《军事理论空间技术》PPT课件.ppt

空 间 技 术（航天技术）,内容：,第一部分 概 述 一、空间技术的发展概况 二、航天器的定义和种类 三、航天器环绕地球运行的基本条件 四、航天器的发射 五、人造卫星的运行轨道 六、人造卫星的基本组成 第二部分 军 用 航 天 器 一、军用卫星 二、宇宙飞船 三、航天站 四、航天飞机,第一部分 概 述 一、空间技术（航天技术）的发展概况,空间技术通过将无人或载人航天器送入太空，达到开发和利用太空目的的综合性工程技术。 1、至今，成功发射的航天器有： 1)人造地球卫星 2)宇宙飞船 3)空间站 4)航天飞机 5)深空（含月球）探测器 深空探测器简介：,航空稠密大气层以内的航行。 航天稠密大气层以外、太阳系以内的航行。 航宇飞出太阳系到恒星际无限宇宙的航行。,2011年底前人类对太阳系行星部分重要探测情况记录,月球探测至2009年底，全世界共56次成功发射无人月球探测器以及美国发射的6艘载人登月飞船。 月球探测器中，美国发射成功25次，苏联发射成功25次。第一个对月球表面进行探测的探测器是苏联于1959年1月发射的“月球-2号”探测器。还有6次分别是： 日本于1990年1月发射了“飞天”号掠月探测科学卫星，又于2007.9.14成功发射了“月亮女神”绕月探测器。 2003.9.27，欧空局发射成功“灵巧-1”号月球探测器。2006.9.3，该探测器以小角度成功撞月。 中国于2007.10.24成功发射了“嫦娥一号”月球探测器，2009.3.1成功撞月。（2010.10.1成功发射了“嫦娥二号”月球探测器） 印度“月船一号”月球探测器2008.10.22成功发射。 美国于2009.6.18一次成功发射两颗月球探测器。（2011.9.10又一次成功发射两颗月球探测器）,2、自主发射卫星的国家,二、航天器的定义和种类 1、定义：航天器是在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学规律运行的各类人造飞行器的统称。,不载人 航天器,载 人 航天器,空间站,登月载人飞船,卫星式载人飞船,人造地 球卫星,科 学 卫 星,行星、星际探测器,民用卫星,技术试验卫星,军用卫星,应 用 卫 星,载 人 飞 船,月球探测器,空 间 探测器,航天飞机,航 天 器,2、种类：,不载人飞船（空间平台）,三、航天器环绕地球运行的基本条件 （一）速度条件,（第一宇宙速度，又称环绕速度）,（第二宇宙速度，又称脱离速度）,（1）,（2）,（3）,（第三宇宙速度，又称逃逸速度）,V316.8km/s,V211.2km/s,V17.9km/s,因此，航天器环绕地球运行的条件是： 一是具有足够大的速度（）； 二是具有足够的高度（大于120km）。,轨道高度与卫星生存时间的关系： H=120km-约2天； H=150km-7-12天； H=350km-约1年。,式中，V火箭加速终了时的速度； C火箭推进剂喷气速度； M（1）火箭开始飞行时的质量； M（2）火箭加速终了时的质量； M(1)/M(2)火箭质量比.,四、航天器的发射 （一） 多级火箭运载,齐奥尔科夫斯基公式（简称齐氏公式） ：,火箭依靠发动机喷射工作介质，产生巨大反作用力向前推进的飞行器。,有：化学火箭 固体火箭 液体火箭 固液混合型火箭 核火箭 电火箭 如：太阳能离子发动机（欧空局2003年9月27日发射的欧洲首枚月球探测器“SMART-1”首次长时间使用）。,我国长征系列运载火箭和发射场简介：,2011年9月29日成功发射“天宫一号”的入轨精度,新一代运载火箭“长征-5”： 一个系列，两种发动机，三个模块。