第八讲空间技术课件

第八章现代航空航天和海洋技术1第一节 航空航天技术2一、发展空间技术的重要意义二、空间科学技术的起源三、现代空间技术的发展四、我国空间技术的发展五、空间技术的未来1、风筝3《韩非子》：墨子为木鸢，三年而成，蜚一日而败又传韩信所发明。唐朝起成为玩具威尔逊用6只风筝把温度仪带到高1749年，英空1752年，美1804年，英富兰克林引雷电凯利制成滑翔机2、气球4孔明灯 松脂灯1782年

法

蒙哥费尔制热气球1783年8月27日 法詹姆士·查理进行氢气球实验1978年8月12日 美

阿布鲁佐、安德森、

纽曼乘“双鹰2号”氦气球第一次飞越大西洋3、飞艇51852年9月 法纪华德造出第一只乘人飞艇1894年内燃机1900年1900年1936年谢缵泰造出“中国号”，用的是德齐柏林造硬式飞艇飞艇投入商业运行兴登堡号飞艇航空是大气层内的飞行活动。航空技术是综合性高技术，在理论和设计的基础上，材料技术是关键，电子

技术是灵魂。20世纪初，莱特兄弟发明飞机，标志着一个全新时代的来临。

20世纪30～40年代，欧洲人发明了涡轮喷气式发动机，

它依靠燃料和空气爆燃时的高压空气在所有内壁产生的总压力，推动飞机前进，尾部喷出的气流速度接近音速或超过音速许多倍。随之，喷气式飞机实现了超音速飞行。航空的基础理论是空气动力学。喷气式飞机靠喷气发动机提供推力，靠机翼产生升（举）力，靠水平尾翼和垂直尾翼组成的操纵面控制飞行姿态。直升飞机用活塞式发动机，通过螺旋桨提供升力并操控。64、飞机1849年英凯莱滑翔机1842年型飞机英亨森和斯特林费洛蒸汽机模1891年德利林塔尔出版《论作为航空基础的鸟类飞行》，并造出一架滑翔机1903年奥维尔·莱特和威尔伯·莱特兄弟制造了第一架现代意义上的飞机第一次世界大战出现空军德

奥海因试制成第一架喷气式1914年1939年

飞机7利林塔尔飞行图8莱特兄弟哥哥(左)

Wilbur

Wright1867－1912弟弟Orville

Wright1871－1948冯如

1883－191210二、航天技术的发展

航天是穿越大气层的飞行活动。航天技术是探索、开发和利用太空以及地球以外

的天体的综合性工程技术，包括对大型运载火箭、巨型卫星、字宙飞船、航天飞机、永久空间站、空间资源、空间工业、空间运输及空间军事技术的研究与开发。111、火箭121903年俄

齐奥尔科夫斯基在《以喷气装置探测宇宙空间》提出液体燃料1926年1923年

德

奥伯特提出多级火箭美

火箭研制的先驱者、科学家罗伯特·戈达德研制发射了世界上第一枚液燃助推火箭，这枚火箭上升了４１英尺。1930年1943年冯布•劳恩研制出液体火箭A-1

德国造出V-2导弹戈达德H.Geddard1882－19452人造卫星1、军用卫星2、地球资源卫星3、通讯卫星

地球同步通讯卫星高36000km，与地球自转同步，好象寻在高空不动。1964、8、19

美国发射成功4、气象卫星

太阳同步极地卫星同步气象卫星14苏联第一颗人造卫星1957年10月4日晚，苏联成功发射第一颗人造地球卫星──“卫星一号”，这个略显粗糙的金属小圆筒的发射成功，象征着人类探险新时代的开始，苏联也成为第一个向外太空发射卫星的国家。153、载人飞船1961年4月21日，在拜克努尔发射场，苏联第一个也是世界上第一个宇航员尤里.加加林乘坐东方一号宇宙飞船绕地球飞行一周后安全返回，这是人类第一次成功的载人航天活动。1961年 5月5日，美国宇航员艾伦·谢泼德随“自

