【簡(jiǎn)介:】本篇文章給大家談?wù)劇逗娇諛I(yè)可持續(xù)發(fā)展先決條件之一》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),希望對(duì)各位有所幫助。本文目錄一覽:
1、對(duì)我國(guó)航天航空發(fā)展的見(jiàn)解和認(rèn)識(shí)
2、關(guān)于航空航天的報(bào)告
3、通
本篇文章給大家談?wù)劇逗娇諛I(yè)可持續(xù)發(fā)展先決條件之一》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),希望對(duì)各位有所幫助。
本文目錄一覽:
- 1、對(duì)我國(guó)航天航空發(fā)展的見(jiàn)解和認(rèn)識(shí)
- 2、關(guān)于航空航天的報(bào)告
- 3、通過(guò)你對(duì)航空航天技術(shù)現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),談?wù)勀銓?duì)未來(lái)我國(guó)航空航天技術(shù)發(fā)展途徑的看法。
對(duì)我國(guó)航天航空發(fā)展的見(jiàn)解和認(rèn)識(shí)
航空航天產(chǎn)業(yè)是國(guó)家綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)和重要標(biāo)志,是國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分,是國(guó)家科技創(chuàng)新體系的一支重要力量。中國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距,是缺乏系統(tǒng)的戰(zhàn)略管理框架,還沒(méi)有將航空科技與裝備發(fā)展的戰(zhàn)略管理專門作為主題來(lái)進(jìn)行研究,長(zhǎng)期處于以經(jīng)驗(yàn)管理為主的狀態(tài),重點(diǎn)只是放在戰(zhàn)略分析和戰(zhàn)略制定階段。而忽略了戰(zhàn)略的實(shí)施和監(jiān)督與控制,使得戰(zhàn)略管理沒(méi)有在航空科技與裝備發(fā)展中發(fā)揮應(yīng)用的作用。航天技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了一系列科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,其中包括天文學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)以及能源技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料新工藝等的研究與發(fā)展,同時(shí)各種衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)、空間加工與制造技術(shù)、空間生物技術(shù)、空間能源技術(shù)大大增強(qiáng)了人類認(rèn)識(shí)和改造自然的能力,促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。
關(guān)于航空航天的報(bào)告
“我知道地球是圓的,因?yàn)槲铱匆?jiàn)了圓形;然后,又看到它還是立體的。當(dāng)我往下看時(shí),……看到印度洋上船舶拖著尾波前進(jìn),非洲一些地方出現(xiàn)灌木林火,一場(chǎng)雷電交加的暴風(fēng)雨席卷了澳大利亞1000英里的地區(qū),呈現(xiàn)出大自然的一幅立體風(fēng)景畫?!?/p>
這是航天員在談到從航天飛機(jī)上看地球的情景時(shí)的一段描述。
航天技術(shù)發(fā)展是當(dāng)今世界上最引人注目的事業(yè)之一,它推動(dòng)著人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,使人類活動(dòng)的領(lǐng)域由大氣層內(nèi)擴(kuò)展到宇宙空間。航天技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶,是基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的集成,航天技術(shù)是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。
航天技術(shù)是一門綜合性的工程技術(shù),主要包括:制導(dǎo)與控制技術(shù),熱控制技術(shù),噴氣推進(jìn)技術(shù),能源技術(shù),空間通信技術(shù),遙測(cè)遙控技術(shù),生命保障技術(shù),航天環(huán)境工程技術(shù),火箭及航天器的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)技術(shù),航天器的發(fā)射、返回和在軌技術(shù)等。由多種技術(shù)融于一體的航天系統(tǒng)是現(xiàn)代高技術(shù)的復(fù)雜大系統(tǒng),不僅規(guī)模龐大,技術(shù)高新、尖端,而且人力、物力耗費(fèi)巨大,工程周期長(zhǎng)。時(shí)至今日,航天技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到政治、軍事、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)探測(cè)等領(lǐng)域,已成為一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的象征。