达到“通用化，组合化，系列化”。,长征系列运载火箭发射的成功率（至2012年底）：（174-8）17495.4%,我国现有三大航天发射场： 1、酒泉卫星发射中心始建于1958年，其发射区域在甘肃酒泉市东北，北纬40.6。用于发射较大倾角的航天器。“神舟”飞船从这里起飞。 2、太原卫星发射中心始建于1966年，其发射区位于山西太原市西北，北纬37.5。用于发射太阳同步轨道卫星。 3、西昌卫星发射中心始建于1970年，其发射区位于四川西昌市西北的冕宁县境内，北纬28.1。现用于发射地球同步轨道卫星，未来与海南发射场互补。 海南航天发射场2009.9.14动工，拟于2013年建成。 1）海南发射场距赤道最近(北纬19.4)。发射场的纬度越低，发射火箭的成本越低。 2）飞行航区更安全海南四面环海。 3）方便大型火箭运输从海上运输，不受火箭高度、大小等的限制。,（二）航天飞机运载 航天飞机能重复使用，可以在太空与地球之间来回往返的航天器。 1、美国的航天飞机,美国航天飞机,美国航天飞机由三大件组成： 轨道器：自重70t，价12亿美元，可重复使用100次。 外燃料箱：自重35t，价0.2亿美元，装液氢、液氧730t。 两枚固体燃料助推火箭：各装500t推进剂，可重复使用20次。,美国先后有六架航天飞机：“哥伦比亚”号（1981.4.12首航成功；2003.2.1返回途中解体坠毁）、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号、“企业”号、“挑战者”号（1986.1.28失事坠毁）、“奋进”号（代替“挑战者”号）。,2、苏联的航天飞机 1988年11月15日苏联成 功发射了“暴风雪”号航天飞 机。 它也由三部分组成： 轨道器、“能源”号火箭、4枚液体火箭助推器。,苏联的航天飞机,苏联航天飞机的轨道器,（三）地球卫星的发射轨道 与弹道式导弹弹道的主动段不同，卫星的发射轨道（发射点和入轨点之间的轨道）分为：,主动段(AB)、 自由段(BC)、 加速段(CD)。,五、人造地球卫星的运行轨道 （一）轨道参数 1、入轨点卫星在轨道上开始运行的那一点。 2、卫星高度（H）卫星到地球表面的距离。 近地点轨道离地面最近的位置；近地点高度。 远地点轨道离地面最远的位置；远地点高度。,近地点高度,3、运行周期（T） 卫星沿轨道绕地球飞行一圈的时间。 当120kmH1,000km时，,T84.4+,（圆轨道） （椭圆轨道）,4、轨道倾角（I） 卫星轨道平面和地球赤道平面之间的夹角。 赤道轨道：I=0o 极地（轨）轨道：I=90o 倾斜 顺行轨道： 0oI90o ； V卫与V地自一致 轨道 逆行轨道 90oI180o ； V卫与V地自相反,（二）地球同步轨道（对地静止轨道） 特点： 卫星高度：35,800km（35,786km） 轨道倾角：00 运行周期：235604（与地球自转周期相等） 运行方向：与地球自转方向相同 用途：可对特定地区进行长时间、不间断观察和通信等。,（三）太阳同步轨道 卫星轨道平面绕地球自转与地球公转方向相同、角速度大小基本一致的卫星轨道。 特点：太阳光与卫星轨道平面之间的夹角始终保持不变。 选择合适的运行周期，沿太阳同步轨道运行的卫星，在每次经过同一地点上空，能保持同一地方时和同一运动方向，对地进行观测。 