由”７号飞船到达距地球116.5英里的远地点，他在亚轨道飞行持续了１５分钟，成为美国第一位太空人。1962年 2月20日，约翰.H.格伦中校乘坐水星六号飞船成为美国第一个进入地球轨道的人。1969年 1月14日—17日，苏联联盟4、5号飞船实现首次载人飞船之间的对接。16第一个

宇航员伽伽林Y.A.Gagalin1934-196817美国宇航员尔·阿姆

斯特（头盔中影像）和巴兹·奥尔德林（如图）乘“阿波罗

”11号飞船（如右图）首次登月俄罗斯“联盟TM”号载人飞船是现今唯一在使用的载人飞船型号1969、7、16 美“阿波罗”8号飞船由“土星”5号运

载火箭携带奔向月球

18航天飞机

航天飞机是现今唯一可重复使用的载人航天器，它垂直起飞、水平降落。1969年4月，美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具计划。航天飞机由可回收重复使用的固体火箭助推器，不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成1981年 美国“哥伦比亚号”首次试航成功1986、1、28 美“挑战者号”发射中因爆炸而毁1988

苏联发射“暴风雪号”航天飞机2003、2、1 美国“哥伦比亚号”在返航途中失事迄今为止，投入使用的航天飞机有“哥伦比亚号”、“挑战者号”、 “发现者号”、 “大西洋号”、

“奋进者号”19空天飞机20空天飞机是航空航天飞机的简称。它集飞机、运载器、航天器等多重功能于一身，既能在大气层内作高超音速

飞行，又能进入轨道运行。与航天飞机相比，空天飞机多了一个在大气层中航空的功能，而且它起飞时也不使用火箭助推器。与航天飞机箱比较具有的优点：一是充分利用大气层中的氧，以减少飞行器携带的氧化

剂，从面减轻起飞重量；二是整个飞行器全部重复使用，除消耗推进剂外不抛弃任何部件；三是水平起飞，水平

降落，简化起飞（发射）和降落（返回）所需的场地设施和操作程序，减少维修费用。

“挑战者号”爆炸时的情景1986年

1月28日，美“挑战者号”航天飞机升空后不久发生爆炸，七名宇航员全部罹难。21（（“哥伦比亚号”坠落22罹难的七名机组人员2003年

2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机返回地面途中解体，7名航天员遇难。星际探测器231959、31961、21961年美“先驱者4号”飞越月球“金星”1号距金星10万km“火星”1号来到目的地1965

“水手”4号从1万km处飞越火星美“海盗”1号在火星上拍摄大量“旅行者”1号、2号飞往另一个恒1976年

照片1977年

星世界火星探测史·1962年：前苏联火星1号飞火星失败·1965年：美水手4号探测器飞越火星·1971年：前苏联火星2号在火星着陆·1972年：美水手9号沿火星轨道飞行·1976年：海盗1号和2号在火星着陆·1989：福波斯1、2号往火星途中失踪·1993：火星观察者抵火星轨道前失踪·1996年：俄“火星—96”发射失败·1997：火星环球勘探者进入火星轨道·1997年：美火星探路者在火星着陆·1998年：美国发射火星气候探测器·1999：美发射火星极地着陆者探测器·2003年6月2日：欧洲发射“火星快车”号2003年6月和7月：美国分别发射“勇气”号和“机遇”24最新的火星探测器为2003年

二月欧洲航天局发射的“火星快车”号、同年6月10日、7月7日美国发射的“勇气号”、“

机遇号”火星探测器。目前，

正在火星工作的火星探测装置

有美国“火星环球勘测者”号

和“奥德赛”号探测器、欧洲的“火星快车”号和日本的“

希望号”也在奔赴火星的途中。最近的火星探测热的“机遇号”火星探测器原因是因为2003年8月27日，火星与地球将达到自1924年以来的最近距离，两个星球下一次达到这个距离要等到2287年，因此各国抓紧机会在8月27日左右使各自的探测器着陆。他们的相同任务是寻找水的痕迹，以揭开火星生命之谜。25（左上）“勇气号”脱离运载火箭；（右上）“勇气号”火星车；（右下）“小猎犬2”着陆器26太空实验室和空间站271971、4、19 苏联发射“礼炮1号”空间站，此