人類很早就有遨游太空、征服宇宙的理想。宇宙的星球?qū)θ祟愐恢背錆M著吸引力和神秘感,許多美麗的神話和傳說(shuō),反映了人類對(duì)宇宙的向往和探索空間奧秘的心情?!舵隙鸨荚隆?、《牛郎織女》,以及孫悟空騰云駕霧、一個(gè)筋斗十萬(wàn)八千里等。
航天飛行的歷史是從火箭技術(shù)的歷史開始的,沒(méi)有火箭也就沒(méi)有航天飛行。追溯源頭,中國(guó)是最早發(fā)明火箭的國(guó)家。“火箭”這個(gè)詞在三國(guó)時(shí)代(公元220~280年)就出現(xiàn)了。不過(guò)那時(shí)的火箭只是在箭桿前端綁有易燃物,點(diǎn)燃后由弩弓射出,故亦稱為“燃燒箭”。
? 隨著中國(guó)古代四大發(fā)明之一的火藥出現(xiàn),火藥便取代了易燃物,使火箭迅速應(yīng)用到軍事中。公元lO世紀(jì)唐末宋初就已經(jīng)有了火藥用于火箭的文字記載,這時(shí)的火箭雖然使用了火藥,但仍須由弩弓射出。真正靠火藥噴氣推進(jìn)而非弩弓射出的火箭的外形被記載于明代茅元儀編著的《武備志》中,見(jiàn)圖1.1。
這種原始火箭雖然沒(méi)有現(xiàn)代火箭那樣復(fù)雜,但已經(jīng)具有了戰(zhàn)斗部(箭頭)、推進(jìn)系統(tǒng)(火藥筒)、穩(wěn)定系統(tǒng)(尾部羽毛)和箭體結(jié)構(gòu)(箭桿),完全可以認(rèn)為是現(xiàn)代火箭的雛形。
中華民族不但發(fā)明了火箭,而且還最早應(yīng)用了串聯(lián)(多級(jí))和并聯(lián)(捆綁)技術(shù)以提高火箭的運(yùn)載能力。明代史記中記載的“神火飛鴉”就是并聯(lián)技術(shù)的體現(xiàn);“火龍出水”就是串、并聯(lián)綜合技術(shù)的具體運(yùn)用,如圖1.2所示。
世界上第一個(gè)試圖乘坐火箭上天的“航天員”也出現(xiàn)在中國(guó)。相傳在14世紀(jì)末期,中國(guó)有位稱為“萬(wàn)戶”的人,兩手各持一大風(fēng)箏,請(qǐng)他人把自己綁在一把特制的座椅上,座椅背后裝有47支當(dāng)時(shí)最大的火箭(又稱“起火”)。他試圖借助火箭的推力和風(fēng)箏的氣動(dòng)升力來(lái)實(shí)現(xiàn)“升空”的理想?!叭f(wàn)戶”的勇敢嘗試雖遭失敗并獻(xiàn)出了生命,但他仍是世界上第一個(gè)想利用火箭的力量進(jìn)行飛行的人。
19世紀(jì)末20世紀(jì)初,火箭才又重新蓬勃地發(fā)展起來(lái)。近代的火箭技術(shù)和航天飛行的發(fā)展,涌現(xiàn)出許多勇于探索的航天先驅(qū)者,其中代表人物K.3.齊奧爾科夫斯基(~OHCTaHTHH3ayap且oBHq UHOaKOBCKHfi),R.戈達(dá)德(Robert Goddard),H.奧伯特(Hermann Oberth)。
前蘇聯(lián)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基一生從事利用火箭技術(shù)進(jìn)行航天飛行的研究。在他的經(jīng)典著作中,對(duì)火箭飛行的思想進(jìn)行了深刻的論證,最早從理論上證明了用多級(jí)火箭可以克服地心引力進(jìn)入太空的論點(diǎn)。
1、建立了火箭運(yùn)動(dòng)的基本數(shù)學(xué)方程,奠定航天學(xué)的基礎(chǔ)。
2、首先肯定了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是航天器最適宜的動(dòng)力裝置,論述了關(guān)于液氫一液氧作為推進(jìn)劑用于火箭的可能性,為運(yùn)載器的發(fā)展指出了方向,這些觀點(diǎn)僅僅幾十年就成為了現(xiàn)實(shí)。
3、指出過(guò)用新的燃料(原子核分解的能量)來(lái)作火箭的動(dòng)力;并具體地闡明了用火箭進(jìn)行航天飛行的條件,火箭由地面起飛的條件,以及實(shí)現(xiàn)飛向其他行星所必須設(shè)置中間站的設(shè)想。
4、提出過(guò)許多的技術(shù)建議,如他建議使用燃?xì)舛鎭?lái)控制火箭,用泵來(lái)強(qiáng)制輸送推進(jìn)劑到燃燒室中,以及用儀器來(lái)自動(dòng)控制火箭等,都對(duì)現(xiàn)代火箭和航天飛行的發(fā)展起了巨大的作用。
美國(guó)的火箭專家、物理學(xué)家和現(xiàn)代航天學(xué)奠基人之一戈達(dá)德博士在1910年開始進(jìn)行近代火箭的研究工作,他在1919年發(fā)表的《達(dá)到極大高度的方法》的論文中,闡述了火箭飛行的數(shù)學(xué)原理,指出火箭必須具有7.9 km/s的速度才能克服地球的引力,并研究了利用火箭把有效載荷送至月球的幾種可能方案。
德國(guó)的奧伯特教授在他1923年出版的《飛向星際空間的火箭》一書中不僅確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理,而且還說(shuō)明火箭只要能產(chǎn)生足夠的推力,便能繞地球軌道飛行。同齊奧爾科夫斯基和戈達(dá)德一樣,他也對(duì)許多推進(jìn)劑的組合進(jìn)行了廣泛的研究。
