北大太空探索课件02探索太空-2探索太空的航天器

1、第七章 探索太空的航天器航天器的构成航天器的分类地球空间探测太阳观测什么叫航天器基本上按照天体力学的规律在太空运行的各类人造飞行体统称为航天器（Spacecraft） 航天器的构成科学负载:各种科学仪器数据处理系统: 信息的存储和预处理姿态控制系统: 自旋稳定和三轴稳定通信系统: 天线与电子部件电源系统: 太阳能电池,蓄电池与核电源温度控制系统:保持航天器正常运行推进系统: 用于变轨航天器分类方法是否载人是否围绕地球飞行目标和飞行方式 载人航天器(manned spacecraft)：载人飞船、航天飞机和空间站不载人航天器(unmanned spacecraft) ：卫星、飞船（行星探测器）根

2、据目标和飞行方式 分类从探索太空的角度，可 将航天器分为10种类型：科学卫星（Satellite）空间站（Space station）飞越飞船（Flyby spacecraft）轨道器（Orbiter ）大气层探测器（Atmospheric Probe）着陆器（Lander）漫游器（Rover）穿进器（Penetrator）太空观测台(Observator )跟踪与数据中继卫星（Tracking and Data Relay Satellite ）1.科学卫星 用于对地球空间、行星际空间和太阳进行科学观测种类: 地球空间探测卫星 太阳和太阳风观测卫星 空间对地观测卫星第一颗人造地球卫星1957

3、.10.4：苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼”1号（Sputnik-1）外壳直径为58cm的铝球，质量为83.6kg;内装一只化学电池，一台双频发射机，可获得高层大气和电离层的信息。苏联的第二颗卫星1957-11-03发射带电粒子探测器、太阳辐射计携带了小狗莱卡观测莱卡的 电视摄像机美国的第一颗卫星1958.1.31：美国发射“探险者-1”卫星，发现地球辐射带地球空间探测按探测方式分: 就地(in situ) 和遥感探测按同时探测的卫星数量分: 单星,双星和星座(四颗以上)就地探测优点: 探测仪器直接与待测的对象接触,准确度比较高缺点: (1)如果是单星探测,只能探测沿卫星轨道的物理参数 (2

4、)不能区分物理量的空间变化和时间变化 遥感探测优点:可同时获得距离卫星不同区域的物理参数缺点:探测结果与理论模式有关,准确度受到限制TIMED卫星的紫外遥感探测双星探测特点: (1)可同时获得不同地点物理量的空间分布 (2)如果改变两颗卫星的距离,可获得某些物理量不同空间尺度的变化ISEE-1/2卫星国际日地探索者卫星两颗卫星的相对位置可根据需要调节星座探测优点:可获得待测物理参数的三维分布缺点:卫星数量多(至少4颗),成本高,操作复杂CLASER-II卫星THEMIS(亚暴演变与微尺度相互作用)发射特征5个相同的卫星尾向排列3个卫星在10Re监测电流中断开始2个分别卫星在20Re和30Re遥

5、感监测等离子体加速THEMIS 在2007年2月用同一颗火箭发射磁层多尺度（MMS)5颗自旋稳定的卫星四个轨道阶段：阶段 1: 1.2 RE 12 RE, 10倾角.(9个月)阶段2: 1.2 RE 30 RE, 10倾角.(3个月)阶段3: 8 RE 100-120 RE月球引力助推取得 90轨道平面变化阶段4: 10 RE 40 RE,倾角.(11个月)磁层星座（MC)太阳观测地心轨道卫星拉个朗日点卫星日心轨道卫星地心轨道卫星高能太阳分光成像仪SOLAR-ASOLAR-B太阳动力学观测者一些应用卫星高能太阳分光成像仪2002年2月5日发射600公里圆形轨道,倾角为30度第一个硬X射线成像仪

6、主要目的是研究耀斑SOLAR-B测量太阳磁场研究CME和耀斑发生的原因太阳动力学观测者研究磁场怎样产生和怎样加热日冕研究紫外和极紫外辐射的变化性太阳活动预报了解太阳活动周期产生的原因日地关系观测台（ STEREO ）Solar TErrestrial RElations Observatory （STEREO）2006年6月发射对CME进行立体观测太阳与日球观测台(SOHO)1995年12月2日发射位于L1点重1850公斤12个仪器尤里赛斯(Ulysses)1990年10月6日发射1992年2月8日飞越木星,利用引力助推作用,轨道变为太阳极轨2007年11月30日开始第三次飞越太阳北极太阳轨道

7、器日心轨道,距离太阳45个太阳半径日面分辨率为100公里2015年发射太阳哨兵太阳探测器(Solar Probe)距太阳表面的最近为3RS目的:确定磁场的结构和变化日冕加热和太阳风加速的能源能量粒子加速的就机制尘埃等离子体及其对太阳风和能量粒子的影响2. 空间站3.飞越飞船 旅行者星尘水手系列先锋系列冥王星-开泊带快车4.轨道器围绕行星运行的航天器，典型代表有： 卡西尼土星轨道器 火星勘查轨道器 麦哲伦金星轨道器5.大气层探测器 惠更斯探测器伽利略大气层探测器维伽1金星气球维伽2金星气球6.着陆器 Viking（海盗） Mars Landers Venera 13（金星）Venus Lande