附： 太阳同步轨道示意图,图 例 卫星轨道平面 （极轨轨道） （A）位置卫星 轨道平面,B,六、人造卫星的基本组成 结构分系统 专用系统 温控分系统 人造卫星 姿控分系统 通用系统 测控分系统 程控分系统 天线分系统 能源分系统,第二部分 军 用 航 天 器 内容：,一、军事卫星： （一）侦察卫星 （二）通信卫星 （三）导航卫星 （四）气象卫星,（五）测地卫星 （六）拦截卫星 二、宇宙（航天）飞船 三、航天站 四、航天飞机（略）,2004年底全世界及美国、俄罗斯在轨运行的军事卫星,一、军事卫星 （一）侦察卫星 用于获取军事情报的人造卫星。 1、特点：（1）侦察范围广； （2）传递速度快； （3）条件限制小； （4）工作寿命长； （5）生存能力强。,2、情报的传递 （1）直接回收地面冲印加工。分辨率高，速度慢。 （2）无线电传输速度快，分辨率低。 3、侦察卫星的军事运用,40颗,绝密卫星,几十颗,军民两用,90多颗,纯 军 用,447颗,其中美国,850颗,世 界,2007年底在轨运行卫星数,赫鲁晓夫：苏“能够用一次核袭击，就把美国的任何目标、一切工业和行政中心从地球上抹掉”；“美国在战争的第一天就会不存在”；对西德“只要几个小时，全部具有军事意义的基地就会被摧毁”。,苏联和美国的洲际导弹数： 1958年美国中央情报局估计数：至1960年夏，苏联500枚；美国12枚。,1961年9月“发现者”号卫星发现数：苏联14枚；美国40枚。,(3)美国第六代照相侦察卫星KH12的主要性能： (H近=303km；H远=315km；i=57；T=90.56；m=18184kg),1）既可普查，又可详查； 2）既能可见光照相，又能红外照相； 3）采用自适应光学成像技术； 4）详查时，地面分辨率为10cm； 5）装有电子侦察设备； 6）具有极强的机动变轨能力； 7）设计寿命8年。 舆论称KH12为“极限摄像平台”。,4、侦察卫星的分类和用途,（二）通信卫星 用作无线电 通信中继站的人造卫星。 1、卫星通信的优越性： （1）通信距离远； （2）生存能力强； （3）传输质量高； （4）机动性能好；,162.7,（5）通信容量大。 微波1m1mm，频率 300兆300千兆。,（6）成本低，效益高。,地球同步卫星轨道转换示意图,2、地球同步卫星的发射,（三）导航卫星 为地面、海洋、空中和空间用户提供导航、定位服务的人造卫星。 美国导航卫星“导航星全球定位系统”（GPS）。 俄罗斯导航卫星“全球导航卫星系统”（GLONASS）。 欧洲导航卫星“伽利略”导航系统（EGNOS）。 我国导航卫星“北斗导航系统”（BD1和BD2）。,我国“北斗”导航卫星的各种接收机,我国“北斗-1”导航卫星系统,运行中的“北斗-1”导航卫星,我国“北斗-2”导航卫星系统（含5颗静止轨道卫星和30颗中圆轨道卫星）约于2020年建成。,（四）气象卫星 从外层空间对地 球及其大气层进行气象观测 的人造卫星。 我国“风云号”气象卫星：,“风云一号”系列极地轨道； “风云二号”系列静止轨道。 1999年5月10日发射的“风云一号”C星，2000年9月被世界气象卫星组织正式列入世界业务卫星序列。,（五）测地卫星 测定地球的形状和大 小、地球重力场的分布、军事 目标地理位置的人造卫星。,我国“资源”1号卫星（1999.10.14发射）,我国“海洋”1号卫星（2002.5.15）,我国“环境”1号小型雷达卫星,我国“资源”2号卫星（01星2000.9.1发射；03星2004.11.6发射）,2008.5.12汶川大地震，我国15颗卫星参与救灾 1、北斗导航卫星（“BD-1”）：成功为灾区和指挥部建立实时通道，在决策、搜救、医疗等过程中发挥了关键作用。