǒng)）

專用設備艙（專用系統(tǒng)）具有電源、推進、姿控、通信與數據處理等多種基本功能第30頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二

航天器基本上是無動力的，依靠運載火箭，通常為第二級火箭提供的初速來運動。運載火箭在燃料耗盡后就自動分離，向地球下落；航天器或者進入繞地球軌道，或者在給以一定動量情況下，繼續(xù)飛向太空目的地。航天器現階段采用的三種電源

(帶動所攜帶的各種設備)

太陽能電池

(多用于不載人的航天器)化學能電池(載人航天器上通常用燃料電池,有時則為燃料電池與太陽電池的組合)核能電池

(美國的深空探測器“先驅者”號和“旅行者”號用了小型的核反應堆提供電源)第31頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二1957年第一顆人造衛(wèi)星（1）人造衛(wèi)星1970年第一個觀測X射線的小型天文衛(wèi)星──美國的“自由號”進入巡天軌道法國監(jiān)視雷達發(fā)現數十顆身份不明人造衛(wèi)星各種宇航器簡介第32頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（1）人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星的概念始于1870年。人造地球衛(wèi)星是在環(huán)繞地球的空間軌道上運行的無人飛行器。其運動服從開普勒行星運動定律，其軌道一般是以地心為焦點的橢圓，特殊情況下是以地心為中心的圓。它離地面的高度根據用途而定，從幾百公里到幾萬公里不等，一般不低于200公里。按離地球的距離分為：低軌道（500千米以下）；中軌道（600-2000千米）；高軌道（2000千米以上）。人造衛(wèi)星是發(fā)射數量最多的一種航天器，占全部航天器的90％左右，在科學、軍事和國民經濟各個方面都獲得了極其廣泛的應用。第33頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（1）人造衛(wèi)星按用途分類科學衛(wèi)星技術試驗衛(wèi)星：新技術試驗或為應用衛(wèi)星進行試驗應用衛(wèi)星空間物理探測衛(wèi)星天文衛(wèi)星科學實驗衛(wèi)星無線電中繼類，如通信、海事、廣播衛(wèi)星。對地觀測平臺類，如氣象、資源探測、偵察衛(wèi)星。導航定位基準類，如導航衛(wèi)星，測地衛(wèi)星。第34頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第一顆人造衛(wèi)星前蘇聯于1957年10月4日發(fā)射的“伴侶一號”人造地球衛(wèi)星，是世界上第一顆在地球軌道運行的人造衛(wèi)星，開辟了人類的空間時代。這顆衛(wèi)星在天空中運行了92天，繞地球約1400圈，行程6000萬公里，于1958年1月4日隕落。為了紀念人類進入宇宙空間的偉大時刻，蘇聯在莫斯科列寧山上建立了一座紀念碑，碑頂安置著這個人造天體的復制品。第35頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二各國第一顆衛(wèi)星比較第36頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”1號中國是第五個能獨立發(fā)射衛(wèi)星的國家。1970年4月24日，我國用自制“長征—1”運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星——“東方紅”1號，它標志著我國在征服太空的道路上邁出了巨大的一步，并躋身于世界航天先進國家之林。衛(wèi)星用20.009MHz的頻率向全世界播送《東方紅》樂曲。第37頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（2）探測器

研制和發(fā)射行星際探測器的主要目的：

對月球及太陽系內各行星進行系統(tǒng)考察與研究行星際探測器主要采用三種飛行方法：從目的星附近飛過，近距離觀測；繞目的星運轉，成為目的星的衛(wèi)星，長期反復觀測；穿過目的星周圍大氣層，在目的星上著陸（分硬著陸和軟著陸），實地考察或將樣品送回地球研究。第38頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二太陽，八大行星，小行星，衛(wèi)星，彗星等天體系統(tǒng)。太陽系由哪些天體系統(tǒng)構成第39頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二美國1962-1974年間發(fā)射的探測金星的“水手”號系列1號2號5號10號第40頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二2007.9.14日本發(fā)射的“月亮女神”(SELENE)號月球探測器環(huán)繞月球飛行的“月球勘探者”探測器歐洲宇航局2004年11月16日發(fā)射的“智能１號(SMART-1)”號探測器第41頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二2007年發(fā)射的嫦娥一號系列圖第42頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二2006.9.29~10.6美國宇航局的火星探測器火星偵察軌道器MRO歐洲航天局2006年13日宣布，“火星快車”探測器(MARSIS)最新發(fā)現，在火星北半球低地和平原下，埋藏著很多直徑在130公里至470公里之間的巨大撞擊坑。第43頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二美國國家航空航天局、歐洲航天局和意大利航天局聯合研制的卡西尼—惠更斯號于北京時間2004年7月1日12時12分順利進入環(huán)繞土星轉動的軌道，開始對土星大氣、光環(huán)和衛(wèi)星進行歷時4年的科學考察。也是進入土星軌道的第一艘人造飛船。第44頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二載人航天人類駕駛和乘坐航天器從事探測、試驗、研究和生產的往返飛行活動。載人航天器的分類①天地往返運輸機—載人飛船，航天飛機。②空間站第45頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二載人航天器需要配備維持生命的系統(tǒng)和返回設備,需要精確的對接技術。載人研究經過三個階段：第一，把人送入地球軌道并安全返回；第二，發(fā)展載人空間基本技術，如軌道機動飛行、交匯、對接以及考察宇航員出艙活動能力等；第三，發(fā)展小型實驗性空間站，進一步考察人在長期空間條件下的生活和工作能力。