8、r Surveyor（勘察器） Moon Landers 猎兔犬2号Luna 167.穿进器 Deep Impact (深度撞击)Ice Pick (探测欧罗巴) Lunar-A (探测月球) 8.漫游器 火星探路者勇气号与机遇号“凤凰”火星着陆器火星科学实验室9.太空观测台太空观测台的目的是进行空间天文观测，但并没有将其发射到观测目标附近，而是位于以地球或太阳为中心的轨道。 哈勃空间望远镜 钱德拉 X-射线观测台康普顿射线观测台STIRF空间红外望远镜GLAST哈勃空间望远镜轨道为高度大约为600 km 的圆形轨道，轨道周期约97 分钟，轨道倾角为 28.5长 15.9 m重 11,110

9、kg主反射镜孔径为 2.4 m ，高于篮球运动员 Gheorghe Muresan, who is 2.3 m.目前的仪器ACS 高级观测摄像机 WFPC2- 宽视场与行星摄像机2 STIS- 空间望远镜成像光谱仪NICMOS 近红外摄像机与多目标光谱仪FGS 小天体导引传感器Timeline1990年4月24日由“发现”号航天飞机发射，4月25日进入太空1993年12月2日第一次进行维修1997年2月11日进行第二次维修1999年 12月19日进行 3A 维修2002年进行 3B维修与安装新设备2008?第四次维修，安装广角摄像机3和宇宙起源光谱仪，维修电池和陀螺仪。2008-2012结束运

10、行，令其坠毁于大气层Chandra X 射线望远镜所用材料是低膨胀系数的玻璃陶瓷。经过精密的严磨和抛光后，得到所要求的高质量表面光洁度。钱德拉X射线望远镜的平滑度是几个原子大小的量级，如果地球也是如此平滑，其最高的山峰也低于2m。成像质量的关键取决于反射镜的形状、部件准直度和表面质量，后者在短波长更为重要。康普顿(Compton)射线观测台James Webb Space Telescope发射日期:2011年8月负载质量:6200公斤(哈勃望远镜的1/3)主反射镜孔径:6.5mSIRTF GLAST10、跟踪与数据中继卫星（TDRS）转发地面站对中、低轨道航天器的跟踪、遥控信息和转发航天器发

11、回地面的数据的通信卫星。TDRS的功能跟踪、测定中、低轨道卫星 为对地观测卫星实时转发遥感、遥测数据 承担航天飞机和载人飞船的通信和数据传输中继业务满足军事特殊需要 TDRS的构成对地通信天线全向天线多波段通信天线太阳电池数据转发器中国的天链一号01星 2008年4月26日发射可覆盖卫星或飞船50%的飞行弧段事实传送资源卫星、环境卫星等应用卫星获得的科学数据 使航天器故障能够及早发现、尽早解决 。美国的跟踪与数据中继卫星第一代：TDRS1-7第二代：TDRS8-10TDRS1-10美国的TDRS分布我国的地球空间探测活动东方红一号卫星（DFH-1） 东方红二号（DFH-2） 于1984年4月8

12、日首次发射成功。共研制和发射3颗东方红二号卫星。 东方红三号卫星（DFH-3） 星上有24路转发器。服务区域包括：中国大陆、海南、台湾及近海岛屿。 于1997年5月12日由长征三号甲运载火箭发射升空，5月20日16时卫星成功的定点于东经125赤道上空。 返回式一号卫星（FSW-1） 我国第一代返回式军事照相侦察卫星。 FSW-1为可见光照相侦察卫星，携带一台全景扫描相机。卫星完成预定摄影任务后，将存放胶片的再入舱，在预定的地区回收。于1975年11月26日发射入轨，29日返回。共发射9颗。 返回式一号甲（FSW-1A） 是我国第一代军事摄影定位卫星。至今已进行了5次飞行试验，4次获得成功。返回

13、式一号甲卫星由返回舱和仪器舱（包括过渡段）两大部分组成。于1987年9月9日至13日进行了首颗卫星的飞行试验，安全返回。返回式卫星(FSW-2) FSW-2是我国第二代返回式卫星，迄今已成功发射了3颗。轨道寿命：1520天 。FSW-2的底部最大直径2.2m。总长度4.64m，起飞质量25003100kg。 实践一号卫星（SJ-1） 科学探测和技术试验卫星.于1977年3月3日发射入轨,1979年5月11日卫星轨道寿命结束,星上长期工作的遥测系统一直清晰地向地面发回遥测信息。 实践二号卫星（SY-2） 采用“一箭三星”发射方案，即以实践二号为主星，加实践二号甲和实践二号乙，共3颗卫星一起发射。1981年9月20日首次发射成功。 实践四号 (SJ-4) 我国发射的第一颗小卫星，主要研究空间带电粒子及其对航天器的影响。是我国第一次发射的对空间带电粒子及其效应进行探测的卫星。 实践五号卫星（SJ-5） SJ-5号卫星是小型应用卫星 ，可用于科学试验和技术试验。科学试验： 空间流体科学实验、单粒子效应及其对策研究、S波段高速数传发射机试验及大容量固态存储器实验。北斗导航试验卫星（Beidou） 全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统。第一发： 2000.10.30 第二发： 2000.12.20 第三发： 2003.5.25第四发： 2007.2.3第五发