人类对宇宙的新探索

1、1.3 人类对宇宙的新探索教学目标：1 了解宇宙探测、开发、保护的现状，理解宇宙探测的意义。2 了解宇宙资源类型，空间垃圾的产生和清除途径。3 认识保护宇宙环境对开发、利用宇宙环境的重要意义。教学重点、难点：1 宇宙探测的意义。2 保持太空清洁的重要意义。教学过程：一、宇宙探测的发展：1 宇宙探测的重要发展阶段：时间航天技术发展宇宙探测器阶段意 义1957年10月原苏联第一颗人造地球卫星进入太空无人航天器阶段开创了从太空观察、研究地球和整个宇宙的新时代20世纪60年代以来各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空载人航天器阶段实现了在没有地球大气干扰的情况下，人类对月球与大行星的逼近观察和直接

2、取样观测，以及对宇宙空间环境的直接探测，极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的认识2 宇宙探测的意义：1. 进一步了解地球的宇宙环境：大气层外还有磁层，宇宙中还有大量的X射线、R射线。2. 影响和改变着人们的社会生活：军事侦察、空间通信、气象观测，寻找资源、为飞机导航等。3 我国航天事业发展：起步于50年代中期，现在已步入先进国家行列。二、开发宇宙：开发丰富的自然资源1 空间资源：从高空迅速、大量收集地球的各种信息。 利用太空高真空、强辐射和失重等特点进行各种科学实验。2.太阳能资源：地球上最重要的能源，研究最大限度地利用太阳能。3.矿产资源：月岩中有地壳里的全部元素和60种矿藏，还有地球上

3、没有的能源3He，不少小行星富含矿体。宇宙开发活动，从规模、技术、经济投入上都应走国际合作的道路。三、保护宇宙环境： 1.太空垃圾的产生及危害： 工作寿命终止的航天器产生 意外或有意爆炸产生的碎片 航天员仍出飞船舱外的垃圾危害：破坏正在运行、使用的航天器2.办法和措施： 将停止工作的卫星推进到其它轨道上去 用航天飞机把损坏的卫星带回地球课堂练习：阅读下面文字，回答问题：在浩瀚的太空里，和平号绕地球飞行了光辉的13年，接待了26支科学实验队伍，进行了16500次科学实验。但近两年来，它经历了多次漏气、失火；工艺和硬件日益地老化1999年8月28日凌晨5点，和平号轨道空间站结束了它历史上的最后一次

4、科学任务，开始进入无人操作状态。北京时间2001年3月23日14时0分12秒，它成功坠入南太平洋预定区域。人类历史上迄今体积最大、应用技术最先进、设施最完善、太空飞行时间最长的空间站最终告别人类，标志着航天史上一个时代的结束。.对于工作寿命终止了的和平号轨道空间站，还要花巨资将它带回地球的原因是 ，清除和平号的另一种办法是 。.通过和平号轨道空间站，人们可以清楚地了解宇航员在太空、在失重的情况下，人的身体和精神处于什么样的状态，这实际上是开发宇宙资源中的：A.空间资源 B.太阳能资源 C.矿产资源 D.生物资源.世界上第一颗人造地球卫星上天是在 年，短短几十年中，人类对宇宙的认识，已经从空间

5、阶段，进入到了空间 的新阶段。.20世纪60年代，人类已经登上了 球，人类的下一个目标将是登上 星球。参考答案： 减少空间的大件垃圾 将卫星推进到其它轨道上去 A 1957 探索 开发利用 月 火星参考资料：图1.12 原苏联“火星”号探测器发回的火星照片图1.13 “阿波罗” 16号飞船的航天员和月球车 图1.14 “天空实验室”航天站图1.15 中国第一艘载人航天试验飞船“神舟”号这四幅图作为一组图片，说明了人类对宇宙的认识，已经从幻想、初步观察、推理的第一阶段，进入了实质性探测的第二阶段，在这一阶段中，人类不仅认识清楚了地球所处的宇宙环境，还表示出开发宇宙、征服宇宙的信念。因此，在讲解这

6、四幅图时，不仅要向学生叙述人类开发宇宙的历史，更应该着力于对未来的瞻望。人类对宇宙的探索发展经历了三个阶段：第一阶段：人造卫星的诞生。第一颗人造卫星叫东方1号，是1957年10月4日原苏联发射的。这颗人类第一次制造的人造卫星，沿着椭圆轨道飞行，环绕地球1圈需要96分钟。它一边发出“嘀、嘀、嘀”的电波，以便向宇宙空间飞行，揭开了人类探索宇宙新的一页。这颗人造卫星本身呈球形，直径58厘米，是用铝合金制成的，里面安装有电源和无线电发报机，没有安装特殊观测装置，只发射强大的电波，宣告人造卫星上天了。东方1号人造卫星总重量83.6千克。同年11月3日原苏联又发射了东方2号人造卫星。东方2号装有许多观测仪