載人航天第46頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（3）載人宇宙飛船載人宇宙飛船是一種天地往返運輸器，也是載人航天器中最小的一種。每艘飛船只能使用一次，在太空一般可單獨飛行數天到十余天，它也能作為往返于地面與太空站、地面與月球及地面與行星之間的"渡船"，還可與空間站或其他航天器對接后聯合飛行。1961年4月12日，蘇聯航天員加加林乘坐“東方號”載人宇宙飛船升空，成為世界航天第一人，開創(chuàng)了載人骯天的新紀元。此舉不僅使加加林名揚四海，宇宙飛船也因此蜚聲全球。從那時起至今，人類已發(fā)射了大量多種宇宙飛船。

第47頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二太空旅行的第一人：加加林

“東方”號宇宙飛船于1961年4月12日莫斯科時間上午9時零7分發(fā)射，在最大高度為301公里的軌道上繞地球一周，歷時1小時48分鐘，于上午10時55分降落在原蘇聯境內。這次飛行之后，加加林的名字在全球家喻戶曉。加加林也因此榮獲列寧勛章并被授予“蘇聯英雄”和“蘇聯宇航員”稱號。1968年3月27日，在一次例行訓練飛行中，因一架雙座噴氣式飛機墜毀而罹難。第48頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二太空行走第一人：列昂諾夫

1965年3月18日，蘇聯宇航員列昂諾夫乘“上升2”號飛船進入太空飛行，在艙外活動24分鐘，系安全帶離開飛船達5米，完成了人類太空史上的壯舉——太空行走，成為世界上第一位在太空行走的人。為表彰列昂諾夫在開發(fā)宇宙空間方面建立的功勛，蘇聯科學院授予他齊奧爾科夫斯基金質獎章1枚，國際航空聯合會授予他“宇宙”金質獎章2枚。月球背面一環(huán)形山以其名字命名。第49頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二阿波羅載人登月工程

阿波羅載人登月工程是NASA（美國國家航空航天局）在二十世紀六七十年代組織實施的載人登月工程，或稱“阿波羅計劃”。阿波羅計劃采用月球軌道交會法，用強大的“土星5號”運載火箭把50噸重的航天器送入月球軌道。航天器本身裝有較小的火箭發(fā)動機，當它接近月球時，能使航天器減速進入繞月軌道。而且，航天器的一部分——裝有火箭發(fā)動機的登月艙能脫離航天器，載著宇航員登上月球，并返回繞月軌道與阿波羅航天器結合。工程開始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功結束，歷時約11年，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業(yè)、200多所大學和80多個科研機構，總人數超過30萬人。

第50頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第一位踏上月球的宇航員：阿姆斯特朗1969年7月16日，阿姆斯特朗同小奧爾德林、科林斯一起乘“阿波羅11號”飛船飛向月球。4天后于美國東部夏令時下午4時18分，由他手控操縱“鷹”號登月艙在寧靜的海西南緣附近的平坦地帶著陸。7月20日美國東部夏令時下午10時56分，阿姆斯特朗從“鷹”號登月艙走下來，踏上積滿塵土的月球表面，并說“對一個人來說，這只是一小步，但對全人類來說，這卻是巨大的一步”。第51頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二登月照片第52頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（4）航天飛機航天飛機是可以重復使用的、往返于地球表面和近地軌道之間運送人員和貨物的飛行器。它在軌道上運行時，可在機載有效載荷和乘員的配合下完成多種任務。航天飛機通常設計成火箭推進的飛機，返回地面時能像滑翔飛機或飛機那樣下滑和著陸。航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的工具，它的出現是航天技術發(fā)展的一次飛躍，是航天史上的一個重要里程碑，代表了載人航天器的發(fā)展方向。到目前為止，世界上真正投入使用的航天飛機只有美國航天

