第八章航天运载工具

1、.第八章第八章 航天运载工具航天运载工具 人类太空探索的突破得益于运人类太空探索的突破得益于运载工具的进步载工具的进步,从二战德国的从二战德国的V-2导导弹开始弹开始,航天运载工具发展快速航天运载工具发展快速,运运载能力从几十公斤发展到超过载能力从几十公斤发展到超过100吨吨,活动范围也从近地轨道拓展到月活动范围也从近地轨道拓展到月球乃至太阳系之外。球乃至太阳系之外。. 1981年年4月月12日美国日美国“哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机号航天飞机的成功飞行的成功飞行,实现了天地往返运输系统的部分可实现了天地往返运输系统的部分可重复使用重复使用,标志着航天运载器的一次技术飞跃。标志着航天运载器的一

2、次技术飞跃。美国的航天飞机曾被认为是世界上最先进的航天美国的航天飞机曾被认为是世界上最先进的航天载具。原指望利用航天飞机重复使用的特点降低载具。原指望利用航天飞机重复使用的特点降低发射成本发射成本,结果由于技术复杂、发射频率低等原结果由于技术复杂、发射频率低等原因因,使得航天飞机的发射费用远高于一次性运载使得航天飞机的发射费用远高于一次性运载火箭火箭,1986年年“挑战者挑战者”号失事和号失事和2003年年“哥伦比亚哥伦比亚”号空中解体事故更暴露了航天飞机技术复杂带来号空中解体事故更暴露了航天飞机技术复杂带来的恶果。美国计划在的恶果。美国计划在2010年前将现有的年前将现有的3 架航天架航天飞

3、机全面退役飞机全面退役,转而研制下一代航天运载工具转而研制下一代航天运载工具,但但距真正使用尚且遥远。距真正使用尚且遥远。.第一节第一节 “神舟神舟”系列飞船系列飞船 1999年年11月月20日日,中国第一艘宇宙飞中国第一艘宇宙飞船船“神舟神舟”一号在酒泉卫星发射中心由一号在酒泉卫星发射中心由新型新型“长征长征”运载火箭发射升空运载火箭发射升空,次日在内蒙次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。从此古自治区中部地区成功着陆。从此,中国的中国的宇宙飞船技术踏上了宇宙飞船技术踏上了“神舟神舟”之旅。之旅。2003年年和和2005年年,“神舟神舟”五号和五号和“神舟神舟”六号飞船的六号飞船的成功升空成功

4、升空;2008年年,“神舟神舟”七号实现了中国七号实现了中国人在太空行走的美好愿望人在太空行走的美好愿望,都标志着中国航都标志着中国航天技术迈上了一个新的台阶。天技术迈上了一个新的台阶。. “神舟神舟”五号飞船实现了中国的载人五号飞船实现了中国的载人航天梦航天梦,它于它于2003年年10月月15日在中国酒泉日在中国酒泉卫星发射中心发射卫星发射中心发射,由由“长征长征”2号号F型火型火箭运载升空。中国宇航员杨利伟在此次箭运载升空。中国宇航员杨利伟在此次活动中成为第一个进入太空的宇航员活动中成为第一个进入太空的宇航员,他他与与“神舟神舟”五号一起在太空中度过了五号一起在太空中度过了22个小时。个小

5、时。“神舟神舟”五号是中国自行研发五号是中国自行研发的载人飞船的载人飞船,飞船上特别设置了飞船上特别设置了“手动手动挡挡”,防止自动挡因意外失灵、另外防止自动挡因意外失灵、另外,人们人们还给这架飞船做了简单的装潢。还给这架飞船做了简单的装潢。.杨利伟在杨利伟在“神舟神舟”五号飞船内五号飞船内.“神舟神舟”五号飞船安全着陆五号飞船安全着陆 神舟神舟”五号飞船五号飞船. 继继“神舟神舟”五号的成功飞行之后五号的成功飞行之后,中中国在国在2005年年10月月12日日,又将又将“神舟神舟”六号六号载人飞船送入太空。与载人飞船送入太空。与“神舟神舟”五号相五号相比比,这架飞船有了更多的进步这架飞船有了更

