航天科普知识(20160601期)

 

“地球是人类的摇篮,人类却决不会永远躺在这个摇篮里,而会不断探索新的天体和空间…”,曾经的预言在航天技术的助力下,已经成为现实。在“六一”儿童节之际,特推出六一专刊,为大家带来航天科普知识介绍。...





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航天科普知识
人类对未知的世界总是充满好奇,自古以来,飞离地球,遨游太空一直是人类未曾中断过的梦想。古代有黄帝骑龙升天、大禹驾龙遨游天空、嫦娥奔月等神话传说都反映出人类想飞越太空的不懈追求。二十世纪俄国的航天先驱齐奥尔科夫斯基曾经预言:地球是人类的摇篮,人类决不会永远躺在这个摇篮里,而会不断探索新的天体和空间,人类首先小心翼翼地穿过大气层,然后去征服太阳系等宇宙空间

为什么说要小心翼翼地穿过大气层呢,就象唐僧西天取经要经受九九八十一难一样,其实穿过大气层也是一条非常艰难的路途,我们知道象流星、陨石一类的宇宙天体通过大气层时大部分会灰飞烟灭,仅有极少数落到我们地球上时也往往被烧的面目全非。


我们在地球上出游,可以乘汽车、火车、快马、客船或飞机等陆海空交通工具,总而言之要想出行,总要有合适的坐驾。探索宇宙也是如此,同样需要交通工具也就是我们所要了解的运载火箭或航天飞机以及其它航天器)。要走出地球,我们要做的第一步就是首先要穿过大气层。

地球大气层并不是风平浪静,均匀如一的理想环境,随着高度和纬度的不同,大气层的温度和密度都存在很大的不同。在垂直地球方向,大气层按温度特性分布大致可分为五层:即对流层、平流层、中间层、热层和外层。对流层是我们生产生活最习以为常的,它几乎占地球大气全部质量的四分之三,层内的风速、风向,压强、密度、温度和湿度等经常变化,包括风雨雷雹。从对流层顶端到50km之间,大气无上下对流,只有水平方向流动,称之为平流层,空气质量大约占地球打气全部质量的四分之一,民航飞机通常在平流层的低层飞行。从50km开始,部分大气分子受太阳电磁辐射和其它离子辐射而电离形成由电子、正离子、负离子、及中性粒子组成的电离介质区,一直延伸到大气层的外缘。


地球上运行的交通工具通常仅仅需要携带的发动机的燃烧剂原料,如汽油、每油等即可,氧化剂则可以从空气中直接获取。航天交通工具就大不一样了,由于一旦离开地球,就没有氧气供应,所以航天交通工具的燃料就比较特殊,携带更多的特殊燃料及其容器都会消耗相应的能量,所以航天科学家在设计航天交通工具时通常采用分级的推进方式,每一级完成其任务后就设法将装其燃料的容器抛掉,这就是大家所了解的级间分离,目的是最大限度地发挥燃料的推进效率。





航天器是指在地球大气层外的宇宙空间,基本按照天体力学规律运行的各种飞行器。如人造地球卫星、深空探测器、载人飞船、空间站以及外天体着落装置等。探月如探月航天器,首先需要借助运载火箭将其送到绕地球运行轨道后,逐渐加速变轨,使其速度大于于第一宇宙速度后才能脱离地球束缚向月球飞行,邻近月求时将调整其速度,再使之绕月飞行,以及随后的着陆都需要在航天控制中心按照设计的轨道对其进行一系列控制。

不要以为地球卫星的运行速度就是第一宇宙速度,其实,地球卫星的运行速度往往比该速度要低一些,第一宇宙速度是指发射卫星必须达到的最低速度,或卫星运行的最高速度。根据人类目前的认知,太空飞行可能有五级宇宙速度,第六级宇宙速度的说法存在矛盾,也就不存在第七、第八、第九等更高的宇宙速度了。1957104号,前苏联用液体运载火箭成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星,近60年的来,航天技术得到长足发展,对人类社会的进步与文明带来巨大的影响,使社会生活、国民经济、国防建设等各个领域发生了深刻的变化。军事卫星广泛地应用于侦察、监视、通信、导航和指挥。民用方面为气象学家提供气象和气候的信息、矿产资源普查、农作物产量估计与病虫害预报、土壤和森林资源调查、洪水和森林火灾监测、海洋和水利资源调查、地壳活动监测、地质分析和地震预报、环境监测、地图测绘、城市规划等提供大梁测量信息,可以说通信方面每时每刻都与它形影不离。


航天技术是20世纪下半叶飞速发展起来的一门新型的尖端技术。是当今世界高科学技术群体中对现代社会最有影响的科学技术之一。主要包括:推进技术、制导与控制技术、火箭设计与制造技术、航天器轨道控制、航天器姿态控制、飞行器环境技术、发射与返回技术、测控与安控、地面测试、航天器信息获取和处理及航天工程等。航天技术与电子技术结合,使得人类在信息获取、收集、传递方式以及速度方面都发生了重大变革,同时也推进了相关技术的发展。吸引了众多优秀人才从事航天事业,为航天事业发展作出巨大贡献。

浩瀚的宇宙总是让人们充满幻想,正所谓外边的世界很精彩,然而外边的世界也很无奈。就象著名物理学家提出的射星计划,要探索离地球4.5万光年的星球,即使设计出激光驱动的微型飞船,也需要20年才能到达那里。探索宇宙的路还很漫长,需要一代一带的航天人努力奋斗。





综观航天发展史可以发现,实际上航天技术是以军事目的而产生,发展起来的,在国防领域占据了重要地位。先进的导弹和卫星技术已经成为决定现代战争成败的重要因素。导弹可以不受地面海洋、空间和其它地球因素的影响,准确地射向攻击的目标,大大地增强了拥有国的国防实力。




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