在1932年德國(guó)發(fā)射A2火箭,飛行高度達(dá)到3 km。1942年10月3日,德國(guó)首次成功地發(fā)射了人類歷史上第一枚彈道導(dǎo)彈?a?aV?a2(A4型),并于1944年9月6日首次投入作戰(zhàn)使用。
V-2的成功在工程上實(shí)現(xiàn)了19世紀(jì)末、20世紀(jì)初航天技術(shù)先軀者的技術(shù)設(shè)想,并培養(yǎng)和造就了一大批有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的火箭專家,對(duì)現(xiàn)代大型火箭的發(fā)展起到了繼往開來(lái)的作用。V-2的設(shè)計(jì)雖不盡完善,但它卻是人類擁有的第一件向地球引力挑戰(zhàn)的工具,成為航天技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。
? 1957年10月4日,前蘇聯(lián)用?°衛(wèi)星?±號(hào)運(yùn)載火箭把世界上第一顆人造地球衛(wèi)星送入太空,衛(wèi)星呈球形,外徑O.58 m,外伸4根條形天線,質(zhì)量83.6 kg,衛(wèi)星在天上正常工作了3個(gè)月。按照今天的標(biāo)準(zhǔn)衡量,前蘇聯(lián)的第一顆衛(wèi)星只不過(guò)是一個(gè)伸展開發(fā)射機(jī)天線的圓球,但它卻是世界上第一個(gè)人造天體,把人類幾千年的夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí),為人類開創(chuàng)了航天新紀(jì)元,標(biāo)志著人類活動(dòng)范圍的又一飛躍。
? 1961年4月12日,前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘?°東方號(hào)?±載人飛船,尤里.加加林成為人類第一位航天員,揭開了人類進(jìn)入太空的序幕,開始了世界載人航天的新時(shí)代。
? 1962年8月27日,美國(guó)發(fā)射的“水手2號(hào)”探測(cè)器第一次成功飛越金星。
? 1969年7月20日,美國(guó)N.A.阿姆斯特朗和E.E.奧爾德林乘坐?°阿波羅11號(hào)?±飛船登月成功,在月球靜海西南角著陸,成為涉足地球之外另一天體的首批人員。他們?cè)谠虑蛏习卜帕丝茖W(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,拍攝了月面照片,搜集了22虹月球巖石與土壤樣品,然后自月面起飛,與指揮艙會(huì)合,返回地球。首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想。
? 1971年4月19日,前蘇聯(lián)?°禮炮1號(hào)?±空間站人軌成功,其質(zhì)量約18 t,總長(zhǎng)14 m,軌道高度200~250 km,軌道傾角51.6。,成為人類第一個(gè)空間站,完成了有關(guān)天體物理學(xué)、航天、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等方面的科研計(jì)劃,考察地球資源和進(jìn)行長(zhǎng)期失重條件下的技術(shù)實(shí)驗(yàn)。
? 1972年3月2日,美國(guó)發(fā)射了木星和深遠(yuǎn)空間探測(cè)器?°先驅(qū)者10號(hào)?±。它攜有表明人類信息的鍍金鋁板,經(jīng)過(guò)11年飛行,于1983年6月越過(guò)海王星軌道,而后成為飛離太陽(yáng)系的第一個(gè)人造天體。
? 1975年6月8日,前蘇聯(lián)發(fā)射了?°金星9號(hào)?±探測(cè)器,實(shí)現(xiàn)了在金星表面著陸。
? 1975年7月18日,美國(guó)?°阿波羅號(hào)?±飛船與前蘇聯(lián)?°聯(lián)盟19號(hào)?±飛船在大西洋上空對(duì)接成功(視頻資料)。
? 1975年8月20日,美國(guó)發(fā)射了?°海盜1號(hào)?±探測(cè)器,第一次在火星表面著陸成功(視頻資料)。
? 1977年9月,美國(guó)發(fā)射了?°旅行者2號(hào)?±探測(cè)器,對(duì)天王星、海王星進(jìn)行探測(cè)。
? 1981年4月,世界上第一架垂直起飛、水平著陸、可重復(fù)使用的美國(guó)航天飛機(jī)?°哥倫比亞號(hào)?±試飛成功,標(biāo)志著航天運(yùn)載器由一次性使用的運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)向重復(fù)使用的航天運(yùn)載器的新階段,是航天史上一個(gè)重要的里程碑,標(biāo)志著人類在空間時(shí)代又上了一層樓,進(jìn)入了航天飛機(jī)時(shí)代。至2000年10月,航天飛機(jī)已成功飛行100次。
? 1986年2月,前蘇聯(lián)?°和平號(hào)?±軌道空間站發(fā)射成功,它成為目前人類發(fā)射的在軌運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的載人航天器,在軌運(yùn)行超過(guò)15年。2001年3月23日,?°和平號(hào)?±軌道空間站被引入大氣層銷毀,完成了其輝煌的歷史使命。
? 目前,更大規(guī)模的國(guó)際空間站在美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本、意大利和歐洲空間局的合作下,正在進(jìn)行在軌組裝建設(shè)?-?-
人類就是以如此快速的步伐沖擊著宇宙大門!