飛機一種。第53頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二美國航天飛機發(fā)展史第一架航天飛機：哥倫比亞號第二架航天飛機：挑戰(zhàn)者號第三架航天飛機：發(fā)現號第四架航天飛機：亞特蘭蒂斯號第五架航天飛機：奮進號哥倫比亞號1986年1月18日挑戰(zhàn)者爆炸發(fā)現號亞特蘭蒂斯號第54頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二人類太空探索事故回放1960年10月24日，前蘇聯拜科努爾航天中心火箭發(fā)射爆炸事故造成地面100多人死亡；1967年1月27日，美國3名宇航員在“阿波羅－1”號模擬發(fā)射過程中因起火而喪生；1967年4月23日，蘇聯宇航員弗拉基米爾·科馬羅夫駕駛的宇宙飛船在降落時墜毀；1971年6月29日，3名蘇聯宇航員在結束24天太空旅行返回地面時因缺氧窒息而死；1980年3月18日，蘇聯普列謝茨克航天發(fā)射場火箭發(fā)射爆炸導致地面50名技術人員喪生；1986年1月28日，美國“挑戰(zhàn)者”號在空中爆炸，7名宇航員全部遇難。2003年2月1日，美國“哥倫比亞”號航天飛機失事，7名宇航員罹難。第55頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（5）空間站空間站是一種在近地軌道長時間運行，可供多名航天員在其中生活工作和巡訪的載人航天器?？臻g站的主要任務：研究人對空間環(huán)境的適應能力控測天體、觀察地球、試制新材料和進行生物學試驗等空間站的主體結構：生活艙工作艙(儀器設備艙)：宇航員進行各種研究的場所服務艙：承裝動力和能源系統(tǒng)對接艙：空間站的?？看a頭，宇宙飛船和航天飛機等空間飛行器通過對接艙與空間站實現停靠，以便進行人員輪換，物資供應和廢物處理等。到目前為止，全世界已發(fā)射了9個空間站。前蘇聯禮炮號空間站，美國天空實驗室，前蘇聯和平號空間站等。第56頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第一座空間站——禮炮1號前蘇聯1971年4月19日發(fā)射了第一座空間站禮炮1號，從此載人太空飛行進入一個新的階段。禮炮1號空間站由軌道艙，服務艙和對接艙組成，呈不規(guī)則的圓柱形，總長約12.5米，最大直徑4米，總重約18.5噸。它在約200多千米高的軌道上運行，站上裝有各種試驗設備，照像攝影設備和科學實驗設備。第57頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二國際空間站1993年11月1日，美國航空航天局與俄羅斯宇航局簽署協(xié)議，決定在和平號軌道站的基礎上建造一座國際空間站，命名為阿爾法?？臻g站以美國、俄羅斯為首，包括加拿大、日本、巴西和歐空局（11個國家）共16個國家參與研制。其設計壽命為10-15年，總質量約423噸、長108米、寬（含翼展）88米，運行軌道高度為397千米，載人艙內大氣壓與地表面相同，可載6人。第58頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二多艘神舟號飛船對接組成的小型空間站想象圖前蘇聯的“和平”號空間站美國的“天空實驗室”空間站第59頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二國際空間站建成后的外觀國際空間站近影第60頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第4節(jié)