6、多的进步,有包括飞有包括飞行控制系统、应急模式等行控制系统、应急模式等110余项技术余项技术的改进。它承裁着费俊龙、聂海胜两的改进。它承裁着费俊龙、聂海胜两名中国宇航员在太空中运行了名中国宇航员在太空中运行了119个小个小时时,两人在太空中还进行了多项科学实两人在太空中还进行了多项科学实验验,为中国航天事业做出了杰出的贡献为中国航天事业做出了杰出的贡献!. “神舟神舟”五号飞五号飞船船.费俊龙与聂海胜正在实验费俊龙与聂海胜正在实验.“神舟神舟”六号的发射时间表六号的发射时间表.“神舟神舟”六号的发射与回收六号的发射与回收. “神舟神舟”七号飞船全长七号飞船全长9.19米米,共分三个舱段共分三个

7、舱段,可满足生活、返航、动力三大基本功能可满足生活、返航、动力三大基本功能,可分别可分别独立工作。独立工作。“神舟神舟”七号飞船还具有七号飞船还具有“留轨利用留轨利用”功能。在返回舱返回后功能。在返回舱返回后,轨道舱在地面的控制下轨道舱在地面的控制下,继续在轨道上运行继续在轨道上运行,像卫星一样工作像卫星一样工作,继续进行继续进行空间应用和空间科学实验。空间应用和空间科学实验。 “神舟神舟”七号飞船由轨道舱、返回舱、推进七号飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。轨道舱是航天员生活和工作舱和附加段组成。轨道舱是航天员生活和工作的地方。返回舱是飞船的指挥控制中心的地方。返回舱是飞船的指挥控制中

8、心,航天员航天员乘坐其上天和返回地面。推进舱也称动力舱乘坐其上天和返回地面。推进舱也称动力舱,为为飞船在轨飞行和返回地面提供能源和动力。附飞船在轨飞行和返回地面提供能源和动力。附加段先用于安装专用的空间科学和技术试验设加段先用于安装专用的空间科学和技术试验设备备,后期则作为交会对接机构的安装部位。后期则作为交会对接机构的安装部位。.第二节第二节 美国航天飞船美国航天飞船 宇宙飞船宇宙飞船,不是飞翔于宇宙的船不是飞翔于宇宙的船,而是空间飞而是空间飞行器。美国最早的载人宇宙飞船当属行器。美国最早的载人宇宙飞船当属“水星水星”号号宇宙飞船了。当然了宇宙飞船了。当然了,还有更多的还有更多的,我们这就来

9、了我们这就来了解一下它们。解一下它们。 “水星水星”号飞船是美国第一个载人飞船系列。号飞船是美国第一个载人飞船系列。从从1961牟牟5月至月至1963年年5月共发射月共发射6艘。前两次是艘。前两次是绕地球不到一圈的亚轨道飞行绕地球不到一圈的亚轨道飞行,后后4次是载人轨道次是载人轨道飞行。主要目的是试验飞船各种工程系统的性飞行。主要目的是试验飞船各种工程系统的性能能,考察失重环境对人体的影响、人在失重环境考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超中的工作能力以及对发射和返回过程中遇到超重的忍耐力等。重的忍耐力等。.“水星水星”号飞船号飞船.正在打捞返正在打捞返

10、回回“水星水星”号飞船号飞船. 1965年年12月月4日日,国际标准时间国际标准时间19点点30分分,美国在音尼迪航天中心用美国在音尼迪航天中心用“大力神大力神”2号火箭号火箭发射了发射了“双子星座双子星座”7号卫星式宇宙飞船。宇号卫星式宇宙飞船。宇宙飞船上有两名宇航员宙飞船上有两名宇航员:博尔曼和洛弗尔。博尔曼和洛弗尔。运行中的运行中的“双双子星座子星座”7号号.“双子星座双子星座”7号结构示意图号结构示意图 . “阿波罗阿波罗”号飞船是美国实施载人登月计划号飞船是美国实施载人登月计划的航天器。这架飞船由指令舱、服务舱和登月的航天器。这架飞船由指令舱、服务舱和登月舱三个部分组成。指令舱为圆锥