? 不難看出,從公元10世紀(jì)的中國(guó)火箭到第二次世界大戰(zhàn)的V一2導(dǎo)彈,人類是出于軍事需求發(fā)展了火箭技術(shù),而這恰恰為航天技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。自20世紀(jì)40年代至今,航天技術(shù)以驚人的速度發(fā)展著并日臻完善。我們可以堅(jiān)信,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)基礎(chǔ)的不斷增強(qiáng),航天技術(shù)將會(huì)有更大的突破并更趨完善。
? 航天技術(shù)從20世紀(jì)50年代末期的研究試驗(yàn)階段到70年代中期,發(fā)展到了廣泛實(shí)際應(yīng)用階段。其中60年代以來(lái),為科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事服務(wù)的各種科學(xué)衛(wèi)星與應(yīng)用衛(wèi)星得到了很大發(fā)展。至70年代,軍、民用衛(wèi)星已全面進(jìn)入應(yīng)用階段。一方面向偵察、通信、導(dǎo)航、預(yù)警、氣象、測(cè)地、海洋、天文觀測(cè)和地球資源等專門化的方向發(fā)展,同時(shí)另一方面,各類衛(wèi)星亦向多用途、長(zhǎng)壽命、高可靠性和低成本的方向發(fā)展。
? 回顧近50年來(lái)航天技術(shù)應(yīng)用的歷程,具有代表性的大事列舉如下:
? 1958年12月,美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆通信衛(wèi)星?°斯科爾號(hào)?±;
? 1960年4月,美國(guó)先后發(fā)射了世界上第一顆氣象衛(wèi)星?°泰羅斯1號(hào)?±和導(dǎo)航衛(wèi)星?°子午儀1B號(hào)?±;
? 1963年7月,美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆地球同步軌道通信衛(wèi)星;
? 1964年8月,美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星;
? 1965年4月,美國(guó)成功地發(fā)射了世界上第一顆商用通信衛(wèi)星?°國(guó)際通信衛(wèi)星1號(hào)?±,正式為北美與歐洲之間提供通信業(yè)務(wù),它標(biāo)志著通信衛(wèi)星進(jìn)入了實(shí)用階段;
? 1972年7月,美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆地球資源衛(wèi)星?°陸地衛(wèi)星1號(hào)?±;
? 1982年11月,美國(guó)航天飛機(jī)開始商業(yè)性飛行;1984年11月,美國(guó)航天飛機(jī)成功地施放了兩顆衛(wèi)星并回收了兩顆失效的通信衛(wèi)星,第一次實(shí)現(xiàn)了雙向運(yùn)載任務(wù);
? 1983年4月,美國(guó)發(fā)射了世界上第一顆跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星;
? 1999年,由66顆小型衛(wèi)星組網(wǎng)形成的美國(guó)?°銥?±星全球電話通訊系統(tǒng)建成并投入使用。
? 目前,美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已成為全世界各領(lǐng)域普遍應(yīng)用的定位導(dǎo)航系統(tǒng),發(fā)揮著巨大的作用。
? 在我國(guó),繼1970年4月24日首顆衛(wèi)星?°東方紅一號(hào)?±發(fā)射成功以來(lái),航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也取得了巨大的成就:
? 1975年11月,我國(guó)第一顆返回式遙感衛(wèi)星發(fā)射成功,并順利回收;
? 1984年4月,我國(guó)第一顆靜止軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射成功;
? 1986年2月,我國(guó)第一顆靜止軌道實(shí)用通信衛(wèi)星發(fā)射成功;
? 1988年9月,我國(guó)第一顆氣象衛(wèi)星?°風(fēng)云一號(hào)?±發(fā)射成功;
? 至2000年10月,我國(guó)?°長(zhǎng)征?±系列運(yùn)載火箭已成功發(fā)射62次。
? 進(jìn)入20世紀(jì)90年代,我國(guó)航天技術(shù)應(yīng)用的步伐進(jìn)一步加快,大容量通信衛(wèi)星?°東方紅三號(hào)?±、氣象衛(wèi)星?°風(fēng)云一號(hào)?±和?°風(fēng)云二號(hào)?±以及資源衛(wèi)星先后發(fā)射成功。
? 1999年11月20日我國(guó)成功發(fā)射了第一艘試驗(yàn)飛船?°神舟號(hào)?±,在載人航天領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步?-?-
綜上可見(jiàn),從1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功算起,迄今僅40余年,航天技術(shù)取得了如此巨大的成就是前所未有的,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