發(fā)射與測控技術

航天基地的任務：發(fā)射航天器、控制飛行過程、回收返回的航天器。

航天基地由航天發(fā)射場和航天測控網組成。

航天發(fā)射場為發(fā)射航天器的特定區(qū)域。

航天測控網是航天測控系統(tǒng)的地面部分，是地面對航天器進行跟蹤、遙控和保持通信聯系。高精系統(tǒng)支持探月"嫦娥一號"與地面的聯系第61頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二第5節(jié)我國航天科技的偉大成就（一）運載火箭我國長征系列運載火箭四個體系：長征1號和長征2號是二級或二級半液體火箭，用于發(fā)射近軌道的航天器（人造地球衛(wèi)星或飛船）。長征3號是三級或三級半液體火箭，它們是用于發(fā)射地球同步軌道的人造地球衛(wèi)星（嫦娥工程用長征-3甲火箭）。長征4號是多用途的三級液體火箭，當前主要用于發(fā)射風云號氣象衛(wèi)星。第62頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（二）人造地球衛(wèi)星第一顆人造地球衛(wèi)星：1970年4月24日，中國第一顆人造地球衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，在太空晝夜不停地向全球播放“東方紅”樂曲和遙測信號，向全世界宣布中國已進入宇宙空間。目前，我國已初步形成了返回式遙感衛(wèi)星系列、“東方紅”通信廣播衛(wèi)星系列、“風云”氣象衛(wèi)星系列、“實踐”科學探測與技術試驗衛(wèi)星系列、地球資源衛(wèi)星系列、北斗星導航衛(wèi)星系列等六大衛(wèi)星系列。到2007年1月，我國已成功發(fā)射了

近百顆衛(wèi)星、其中有27顆國外衛(wèi)星。第63頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（三）“神舟”飛船

1、探索“神舟”一號飛船于1999年11月20日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。飛船返回艙于次日在內蒙古自治區(qū)中部地區(qū)成功著陸。神舟一號在長征-2F捆綁式火箭的基礎上改進研制的長征2號F載人航天火箭。這是中國載人航天計劃中發(fā)射的第一艘無人實驗飛船?！吧裰邸倍栵w船于2001年1月10日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，在軌飛行7天后成功返回地面。神舟二號進行了一系列的空間材料,空間天文和空間生物等實驗。第64頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（三）“神舟”飛船

1、探索“神舟”三號飛船于2002年3月25日發(fā)射。飛船搭載了人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人，能夠定量模擬航天員呼吸和血液循環(huán)的重要生理活動參數。“神舟”三號軌道艙在太空留軌運行180多天，成功進行了一系列空間科學實驗。“神舟”四號飛船于2002年12月30日成功發(fā)射，在完成預定空間科學和技術實驗任務后，于2003年1月5日在內蒙古中部地區(qū)準確著陸。這艘飛船除沒有載人外，技術狀態(tài)與載人飛船完全一致，飛行中先后進行了對地觀測、材料科學、生命科學實驗及空間天文和空間環(huán)境探測等。

第65頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（三）“神舟”飛船2、“神五”圓夢

“神舟”五號飛船于2003年10月15日9時50分發(fā)射，在繞地球飛行14圈、圓滿完成各項科研任務后，于10月16日6時23分在內蒙古主著陸場成功著陸。這是我國完全靠自己力量完成的首次載人航天飛行，創(chuàng)造了我國航天史上的英雄壯舉，實現了中華民族千年的飛天夢想。使中國成為第三個能發(fā)射載人飛船的國家，也實現了中華民族的飛天夢想。

中國首位航天員—楊利偉第66頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“神舟”5號升空的重大意義“神5”升空是我國綜合國力強大的標志，它將大大提高了我國的國際地位；“神5”升空大大增長了中國人的志氣，將會進一步促進我國經濟的持續(xù)發(fā)展；“神5”升空展示了我國科學工作者的風貌，將會大大促進我國科學技術的發(fā)展；“神5”升空增強了我國的國防力量。第67頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（三）“神舟”飛船

3.發(fā)展的“神六”

“神舟”六號飛船于2005年10月12日9時在酒泉航天發(fā)射中心發(fā)射升空，費俊龍和聶海勝兩名中國宇航員被送入太空。第一次進行2人，第一次進入軌道艙，第一次對地球進行污染檢查，第一次在太空完成壓力服穿脫實驗。意義：為中國創(chuàng)造多個第一。

“神六”英雄第68頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（三）“神舟”飛船

3.超越的“神七”

“神七”于2008年9月25日成功升空，翟志剛、劉伯明、景海鵬三名中國宇航員被送入太空。主要任務是出艙活動開展空間對地觀測、空間科學及技術實驗，同時為今后有人參與的空間科學與技術實驗打下基礎。翟志剛在太空行走十幾分鐘。標志著中國科技進入世界前三，對經濟和社會帶來重大影響。