7、器，用来研究从宇宙射来的宇宙线（在宇宙空间中高速飞行的微粒）和从太阳辐射来的X射线等，另外还载有一只试验狗和测量它的装置。1958年1月31日美国成功地发射了第一颗人造卫星。这颗人造卫星叫探险家1号，总重量14千克。探险家1号虽然很小，但缺装有许多观测仪器，发射高度在2000千米以上，远远超过原苏联的东方1号。在2000千米以上的高度，辐射能急剧增强，探险家1号在研究辐射能方面建立了功勋。随着科学技术的发展，科学家又发射了通讯、气象和导航等应用卫星。三种应用卫星的首发成功，都是由美国完成的，1960年4月1日，发射了第一颗气象卫星泰罗斯1号、第一颗导航卫星子午仪1号；同年8月12日，又发射了第

8、一颗通信卫星回声号。最早的电视转播卫星叫泰罗斯通信卫星，是美国与1962年7月10日发射的。卫星发射到轨道上后，美国和欧洲之间的电视转播马上就成功了。但是，这颗卫星飞越大西洋上空的时间仅数分钟，每次的转播时间都很短。为了彻底解决世界范围内的电视转播问题，美国又成功地发射了“同步卫星”或“静止卫星”，实现了电视转播的全球性。在太阳系中除了金星，距离地球最近的行星就是火星。从1962年11月1日原苏联首次发射火星探测器火星1号开始，美国和原苏联不间断地向火星发射了许多探测器，收集了火星表面的许多科学材料，如火星上的凹陷环行山。火星上的凹陷环行山没有月球上的凹陷环行山那样陡峭，似乎是风化或地震作用的

9、结果。火星上的大气由二氧化碳、氢、氧和臭氧组成，它的大气压至多只有8毫巴，相当于地球大气压的百万分之一以下。两极的极冠面积，夏季和冬季有变化，极冠上覆盖着的“雪”是很清楚的，但究竟是干冰还是冰，还没有搞清楚。火星上有没有生命，还需要再探测。火星上没有氮气，赤道表面温度昼夜变化剧烈，从这两点看，火星上存在生命的可能性很小。图1.12也表示了火星表面是死而寂静的世界。第二阶段：宇宙飞行人造卫星上天以后，美国和原苏联都开始为人类的宇宙飞行做准备。1961年4月12日，原苏联宇航员加加林乘坐东方号飞船，完成了人类历史上第一次宇宙飞行，这是人类历史上永远值得纪念的日子。加加林做了绕地球一圈的宇宙航行。1

10、961年8月6日原苏联宇航员盖而曼季托夫乘坐东方2号宇宙飞船，在宇宙空间环绕地球飞行25小时18分钟，飞行距离70万千米，人类首次完成了从绕地球一圈到飞行一日的宇宙飞行。美国早1962年2月20日发射了第一艘载人宇宙飞船，成功的绕地球飞行两圈，宇航员是约翰格林。第一个进入宇宙飞行的女宇航员是原苏联是捷列斯科娃，她乘坐的东方5号是于1963年6月14日发射的。截至1963年，原苏联共发射了运载1人的东方号宇宙飞船6艘，美国发射了运载1人的水星号宇宙飞船4艘。这是宇宙飞行的第一阶段。第二阶段的宇宙飞行目标是一艘飞船上运载23人，飞行的时间应更长、高度更高，还要从事各种科学实验。1965年3月18日

11、早晨，原苏联发射了上升2号运载2人的宇宙飞船，目的是开始做漫步试验。宇航员列昂诺夫身穿特制密封服，打开飞船的两层门飞向宇宙空间。列昂诺夫依靠5米长的防护绳，在宇宙空间中轻飘飘地浮游着，共做了10分钟的宇宙空间漫步，这是人类历史上第一次宇宙空间漫步，列昂诺夫是第一个步入太空的人。1965年6月，美国初次成功地做了空间漫步。1966年6月，美国又发射了双子星座9号，宇航员萨男完成了两小时的空间漫步。接着美国宇航员又成功地进行了两艘宇宙飞船的会合和对接。20世纪60年代初期，原苏联在宇宙航行方面虽然占据首位，但美国从1965年到1966年由于成功地发射了一系列双子星座飞船，终于超过了原苏联。月球是人

12、类宇宙航行的第一个目标。1959年1月2日原苏联发射了月球1号的月球火箭；1959年10月4日发射的月球3号拍摄了月球背面的照片，1966年2月3日发射的月球9号，成功地完成了历史上的首次软着陆。1966年6月2日，美国的勘测者1号也成功地软着陆于月球上。以后发射的勘测者号还挖掘了月球的土壤，美国科学家对月球土壤分析后说：“对人类行走来说，月面并不过于柔软；对月球飞船的着陆来说，也不过于坚硬。月球的土壤具有粘着力，有一种像潮湿的沙子似的感觉。”1969年7月16日，美国的阿波罗宇宙飞船，载着宇航员阿姆斯特朗（指令长）、柯加林（指令舱驾驶员）和奥而德林（登月舱驾驶员）完成了人类登上月球，进行科学