總之,隨著航天技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,航天活動(dòng)已越來(lái)越顯示出其巨大的軍事意義和經(jīng)濟(jì)效益,已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。反過(guò)來(lái),這種社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益又進(jìn)一步推動(dòng)著航天技術(shù)日新月異的發(fā)展。
? 航天技術(shù)是一門研究和實(shí)現(xiàn)如何把航天器送人空間,并在那里進(jìn)行活動(dòng)的工程技術(shù)。它主要包括航天器、運(yùn)載工具和地面測(cè)控三大部分。為了便于了解,我們首先對(duì)航天器進(jìn)行分類。
? 同一個(gè)航天器可兼有數(shù)種任務(wù),故機(jī)械地、絕對(duì)地分類,是不可能的。同一類航天器,往往包括了幾種系列,而每一系列又可分成數(shù)種不同的衛(wèi)星系統(tǒng)或型號(hào)。
? 航天器可分為無(wú)人航天器與載人航天器兩大類。無(wú)人航天器按是否繞地球運(yùn)行又可分為人造地球衛(wèi)星和宇宙探測(cè)器兩類。它們又可以進(jìn)一步按用途分類,如圖1.3所示。
? 簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星,是數(shù)量最多的航天器(占90%以上)。它們的軌道長(zhǎng)度由i00多公里到幾十萬(wàn)公里。按用途它們又可分為:
目前的載人航天器只在近地軌道飛行和從地球到月球的登月飛行。今后將出現(xiàn)可以到達(dá)各種星球的載人飛船,以及供人類長(zhǎng)期在空間生活和工作的永久性空間站。載人航天器按飛行和工作方式可分為:
可以重復(fù)使用的,往返于地面和高度在1000 km以下的近地軌道之間,運(yùn)送有效載荷的航天器。
3.宇宙探測(cè)器
旅行者1號(hào) 旅行者2號(hào)
? 按航天器在軌道上的功能來(lái)進(jìn)行分類,就人造地球衛(wèi)星而言,可分為觀測(cè)站、中繼站、基準(zhǔn)站和軌道武器四類。每一類又包括了各種不同用途的航天器。
衛(wèi)星處在軌道上,對(duì)地球來(lái)說(shuō),它站得高,看得遠(yuǎn)(視場(chǎng)大),用它來(lái)觀察地球是非常有利的。此外,由于衛(wèi)星在地球大氣層以外不受大氣的各種干擾和影響,所以用它來(lái)進(jìn)行天文觀測(cè)也比地面天文觀測(cè)站更加有利。屬于這種功能的衛(wèi)星有下列幾種典型的用途。
在各類應(yīng)用衛(wèi)星中偵察衛(wèi)星發(fā)射得最早(1959年發(fā)射),發(fā)射的數(shù)量也最多。偵察衛(wèi)星有照相偵察和電子偵察衛(wèi)星兩種。
資源衛(wèi)星是在偵察衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。利用星上裝載的多光譜遙感器獲取地面目標(biāo)輻射和反射的多種波段的電磁波,然后把它傳送到地面,再經(jīng)過(guò)處理,變成關(guān)于地球資源的有用資料。它們包括地面的和地下的,陸地的和海洋的等等。
海洋衛(wèi)星的任務(wù)是海洋環(huán)境預(yù)報(bào),包括遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線選擇,海洋漁群分析,近海與沿岸海洋資源調(diào)查,沿岸與近海海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)視,災(zāi)害性海況預(yù)報(bào)和預(yù)警,海洋環(huán)境保護(hù)和執(zhí)法管理,海洋科學(xué)研究,以及海洋浮標(biāo)、臺(tái)站、船舶數(shù)據(jù)傳輸,海上軍事活動(dòng)等。
? 當(dāng)然,作為觀測(cè)站的衛(wèi)星遠(yuǎn)不止以上幾種,預(yù)警衛(wèi)星、核爆炸探測(cè)衛(wèi)星、天文預(yù)測(cè)衛(wèi)星(如美國(guó)的“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡)等均屬于這一類。雖然它們的功能各有側(cè)重,但基本觀測(cè)原理都是相似的。
2.中繼站
利用衛(wèi)星進(jìn)行通信和平常的地面通信相比較,具有下列優(yōu)點(diǎn):
①通信容量大;
②覆蓋面積廣;
③通信距離遠(yuǎn);
④可靠性高;
⑤靈活性好;
⑥成本低。
廣播衛(wèi)星是一種主要用于電視廣播的通信衛(wèi)星。這種廣播衛(wèi)星不需要經(jīng)過(guò)任何中轉(zhuǎn)就可向地面轉(zhuǎn)播或發(fā)射電視廣播節(jié)目,供公眾團(tuán)體或者個(gè)人直接接收,因此又稱為直播衛(wèi)星。目前普通的家庭電視機(jī)配一架直徑不到1m的天線就可以直接接收直播衛(wèi)星的電視廣播節(jié)目。
跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星是通信衛(wèi)星技術(shù)的一個(gè)重大發(fā)展。它是利用衛(wèi)星來(lái)跟蹤與測(cè)量另一顆衛(wèi)星的位置,其基本思想是把地球上的測(cè)控站搬到地球同步軌道上,形成星地測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)。
3.基準(zhǔn)站
這種衛(wèi)星是軌道上的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn),所以要求它測(cè)軌非常準(zhǔn)確。屬于這種功能的衛(wèi)星有:
4.軌道武器
這是一種積極進(jìn)攻的航天器,具有空間防御和空間攻擊的職能。它主要包括:
不同類型的航天器,其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、外型和功能干差萬(wàn)別,但是它們的基本系統(tǒng)組成都是一致的。典型航天器都是由不同功能的若干分系統(tǒng)組成的,其基本系統(tǒng)一般分為有效載荷和保障系統(tǒng)兩大類。
1.有效載荷
用于直接完成特定的航天飛行任務(wù)的部件、儀器或分系統(tǒng)。
有效載荷種類很多,隨著飛行任務(wù)即航天器功能的不同而異。例如,科學(xué)衛(wèi)星上的粒子探測(cè)器,天文觀測(cè)衛(wèi)星上的天文望遠(yuǎn)鏡,偵察衛(wèi)星上的可見(jiàn)光相機(jī)、CCD相機(jī)、紅外探測(cè)器、無(wú)線電偵察接收機(jī),氣象衛(wèi)星上的可見(jiàn)光和紅外掃描輻射儀,地球資源衛(wèi)星上的電視攝像機(jī)、CCD攝像機(jī)、主題測(cè)繪儀、合成孔徑雷達(dá),通信衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和通信天線,生物科學(xué)衛(wèi)星上的種子和培養(yǎng)基等,均屬有效載荷。
? 單一用途的衛(wèi)星裝有一種類型的有效載荷,而多用途的衛(wèi)星可以裝有幾種類型的有效載荷。
? 2.保障系統(tǒng)
? 用于保障航天器從火箭起飛到工作壽命終止,星上所有分系統(tǒng)的正常工作。各種類型航天器的保障系統(tǒng)一般包括下列分系統(tǒng):
(1)結(jié)構(gòu)系統(tǒng):用于支承和固定航天器上各種儀器設(shè)備,使它們構(gòu)成一個(gè)整體,以承受地面運(yùn)輸、運(yùn)載器發(fā)射和空間運(yùn)行時(shí)的各種力學(xué)環(huán)境(振動(dòng)、過(guò)載、沖擊、噪聲)以及空間運(yùn)行環(huán)境。對(duì)航天器結(jié)構(gòu)的基本要求是重量輕、可靠性高、成本低等,因此航天器的結(jié)構(gòu)大多采用鋁、鎂、鈦等輕合金和碳纖維復(fù)合材料等制造。通常用結(jié)構(gòu)質(zhì)量比,即結(jié)構(gòu)重量占航天器總重量的比例來(lái)衡量航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造水平。
(3)電源系統(tǒng):用來(lái)為航天器所有儀器設(shè)備提供所需的電能?,F(xiàn)代航天器大多采用太陽(yáng)電池和蓄電池聯(lián)合供電系統(tǒng)。
(4)姿態(tài)控制系統(tǒng):用來(lái)保持或改變航天器的運(yùn)行姿態(tài)。常用的姿態(tài)控制方式有重力梯度穩(wěn)定、自旋穩(wěn)定和三軸穩(wěn)定。
(5)軌道控制系統(tǒng):用來(lái)保持或改變航天器的運(yùn)行軌道。軌道控制往往與姿態(tài)控制配合,它們構(gòu)成航天器控制系統(tǒng)。
(6)測(cè)控系統(tǒng):包括遙測(cè)、遙控和跟蹤三部分。遙測(cè)部分主要由傳感器、調(diào)制器和發(fā)射機(jī)組成,用于測(cè)量并向地面發(fā)送航天器的各種儀器設(shè)備的工程參數(shù)(212作電壓、電流、溫度等)和其他參數(shù)(環(huán)境參數(shù)和姿態(tài)參數(shù)等)。遙控部分一般由接收機(jī)和譯碼器組成,用于接收地面測(cè)控站發(fā)來(lái)的遙控指令,傳送給有關(guān)系統(tǒng)執(zhí)行。跟蹤部分主要是信標(biāo)機(jī)和應(yīng)答機(jī),它們不斷發(fā)出信號(hào),以便地球測(cè)控站跟蹤航天器并測(cè)量其軌道位置和速度。
除了以上基本系統(tǒng)組成外,航天器根據(jù)其不同的飛行任務(wù),往往還需要有一些不同功能的專用系統(tǒng)。例如,返回式衛(wèi)星有回收系統(tǒng),載人飛船有乘員系統(tǒng)、環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)、交會(huì)與對(duì)接系統(tǒng),航天飛機(jī)有著陸系統(tǒng)等。
一個(gè)剛體航天器的運(yùn)動(dòng)可以由它的位置、速度、姿態(tài)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)來(lái)描述。其中位置和速度描述航天器的質(zhì)心運(yùn)動(dòng),這屬于航天器的軌道問(wèn)題;姿態(tài)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)描述航天器繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng),屬于姿態(tài)問(wèn)題。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō),一個(gè)航天器的運(yùn)動(dòng)具有6個(gè)自由度,其中3個(gè)位置自由度表示航天器的軌道運(yùn)動(dòng),另外3個(gè)繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度表示航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。
航天器的控制可以分為兩大類,即軌道控制和姿態(tài)控制。
1.軌道控制
軌道控制包括軌道確定和軌道控制兩方面的內(nèi)容。軌道確定的任務(wù)是研究如何確定航天器的位置和速度,有時(shí)也稱為空間導(dǎo)航,簡(jiǎn)稱導(dǎo)航;軌道控制是根據(jù)航天器現(xiàn)有位置、速度、飛行的最終目標(biāo),對(duì)質(zhì)心施以控制力,以改變其運(yùn)動(dòng)軌跡的技術(shù),有時(shí)也稱為制導(dǎo)。