“神七”英雄第69頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二（四）中國的嫦娥奔月計劃1.嫦娥奔月計劃：整個探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段：一期繞月工程，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。二期工程，2007年至2010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。三期工程，2011至2020年，目標是月面巡視勘察與采樣返回。第70頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二我國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號發(fā)射2007年10月24日18時05分，搭載著我國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號的長征三號甲運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心三號塔架點火發(fā)射。24日18時29分，嫦娥一號衛(wèi)星準確入軌，此次發(fā)射圓滿成功。衛(wèi)星的太陽帆板展開正常，定向天線已展開到位。第71頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二我國衛(wèi)星繞月探測線路圖第72頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“嫦娥一號”衛(wèi)星“嫦娥一號”探月衛(wèi)星，選用的科學探測儀器有6套24件，包括CCD立體相機、激光高度計、成像光譜儀、伽馬/X射線譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器和低能離子探測器等，這些設備在中國都屬首次使用，有的是世界首創(chuàng)。第73頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“嫦娥一號”運載系統(tǒng)承擔中國首顆月球探測衛(wèi)星嫦娥一號發(fā)射任務的，是成功發(fā)射上百次，被授予“金牌火箭”稱號的長征3號甲運載火箭。為滿足探月衛(wèi)星的特殊要求，長征3號甲火箭控制系統(tǒng)增加了單機和線路備份，確保飛行過程中不出現任何偏差，萬無一失。第74頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“嫦娥一號”發(fā)射場系統(tǒng)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心在我國“嫦娥工程”中承擔重任，負責發(fā)射第一顆月球探測衛(wèi)星。號稱“月城”的西昌被譽為“中國航天城”、“東方休斯敦”，發(fā)射場地選擇在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，是中國目前對外開放中規(guī)模最大、設備技術最先進、承攬外星發(fā)射任務最多的新型航天器發(fā)射場。第75頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“嫦娥一號”測控系統(tǒng)

我國航天器測控系統(tǒng)目前已發(fā)展到可從容應對幾十個乃至上百個航天器的測控管理，并已形成了以西安衛(wèi)星測控中心為中樞，以十多個固定臺站、活動測控站和遠望號測量船為骨干的現代化綜合測控網。嫦娥一號衛(wèi)星的測控系統(tǒng)以中國現有的S頻段航天測控網為主，輔以甚長基線干涉儀天文測量系統(tǒng)組成，有4個天線交叉干涉，對近40萬千米遠的嫦娥1號進行測控。第76頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二“嫦娥一號”地面應用系統(tǒng)地面應用系統(tǒng)包括月球探測衛(wèi)星運行管理中心、數據接收中心以及科學數據處理和研究中心三個部分。主要任務是衛(wèi)星在軌運行期間科學探測業(yè)務管理、數據接收與處理、科學研究與普及。地面應用系統(tǒng)由五個分系統(tǒng)組成，即運行管理分系統(tǒng)、數據接收分系統(tǒng)、數據預處理分系統(tǒng)、科學研究與應用分系統(tǒng)和數據管理分系統(tǒng)。我國繞月探測工程地面應用系統(tǒng)的總部設在中國科學院國家天文臺。第77頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二繞月探測工程完成的科學目標一、獲取月球表面三維立體影像，精細劃分月球表面的基本構造和地貌單元，進行月球表面撞擊坑形態(tài)、大小、分布、密度等的研究，為類地行星表面年齡的劃分和早期演化歷史研究提供基本數據，并為月面軟著陸區(qū)選址和月球基地位置優(yōu)選提供基礎資料等。二、分析月球表面有用元素含量和物質類型的分布特點，主要是勘察月球表面有開發(fā)利用價值的鈦、鐵等14種元素的含量和分布，繪制各元素的全月球分布圖，月球巖石、礦物和地質學專題圖等，發(fā)現各元素在月表的富集區(qū)，評估月球礦產資源的開發(fā)利用前景等。第78頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二繞月探測工程完成的科學目標三、探測月壤厚度，即利用微波輻射技術，獲取月球表面月壤的厚度數據，從而得到月球表面年齡及其分布，并在此基礎上，估算核聚變發(fā)電燃料氦-3的含量、資源分布及資源量等。四、探測地球至月亮的空間環(huán)境。月球與地球平均距離為38萬公里，處于地球磁場空間的遠磁尾區(qū)域，衛(wèi)星在此區(qū)域可探測太陽宇宙線高能粒子和太陽風等離子體，研究太陽風和月球以及地球磁場磁尾與月球的相互作用。

第79頁，共88頁，2023年，2月20日，星期二探月工程的意義月球探測是國際公認的深空探測的起點，它將填補中國在月球及行星探測方面的空白，中國改變航天領域的落后局面，趕上國際先進水平提供了良好的機遇。月球探測工程是一項多學科、高科技集成的系統(tǒng)工程，實施這樣的戰(zhàn)略工程，將推進航天工程系統(tǒng)集成、深空測控通信、新型運載火箭和航天發(fā)射等航天技術實現跨越式發(fā)展，從而保持中國進入空間能力的不