13、考察的任务。他们经4天6小时的飞行到达月球表面。21日，阿姆斯特朗指令长左脚开始踏上月球大地，他说：“这一步虽小，但对人类而言却是伟大的飞跃。”这时正是月球世界的傍晚，但上空却是一片漆黑，太阳在月球地平线上约10度的西边天空燃烧着，看去，不炼铁炉里的火还炽热。地球则高悬在天穹的中央，比太阳大得多，像兰色有半月一样，放射着光芒。阿姆斯特朗叙述踏上月面第一步的感想时说：“月面是美丽的，就像铺着一层细细的炭粉一样。可以清楚地看到脚印。”他还报告说：“行动不困难，比在地球上做六分之一的重力训练还轻松。”以后阿姆斯特朗与奥而德林在月球朗读了：“1969年7月，行星地球上的人类首次登上月球。我们是全人类的

14、代表，我们为和平而来”的铭文。他们收集了岩石等标本，传递了月面电视，与总统通了电话等等，然后顺利地返回地球，圆满地完成了人类首次登月旅行，为人类历史留下了值得纪念的一天。图1.13就反映了美国阿波罗飞船登上月球进行考察的情景。1969年以后，美国又发射了两艘宇宙飞船去探测火星。第三阶段：宇宙空间站宇宙空间站就是巨大的人造卫星，里面乘坐很多人，可以在里面从事各种研究和宇宙基地工作。如星际飞船可以从宇宙空间站起飞，因为真空中飞行，不必考虑空气阻力，星际飞船就可以制成任意形。再如星际飞船宇航员的训练也可在宇宙空间站中进行。最后宇宙空间站还会对物理学、化学、天文学、生物学等自然科学的一切领域的研究带来

15、巨大的进步。图1.14“天空实验室”航天站表示了宇宙空间站中宇航员的工作情形和研究成果。“天空实验室”航天站是一种大型宇宙飞船空间实验室，美国第一个轨道空间站。“天空实验室”1973年5月14日发射，1979年7月12日坠毁。它的轨道高度430千米，外行呈圆柱形，长35米，直径7米，重约77.5吨。室内分上下两层，上层为工作室，下层为生活室。室内保持与地面相同的温度、气压和通风条件，以便宇航员在室内不穿宇航衣也能工作。任务是考察长期空间飞行对人体心理和生理的影响，观测太阳、彗星和地球资源、空间冶金实验等。同年5月25日、7月28日和11月16日先后三批，每批三名宇航员被送入实验室，分别工作和生

16、活了28天、59天和84天。目前在宇宙空间站工作和生活最多的女宇航员是美国的香农露西德，这位生物化学博士先后经历了5次宇宙飞行，飞行时数达223天。1996年她在美国“和平”号空间站工作和生活了半年之久。她也是迄今参加宇航飞行次数最多的宇航员。有了宇宙空间站人类就可以进一步的探测宇宙、开发宇宙和作行星际旅行了。人类开发宇宙的第一个目标是月球，第二个目标是火星，第三个目标是木星，然后征服太阳系，飞往太阳系的边缘，实现恒星际旅行的梦。在读以上几幅图时，也要向学生介绍失重和宇宙服等知识。人和动物由于地心引力而有重量，当同时受其它惯性力如离心力的作用时，若此力恰好抵销地心引力，就产生失重现象，造成动作

17、失调等表现。进入绕地球飞行轨道后的人造地球卫星便有失重现象发生。对住在地球上的人来说，失重是一种奇妙的境界，无论手脚怎么动，拿什么东西，连一点重的感觉都没有，做什么事都毫不费力。凡是没有紧固住的物品，都会在空中飞舞，如水滴变成许多小水珠在空中自由漂浮着，碰壁时，就像花朵上的露珠附在叶瓣上一样。宇宙服是有两层橡胶布和尼龙布作成的完全封闭的服装。服装的表面涂一层铝箔，这是为了防止热量吸收和散发，并附有供宇航员呼吸所必需的氧气和消除宇航员呼出的二氧化碳气体和汗等装置，保持服装内具有一定的温度（恒温）的装置。服装上有盔行帽，帽上的玻璃能保护眼睛不受强烈阳光的伤害，头盔内还装有与宇宙飞船联系的无线电话。图1.16 空间太阳能发电站设想这幅图告诉大家，人类对宇宙空间各种资源的开发已经提到议事日程之中，太阳能资源的开发处于首要地位。宇宙空间最丰富的能源是取之不尽的太阳能，空间太阳能发电站就是想最大限度地利用太阳能。图中左上方的宽大物体是把太阳能直接转变为电能的装置。这种装置一般是在N型硅单晶的小片上用扩散渗进一薄层硼，以得到PN结，再加上电极而成。当太阳光直射到薄层面上的电极时，两极间就产生电动势。太阳能发电的基本途径有两种，一种是光电转移，即将太阳光直接转换成电能，称为“光发