軌道控制按應(yīng)用方式可分為四類。
(1)軌道機(jī)動(dòng):
指使航天器從一個(gè)自由飛行段軌道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)自由飛行段軌道的控制。例如,地球靜止衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中為進(jìn)入地球靜止軌道,在其轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)就須進(jìn)行一次軌道機(jī)動(dòng)。
(3)軌道交會(huì):指航天器能與另一個(gè)航天器在同一時(shí)間以相同速度達(dá)到空間同一位置而實(shí)施的控制過(guò)程。
(4)再人返回控制:指使航天器脫離原來(lái)的軌道,返回進(jìn)入大氣層的控制。
2.姿態(tài)控制
姿態(tài)控制也包括姿態(tài)確定和姿態(tài)控制兩方面內(nèi)容。
姿態(tài)確定是研究航天器相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)的確定姿態(tài)方法。這個(gè)基準(zhǔn)可以是慣性基準(zhǔn)或者人們所感興趣的某個(gè)基準(zhǔn),例如地球。
姿態(tài)控制是航天器在規(guī)定或預(yù)先確定的方向(可稱為參考方向)上定向的過(guò)程,它包括姿態(tài)穩(wěn)定和姿態(tài)機(jī)動(dòng)。姿態(tài)穩(wěn)定是指使姿態(tài)保持在指定方向,而姿態(tài)機(jī)動(dòng)是指航天器從一個(gè)姿態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)姿態(tài)的再定向過(guò)程。
姿態(tài)控制通常包括以下幾個(gè)具體概念。
(1)定向:指航天器的本體或附件(如太陽(yáng)能電池陣、觀測(cè)設(shè)備、天線等)以單軸或三軸按一定精度保持在給定的參考方向上。此參考方向可以是慣性的,如天文觀測(cè);也可以是轉(zhuǎn)動(dòng)的,如對(duì)地觀測(cè)。由于定向需要克服各種空間干擾以保持在參考方向上,因此需要通過(guò)控制加以保持。
(2)再定向:指航天器本體從對(duì)一個(gè)參考方向的定向改變到對(duì)另一個(gè)新參考方向的定向。再定向過(guò)程是通過(guò)連續(xù)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
(3)捕獲:又稱為初始對(duì)準(zhǔn),是指航天器由未知不確定姿態(tài)向已知定向姿態(tài)的機(jī)動(dòng)控制過(guò)程。如航天器人軌時(shí),星箭分離,航天器從旋轉(zhuǎn)翻滾等不確定姿態(tài)進(jìn)入對(duì)地對(duì)日定向姿態(tài);又如航天器運(yùn)行過(guò)程中因故障失去姿態(tài)后的重新定姿等。為了使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為合理,捕獲一般分粗對(duì)準(zhǔn)和精對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)階段進(jìn)行。
(4)粗對(duì)準(zhǔn):指初步對(duì)準(zhǔn),通常須用較大的控制力矩以縮短機(jī)動(dòng)的時(shí)間,但不要求很高的定向精度。
(5)精對(duì)準(zhǔn):指粗對(duì)準(zhǔn)或再定向后由于精度不夠而進(jìn)行的修正機(jī)動(dòng),以保證定向的精度要求。精對(duì)準(zhǔn)一般用較小的控制力矩。
(6)跟蹤:指航天器本體或附件保持對(duì)活動(dòng)目標(biāo)的定向。
(7)搜索:指航天器對(duì)活動(dòng)目標(biāo)的捕獲。
總之,姿態(tài)控制是獲取并保持航天器在空間定向的過(guò)程。例如,衛(wèi)星對(duì)地進(jìn)行通信或觀測(cè),天線或遙感器要指向地面目標(biāo);衛(wèi)星進(jìn)行軌道控制時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)要對(duì)準(zhǔn)所要求的推力方向;衛(wèi)星再人大氣層時(shí),要求制動(dòng)防熱面對(duì)準(zhǔn)迎面氣流。這些都需要使星體建立和保持一定的姿態(tài)。
姿態(tài)穩(wěn)定是保持已有姿態(tài)的控制,航天器姿態(tài)穩(wěn)定方式按航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的形式可大致分為兩類。
(1)自旋穩(wěn)定:衛(wèi)星等航天器繞其一軸(自旋軸)旋轉(zhuǎn),依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩保持自旋軸在慣性空間的指向。自旋穩(wěn)定常輔以主動(dòng)姿態(tài)控制,來(lái)修正自旋軸指向誤差。
(2)三軸穩(wěn)定:依靠主動(dòng)姿態(tài)控制或利用環(huán)境力矩,保持航天器本體三條正交軸線在某一參考空間的方向。
3.姿態(tài)控制與軌道控制的關(guān)系
航天器是一個(gè)比較復(fù)雜的控制對(duì)象,一般來(lái)說(shuō)軌道控制與姿態(tài)控制密切相關(guān)。為實(shí)現(xiàn)軌道控制,航天器姿態(tài)必須符合要求。也就是說(shuō),當(dāng)需要對(duì)航天器進(jìn)行軌道控制時(shí),同時(shí)也要求進(jìn)行姿態(tài)控制。在某些具體情況或某些飛行過(guò)程中,可以把姿態(tài)控制和軌道控制分開來(lái)考慮。某些應(yīng)用任務(wù)對(duì)航天器的軌道沒(méi)有嚴(yán)格要求,而對(duì)航天器的姿態(tài)卻有要求。
