军事理论空间技术课件

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探测器名称国家发射时间探测目标探测情况“先驱者”-10美国1972.3.2太阳系1983年飞出太阳系，2003.2.26失去联系。“旅行者”-2美国1977.8.20太阳系距地球约170亿km，处于太阳系边缘。预计可工作到2020年。“旅行者”-11977.9.5“勇气”“机遇”美国03.6.和7.火星2004.1.4和24软着陆。“凤凰”号2007.8.42008.5.25软着陆。“好奇”号2011.11.262012.8.6软着陆。“卡西尼/惠更斯”号美、欧1997.10.15土卫-6土星2005.1.14，“惠更斯”在土卫-6软着陆。“金星快车”欧2005.1.19金星2006.4进入金星轨道。“信使”号美国2004.8.3水星2011.3.18入水星轨道。“新地平线”2006.1.19*冥王星预计2015.7到达。2、自主发射卫星的国家序国家发射时间卫星名称卫星重量(kg)轨道倾角(度)一苏联1957.10.4斯普特尼克-183.665二美国1958.2.1探验者-18.2233三法国65.11.26试验A-14234四日本1970.2.11大隅号9.431五中国1970.4.24东方红-117368六英国71.10.28幸运号65.882七印度1980.7.18光明号3545八以色列1988.9.19地平线-1154143九伊朗2009.2.3希望号十朝鲜2012.12.12光明星3号十一韩国2013.1.30罗老号二、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）G·——=MmR2mgVMRrm地球卫星运行轨道（第三宇宙速度，又称逃逸速度）V3＝16.8km/sV2＝11.2km/sV1＝7.9km/sG·

＝＝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）：Mdv＝－Cdm→

∫V0dv＝－CdmM∫M(1)M(2)→dv＝C∫M(1)M(2)dmM→∫V0V＝C㏑M(1)M(2)

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：

“长征”系列火箭各型号发射记录（数字统计截至2000年底）序火箭级起飞重运载能力首飞发射失败轨道号型号数量（t）（kg）时间次数次数1LM-1381.530070.4.2420低轨道2LM-22180210074.11.541低轨道3LM-2C2243380082.9.9110低轨道4LM-2C/SD3213150097.9.170太阳同步5LM-2D2232330092.8.930低轨道6LM-2E2.5460800090.7.1672低轨道7LM-2F2.5480800099.11.2010低轨道8LM-33204150084.1.29133同步转移9LM-3A3241265094.2.860同步转移10LM-3B3.5426510096.2.1551同步转移11LM-4A3241160088.9.720太阳同步12LM-4B3248.5280099.5.1030太阳同步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）。（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)。BCA,发射点地球主动段自由段加速段卫星运行轨道D入轨点D*星下点五、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。

近地点高度地球卫星运行轨道远地点高度近地点A远地点B3、运行周期（T）——卫星沿轨道绕地球飞行一圈的时间。当120km<H<1,000km时，T〧84.4'+（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：0o<I<90o；V卫与V地自一致轨道 逆行轨道 90o<I<180o；V卫与V地自相反T〧84.4'+H近+H远(km)100（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´地球自转方向αγ太阳太阳光地球公转方向地球公转轨道ααβγβ(A)(B)(C)A´C´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

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（1）解开1960年前后苏联“导弹优势”秘密的“功臣”

首次研制成功战略核武器和人造卫星的国家国家原子弹氢弹洲际导弹人造地球卫星美国1945.7.16

1952.11.11957.12.121958.2.1苏联1949.5.251953.8.121957.8.21

1957.10.4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。名称用途常用轨道照相侦察卫星装有照相（光电遥感）设备，摄取地球表面图像。近园形低轨道电子侦察卫星使用电子侦察设备，侦收敌雷达、通信等电子设备的电磁辐射信号，获取军事情报。近极地低轨道；同步、准同步轨道导弹预警卫星侦察敌方导弹发射，对敌导弹突然袭击进行早期预警。静止轨道海洋监视卫星探测、跟踪、定位、识别海面舰只：探测水下潜艇的活动：侦收敌舰艇发出的电磁信号。高轨道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；162.7º（5）通信容量大。微波1m～1mm，频率300兆～300千兆。17.3º地球对地静止轨道赤道162.7º（6）成本低，效益高。地球同步卫星轨道转换示意图停泊轨道地球同步轨道转移轨道地球近地点远地点发射轨道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）。