11、形舱三个部分组成。指令舱为圆锥形,高高3.2米米,底面底面直径直径3.1米米,重约重约6吨吨;服务舱前端与指令舱对接服务舱前端与指令舱对接,舱舱体呈圆筒形体呈圆筒形,高高6.7米米,直径直径4米米,重约重约25吨吨;登月舱由登月舱由下降级和上升级组成下降级和上升级组成,宽宽4.3米米,最大高度约最大高度约7米。米。“阿波罗阿波罗”号飞船号飞船. 1966年年3月月17日日,“双子星座双子星座”8号的宇航员进号的宇航员进行了首次太空对接。宇航员尼尔行了首次太空对接。宇航员尼尔A阿姆斯特朗阿姆斯特朗和戴维和戴维R斯考特在计划为期斯考特在计划为期3天的飞行使命中的天的飞行使命中的第第5圈飞行时圈飞行

12、时,操纵其操纵其“双子星座双子星座”密封舱与密封舱与“阿根阿根纳纳”号宇宙飞船对接成功。半小时后号宇宙飞船对接成功。半小时后,“双子星座双子星座”号密封舱开始旋转并失去控号密封舱开始旋转并失去控制。接着制。接着,“阿根纳阿根纳”号宇宙飞船号宇宙飞船上上12只小型助推火箭中的一只只小型助推火箭中的一只原因不明地起火。宇航员随即原因不明地起火。宇航员随即将其飞行器与将其飞行器与“阿根纳阿根纳”号分离号分离,并成功地坠落于太平洋。并成功地坠落于太平洋。.第三节第三节 俄罗斯宇宙飞船俄罗斯宇宙飞船 俄罗斯的宇宙飞船与美国的俄罗斯的宇宙飞船与美国的不相上下不相上下,俄罗斯最早的载人宇宙俄罗斯最早的载人宇

13、宙飞船为飞船为“东方东方”号宇宙飞船。此后号宇宙飞船。此后经过经过“上升上升”号飞船号飞船,到现在使用最到现在使用最多的要算是多的要算是“联盟联盟”号系列宇宙飞号系列宇宙飞船了。船了。. 1961年年4月月12日日,“东方东方”号宇宙飞船承载着号宇宙飞船承载着第一位宇航员飞入太空。它从拜科努尔发射场第一位宇航员飞入太空。它从拜科努尔发射场起航起航,在最大高度为在最大高度为301千米飞行超过千米飞行超过3小时小时,这是这是一艘能够自动驾驶的宇宙飞船。它的一艘能够自动驾驶的宇宙飞船。它的“乘客乘客”就就是著名的前苏联太空人加加林。是著名的前苏联太空人加加林。“东方东方”1号宇宙飞船号宇宙飞船 .

14、“上升上升”号宇宙飞船重号宇宙飞船重5.32吨吨,球形乘员舱直球形乘员舱直径与径与“东方东方”号飞船大体相同号飞船大体相同,改进之处是提高了改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以不穿宇航服不穿宇航服,返回时不再采用弹射方式返回时不再采用弹射方式,而是随乘而是随乘员舱一起软着陆。员舱一起软着陆。“上升上升”1号载三名宇航员号载三名宇航员,在太在太空飞行空飞行24小时小时17分钟分钟;“上升上升”2号载两名宇航员号载两名宇航员,在太空飞行在太空飞行26小时小时2分钟。分钟。上升上升2号宇宙飞船号宇宙飞船进入地球轨道进入地球轨道. “联盟联盟

15、”TM飞船是飞船是“联盟联盟”T的改进型的改进型,主要是对飞船主要是对飞船的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和的对接系统、通信系统、推进系统、应急救生系统和降落伞系统等进行了改良。它的主要任务是把航天员降落伞系统等进行了改良。它的主要任务是把航天员送入送入“和平和平”号空间站号空间站,待航天员完成任务后再把航天员待航天员完成任务后再把航天员送回地面。从送回地面。从1986年年5月至月至2000年年4月底共发射了月底共发射了30艘。艘。 “联盟联盟”TM飞船的最大改进是对接系统。全新的对飞船的最大改进是对接系统。全新的对接系统接系统,可以使它在任何姿态下与可以使它在任何姿态下与“和平和

16、平”号空间站进行号空间站进行对接。原来的对接系统在对按时需要空间站做机动飞对接。原来的对接系统在对按时需要空间站做机动飞行行,调整到一定姿态调整到一定姿态,与飞船呈直线对接。与飞船呈直线对接。 “联盟联盟”TM飞船是前苏联为适应飞船是前苏联为适应“和平和平”号空间站长号空间站长期飞行期飞行,而改进发展的第三代在人飞船。而改进发展的第三代在人飞船。1986年年5月月21日日,第一艘第一艘“联盟联盟”TM新型宇宙飞船在前苏联的拜科努新型宇宙飞船在前苏联的拜科努尔航天中心发射尔航天中心发射,这是这是“联盟联盟”TM飞船的首次不载人试飞船的首次不载人试验飞行。验飞行。.“联盟联盟”号飞船号飞船 .联盟