如5/12.22时首批武警官兵用“北斗”用户机发回灾情数据；5/13.19时指挥部发现一支携带“北斗”用户终端的救援部队沿317国道急进，距汶川县城仅40公里等。 2、资源卫星：5/13开始监测，5/14获取灾区图象，发现安县和北川的县郊有大面积滑坡，还发现多处堰塞湖，获得灾区的灾情监测结果等。 3、“北京一号”小卫星：5/14在2小时内完成了震区镇以上居民点的空间分布情况以及路网分布状况的测定等。 4、气象卫星：获得灾区详细的气象条件的变化。 5、通信卫星：紧急开通14个临时电视传输通道等。,“杀手卫星”绕地球飞行两圈后摧毁目标卫星示意图,（六）拦截卫星（反卫星卫星） 用于打击、破坏敌人航天器或使其失效的人造卫星。 已有的反卫星武器：以星炸星（苏）； 以弹击星（美）；以能克星（激光）。,1985年9月13日美国试验反卫星导弹攻击卫星示意图,美国政府2006.11.13发布的国家太空政策宣称：美国“日后会拒绝任何制约美国太空行动的武器控制谈判，并重申有权拒绝任何敌视美国的力量进入外层空间。”“美国在太空享有绝对自由行使权，在必要的情况下，将不予承认敌对国家自由行动的权力。”,拦截卫星可分为四类 ： 自毁式卫星； 攻击性卫星； 俘获式卫星； 功能瘫痪性卫星。,美军F-15战斗机发射ASM-135反卫星导弹,美国未来太空战机的雏形无人航天飞机“X-37B”,1、苏、美、中首次成功发射载人宇宙飞船情况,二、宇宙飞船 活动于外层空间并可返回地面的一种运载工具。,美国飞船结构示意图,2）“双子星座”号,3）“阿波罗”号（见下片）,当今再次登月的主要目的： （1）能源He-3元素在月亮上的存量可供地球发电至少上千年。 （2）科研月亮上无大气、无灰尘、无污染、小重力等有利条件。 （3）深空探测基地月壤中有氧、硅、铝等元素，有冰、阳光等。,世界各国（组织）近期月球和火星探测计划一览表,三、航天站（空间站、轨道站、太空站） 可供多名航天员巡访、长期工作和居住的永久性航天器。 1、 苏、美成功发射的第一个航天站 国家 发 射 时 间 航天站名称 重量（t） 苏 1971.4.19 “礼炮-1”号 17.5 美 1973.5.14 “天空实验室” 82 2、“和平”号空间站（苏） 由核心舱、“量子”1号物理舱、“量子”2号技术舱、“自然”号环境研究舱、“光谱”号遥感舱、“晶体”舱等组成。,“和平”号空间站的基本数据,苏联“和平”号空间站核心舱结构示意图,苏联“和平”号空间站结构示意图,“和平”号空间站取得的重要成就： （1）设计寿命7年，实际寿命15年； （2）共有12个国家、135名宇航员在其上工作、生活； （3）太空行走78次，接待飞船93艘次； （4）创造了宇航员在太空时间最长的记录：俄宇航员波利亚科夫持续飞行437天18小时；俄宇航员阿夫杰耶夫三次升空，累计飞行747天14小时。 （5）接待了28个长期考察组和16个短期考察组，进行了2.2万次科学试验，发明了600多项具有实用价值的新工艺。,3、国际空间站（1998.11- 2011）,我 国 的 航 天 事 业（简介） （一）在世界上处于领先地位的航天技术： 1、卫星回收技术（三）； 2、高能低温燃料火箭技术（三）； 3、一箭多星技术（四）； 4、静止卫星发射技术（五）； 5、卫星测控技术（四）； 6、载人航天技术（三）。 （二）已建成七大卫星系列（至2010年4月，已先后自主研制并发射了98颗卫星、七艘飞船和1个月球探测器）： 1、返回式遥感卫星系列； 2、“东方红”通信广播卫星系列 ； 3、“风云”气象卫星系列 ； 4、“资源”地球资源卫星系列 ； 5、“实践”科