导航系统建成时间(年)轨道高(104km)轨道数轨道倾角卫星数量卫星周期定位精度(m)GPS(美)19942655º2411:58'<10GLONASS(俄)20091.9364.8º2411:15'差于GPSEgnos(欧)20132.4356º3014:40'1~3BD1(中)20003.610º323:56'9~12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”首飞时间2010.4.22--2010.12.3，共飞行224天。研发状态开发与测试阶段（“轨道试验飞行器”）测试内容“非合作式在轨交会对接技术”变化的责任方NASA/国防部高级研究计划局/美国空军长度8.9米翼展4.5米高度2.9米起飞重量4,990公斤发动机1具火箭发动机电力来源砷化镓太阳能电池及锂电池飞行轨道近地轨道有效载荷227公斤最大在轨时间270天在轨飞行速度约7.83公里/秒国家苏联美国中国时间1961.4.121962.2.202003.10.15宇航员加加林格林杨利伟飞船型号“东方”号“水星”6号“神舟”5号太空遨游时间108（1圈）455（3圈）2123(14圈)不载人飞船试验次数7（含失败2次）17（含失败4次）4（全部成功）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。国飞船发射重舱段座舱再入回收着陆载人飞行载人飞行研制开家名称量(t)组成外型方式方式方式时期次数始年份东方4.73座舱、弹弹射降1961.4~61958苏服务舱球道座椅落1963.6联上升5.32座舱、形式整伞1964.10~2服务舱舱1965.3联盟7.07座舱、钟形弹道回降落伞1987.2~281962-TM服务舱+升收+制动1999.8轨道舱力式火箭水星1.35座舱、倒锥弹道整1961.5~61958美伞舱式降1963.5双子3.2座舱、弹道舱1965.3~101961星座服务舱倒+落1966.1阿波46指令舱升回1968.10~151961国罗服务舱锥力伞1975.7登月舱式收中神舟轨道舱钟弹道整舱降落伞2003.10~319927.79服务舱形+升回收+制动国返回舱力式火箭（俄罗斯）

美国飞船结构示意图1）“水星”号2）“双子星座”号3）“阿波罗”号（见下片）3、阿波罗登月飞船飞行往月面停宇航员月面活动携回月面编号返日期留时间时间距离（km）岩石（kg）阿波罗-11

69.7.16-2421:362:240.921.7阿波罗-1269.11.14-2431:307:591.3534.4阿波罗-1471.1.31-2.934:119:233.4542.9阿波罗-1571.7.26-8.766:5518:3327.976.8阿波罗-1672.4.16-2772:5820:122794.7阿波罗-1772.12.6-1975:1022:0530110.5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。国家或组织发射月球探测器宇航员登月建立月球基地发射火星探测器宇航员登火星美国2009.6.182011.9.102018年？2024年？2011.11.26发射“好奇”号2037年俄罗斯2013探测器2015软着陆2030年前约2032年2011.11.9，未能变轨，发射失败。2037年欧空局2008年？2020年-2025年2024年前后2016年2030年-2035年中国2007.10.242010.10.1*2025年2011年搭载失败日本2007.9.142015年机器人登月2025年印度2008.10.222020年2013.11英国2010年？德国2013年韩国2020年世界各国（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。发射时间坠毁时间容积(m3)重量(t)周期(分)对接口同时容纳宇航员(人)1986.2.202001.3.235101379065-6“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。参加国舱段(个)重量(t)容量(m3)同时容纳宇航员(人)设计寿命(