17、联盟tm-28号飞船脱离空间站号飞船脱离空间站.第四节第四节 航天飞机航天飞机 飞机都是在大气层内飞行的飞机都是在大气层内飞行的,但是有一种飞机是但是有一种飞机是喜欢在太空飞行的。它们的工作不是运输游客往来于喜欢在太空飞行的。它们的工作不是运输游客往来于世界各地世界各地,而是运载探索太空的宇航员往来于地面和太而是运载探索太空的宇航员往来于地面和太空空,它们就是航天飞机。它们就是航天飞机。 美国航天飞机由三大部分组成美国航天飞机由三大部分组成,分别是轨道飞行器、分别是轨道飞行器、外挂燃料箱和固体火箭助推器。这个长外挂燃料箱和固体火箭助推器。这个长50多米的飞机多米的飞机一次可供一次可供7名宇航员

18、乘坐名宇航员乘坐,紧急状态下可以乘坐紧急状态下可以乘坐10名名,最最大运贷能力为大运贷能力为25吨。吨。 飞行舱兼具两个功能飞行舱兼具两个功能,既是驾驶轨道器的地方既是驾驶轨道器的地方,也也是使用机械手臂对有效荷载进行操作的地方。舱内有是使用机械手臂对有效荷载进行操作的地方。舱内有众多的飞行仪器仪表和控制装置。飞行舱内有众多的飞行仪器仪表和控制装置。飞行舱内有4个座个座椅椅,可以来坐指令长和驾驶员等可以来坐指令长和驾驶员等4名航天员。名航天员。. “奋进奋进”号是美国宇航局航天飞机家族中的最号是美国宇航局航天飞机家族中的最新成员新成员,于于1991年建造。它继承了年建造。它继承了“挑战者挑战者

19、”号的遗号的遗志志,接替了接替了“挑战者挑战者”号的工作。它与号的工作。它与“发现发现”号、号、“亚特兰蒂斯亚特兰蒂斯”号共同为美国的航天事业服务。号共同为美国的航天事业服务。正在发正在发射射“奋奋进进”号号.航天飞机驾驶舱航天飞机驾驶舱. 在继在继“哥伦比亚哥伦比亚”号之后号之后,美国航空航天中心美国航空航天中心又将又将“挑战者挑战者”号送入太空。这是在它旗下正式号送入太空。这是在它旗下正式使用的第二架航天飞机。它于使用的第二架航天飞机。它于1982年完工启用年完工启用,在在1986年年1月月28日执行第十次任务日执行第十次任务,已升空已升空73秒秒的时候的时候,因不幸发生爆炸而坠毁因不幸发

20、生爆炸而坠毁,数百万观看的数百万观看的美国人从欢呼转为痛哭。美国人从欢呼转为痛哭。 “哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机是第一架成功实现号航天飞机是第一架成功实现近地轨道飞行的美国航天飞机。近地轨道飞行的美国航天飞机。1981年年4月月12日首次试飞日首次试飞,然而很不幸的是然而很不幸的是,“哥伦比亚哥伦比亚”号号2003年年2月月1日执行第日执行第28次任务时次任务时,返回途中在得返回途中在得克萨斯州上空发生爆炸克萨斯州上空发生爆炸,机组成员全数遇难。机组成员全数遇难。.“挑战者挑战者”号爆炸号爆炸 正在升空的正在升空的“哥伦比亚哥伦比亚”号号 “哥伦比亚哥伦比亚”号遇难的号遇难的7位宇航员位宇航员.第五节第五节 昂贵的航天服昂贵的航天服 如果不加特殊的保护如果不加特殊的保护,人是不可能人是不可能在恶劣的太空环境中生存的。太空的在恶劣的太空环境中生存的。太空的寒冷可瞬间冻结皮肤寒冷可瞬间冻结皮肤;太阳的炙热又可太阳的炙热又可引起严重的烧伤、失去大气层血液就引起严重的烧伤、失去大气层血液就会沸腾、人缺氧一会儿都会有生命危会沸腾、人缺氧一会儿都会有生命危险。