航天器控制按控制力和力矩的來(lái)源可以分為兩大類。
(1)被動(dòng)控制:其控制力或力矩由空間環(huán)境和航天器動(dòng)力學(xué)特性提供,不需要消耗星上能源。
4.主動(dòng)控制系統(tǒng)的組成
航天器主動(dòng)控制系統(tǒng),無(wú)論是姿態(tài)控制系統(tǒng)還是軌道控制系統(tǒng),都有兩種組成方式。
(1)星上自主控制:指不依賴于地面干預(yù),完全由星載儀器實(shí)現(xiàn)的控制,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.4
(2)地面控制:或稱星一地大回路控制,指依賴于地面干預(yù),由星載儀器和地面設(shè)備聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的控制,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.5。
通過(guò)你對(duì)航空航天技術(shù)現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),談?wù)勀銓?duì)未來(lái)我國(guó)航空航天技術(shù)發(fā)展途徑的看法。
答:從1956年至今,我國(guó)依靠自己的力量,航空航天技術(shù)取得了令世人矚目的成就,研制并成功發(fā)射了15種類型、近50顆人造地球衛(wèi)星和3艘試驗(yàn)飛船。在航天運(yùn)輸領(lǐng)域自行研制了包括一次性運(yùn)載火箭、軌道轉(zhuǎn)移運(yùn)輸飛行器、重復(fù)使用天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)在內(nèi)的綜合航天運(yùn)輸體系,其中“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭已有12種型號(hào),具有發(fā)射低地球軌道、太陽(yáng)同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道等多種軌道有效載荷的運(yùn)載能力。截至目前,“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭共實(shí)施了68次發(fā)射;其中對(duì)外發(fā)射成功22次,將27顆外國(guó)制造的衛(wèi)星送入太空。從1996年10月以來(lái),“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭已連續(xù)26次發(fā)射成功。 我國(guó)未來(lái)航空航天技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn): (1) 現(xiàn)役各系列運(yùn)載火箭將持續(xù)改進(jìn),并發(fā)展新一代運(yùn)載火箭 我國(guó)航空航天事業(yè)中諸多國(guó)家重大科技專項(xiàng)工程,相當(dāng)一部分任務(wù)都是由現(xiàn)役的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭來(lái)完成的。在新一代系列運(yùn)載火箭投入使用之前,現(xiàn)役運(yùn)載火箭至少還有20 年的服役期,因此應(yīng)該不斷改進(jìn)現(xiàn)役運(yùn)載火箭,提高其可靠性及任務(wù)適應(yīng)能力,拓寬任務(wù)適應(yīng)范圍,滿足國(guó)內(nèi)外近期高密度發(fā)射任務(wù)的需求。 發(fā)展新一代運(yùn)載火箭將是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的升級(jí)產(chǎn)品,旨在全面提高中國(guó)運(yùn)載火箭的整體水平和能力,保持我國(guó)運(yùn)載技術(shù)在世界航天領(lǐng)域的地位。新一代運(yùn)載火箭采用無(wú)毒、無(wú)污染推進(jìn)劑,采用大直徑結(jié)構(gòu)、大推力發(fā)動(dòng)機(jī)等先進(jìn)技術(shù),大幅度提高運(yùn)載能力,低軌最大運(yùn)載能力達(dá)到20t 級(jí)、G T0 最大運(yùn)載能力達(dá)到10t 級(jí);實(shí)現(xiàn)型號(hào)的“三化”設(shè)計(jì),具備低成本、高可靠、測(cè)試操作方便的優(yōu)點(diǎn)。 (2)新概念飛行器有望將得到發(fā)展 未來(lái)的航天運(yùn)載技術(shù)將更加體現(xiàn)出導(dǎo)彈與運(yùn)載技術(shù)融合、衛(wèi)星與運(yùn)載技術(shù)融合、航空與航天技術(shù)融合發(fā)展的趨勢(shì)。尤其是無(wú)人機(jī)、空間探測(cè)飛行器、載人航天飛行器等,將會(huì)在未來(lái)20-30年內(nèi)得到快發(fā)展。 (3)載人航天將向民用化方面發(fā)展 半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),載人航天發(fā)展迅速,目前已經(jīng)在商業(yè)領(lǐng)域開始發(fā)展。未來(lái)將有可能向民用化方向取得更大的發(fā)展,原因在于:一是技術(shù)不斷成熟,成本將有所下降;二是為航空航天可持續(xù)發(fā)展提供更大的支持。
關(guān)于《航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展先決條件之一》的介紹到此就結(jié)束了。