后又发射了“礼炮2号”－ “礼炮5号”，只有一个对接口，是第一代空间站。1973年 美“天空实验室”由土星5号改造后发

上去。1982年 苏联发射“礼炮7号”，对接口增加到两

个，是第二代空间站1983年1986年欧洲“空间实验室”前苏联发射“和平号”空间站，被誉为“人造天宫”，是第三代空间站。目前，各国联合研制“阿尔法”号国际空间站。1986年2001年282月20日，苏联“和平号空间站”发射升空，它被使用了15年。美欧等国家和地区开始建立“阿尔法”国际空间站，同年3月23分，北京时间14时0分12秒，“和平号”空间站坠入南太平洋。“和平”号空间站三

我国的空间事业29

1981年 9月20日，中国首次用一枚“长征二号”火箭发射三颗卫星成功，提高了发射卫星的效率，同时在军事方面证明了中国有研制多弹头洲际导弹的能力。1984年4月8日，“长征三号”运载火箭成功发射“东方红二号”实验通信卫星，标志中国航天空间科技进入应用阶段，成为世界上第五个能够研制和发射地球同步卫星的国家。1988年9月7日，中国用“长征四号”运载火箭将中国第一枚气象卫星“风云一号”送入太空。1990年 7月16日，“长征二号”捆绑式运载火30箭首射成功，将一颗模拟卫星和一颗巴基斯坦卫星送入太空。“长二”火箭的研制成功为载人航天奠定了基础。1997年5月12日，“长征三号甲”运载火箭成功发射“东方红三号”通信卫星，中国大容量通信卫星技术实现重大突破。1999年 11月20日6时30分，“神舟一号”在酒泉基地发射成功。2001年1月10日，“神舟”二号在酒泉基地发射成功。搭载有进行生命科学等实验的共计64台科学仪器。2002年313月25日及12月30日，神舟三号、四号发射成功。2003年

10月15

号，“神舟”五号载着我国第一名宇航员杨利伟顺利进入太空，绕地球飞行14

圈后成功返回，我国成为世界上第三个能独立将宇航员送入太空的国家。32宇航员杨利伟33神舟5号神舟五号的逃逸塔神舟五五五号返回舱嫦娥奔月计划342004年3月，我国第一次绕月探测工程第一次工

作会召开，首次明确，“嫦娥”一号绕月卫星及其运载火箭将于2007年前完成全部研制工作，待命出厂并发射升空。“嫦娥”探月初步设想“三步走”：第一阶段为绕月探测；第二阶段将实现月面

软着陆探测与月面巡视堪察，为月球基地的选址提供月面环境、地形、月岩的化学与物理性质等数据；第三阶段计划完成月面巡视堪察与采样返回。空间技术的未来35

“地球是人类的摇篮，但人类不能永远

生活在摇篮里。”人类设想建立月球基地、行星站、空间工厂、卫星发电厂、太空城、建立火星据点、太空永久居民点。

四、航天技术的未来1.建立太空工厂

建立太空工厂将不会是太远的事情。空间试验结果使专家们相信，在空间工厂有可能生产大约500种能给工业带来革命性变化的新材料;在医学和生物学领域，可生产用于治疗各种疾病的新药。专家估计，在空间生产这些材料和药品，比在地球上生产，利润要高出5～10倍。空间站和空间平台是建立空间工厂、开发工业生产的理想场地。2.太空工业化太空工业化是未来航天技术发展的重大主题。太空工业包括太空加工、生产、制药、冶炼以及太空信息产业、太空旅游业和太空能源，更远期的太空工业还包括月球和行星资源开发。太空工业化初级阶段完全可能在医药、光学玻璃、电子器件、磁性材料、工业工具、加工等方面引发新的工业革命。支持这些活动的基础是承载人和物资的运输手段。人们期待着实现在经济性、可靠性和安全性方面更优越的新一代可重复使用的航天飞机。

363.空间太阳能电站建设

近地轨道的空间太阳能电站建设将是一项全球任务。

在21世纪中期有可能实