有哪些关于太空飞行的知识?
中国航天事业是在基础工业薄弱、科技水平相对落后、特殊国情和特定历史条件下发展起来的。中国独立自主地开展航天活动,在较短的时间内走出了一条适合本国国情、有自己特色的发展道路,取得了一系列重要成就。在卫星回收、一箭多星、低温燃料火箭技术、捆绑式火箭技术和静止轨道卫星发射与测控等许多重要技术领域,中国已跻身世界先进行列。遥感卫星、通信卫星、载人飞船实验和空间微重力实验的研制和应用取得重大成就。
空间技术
1.人造地球卫星。中国于1970年4月24日成功研制并发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”,成为世界上第五个自主研制并发射人造地球卫星的国家。截至2000年6月5438+00日,中国* * *研制并发射了47颗不同类型的人造地球卫星,成功率达90%以上。目前,中国已初步形成四大卫星系列——返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实用”科学探测和技术试验卫星系列,“资源”地球资源卫星系列即将形成。中国是世界上第三个掌握卫星回收技术的国家,卫星回收成功率达到国际先进水平;中国是世界上第五个独立研制并发射地球静止轨道通信卫星的国家。中国气象卫星和地球资源卫星的主要技术指标已达到90年代初的国际水平。近年来,中国研制并发射的6颗通信、地球资源和气象卫星已投入使用,工作稳定,性能良好,产生了良好的社会效益和经济效益。
2.运载火箭。中国自主研制了12枚不同型号的“长征”系列运载火箭,适用于发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道。“长征”系列运载火箭近地轨道最大运载能力达到9200公斤,地球同步转移轨道最大运载能力达到5100公斤,基本可以满足不同用户的需求。自1985年中国政府正式宣布长征系列运载火箭进入国际商业发射市场以来,已有27颗国外制造的卫星成功发射到太空,在国际商业卫星发射服务市场上占有一席之地。迄今为止,“长征”系列运载火箭已进行了63次发射;2000年6月1996至6月10,“长征”系列运载火箭已连续21次发射成功。
3.宇宙飞船发射场。中国建成了酒泉、西昌、太原三个航天器发射场,圆满完成了各种运载火箭的飞行试验和各种人造卫星、试验飞船的发射任务。中国航天器发射场不仅可以完成国内发射任务,还可以完成为国际商业发射服务和开展其他国际空间合作。
4.太空TT&C..中国建成了包括陆地TT&C站和海上TT&C船在内的完整的空间TT&C网络,圆满完成了从近地轨道卫星到静止轨道卫星、从卫星到试验飞船的空间TT&C任务。中国航天TT&C网具备国际联网和共享TT&C资源的能力,TT&C技术达到世界先进水平。
5.载人航天。65438年至0992年,中国开始实施载人飞船航天工程,研制载人飞船和高可靠运载火箭,开展空间医学和空间生命科学工程研究,选拔后备航天员,研制一批空间遥感和空间科学实验装置。1999 165438+21年10月20日,我国成功发射并回收第一艘无人实验飞船,标志着我国突破了载人飞船的基础技术,在载人航天领域迈出了重要一步。
空间应用
中国高度重视各种应用卫星和卫星应用技术的发展,在卫星遥感、卫星通信、卫星导航定位等方面取得了长足进步。中国研制发射的卫星中,遥感卫星和通信卫星约占71%。这些卫星广泛应用于经济、科技、文化和国防建设的各个领域,取得了显著的社会效益和经济效益。国家有关部门还积极利用国外各种应用卫星开展应用技术研究,取得了良好的应用效果。
1.卫星遥感。中国从20世纪70年代初开始利用国内外遥感卫星,开展卫星遥感应用技术的研究、开发和推广,在气象、地矿、测绘、农林、水利、海洋、地震和城市建设等领域得到了广泛应用。目前已经建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心、中国遥感卫星地面接收站等机构,以及国务院有关部委、部分省市和中科院的卫星遥感应用研究机构。这些专业机构利用国内外遥感卫星,在气象预报、土地调查、农作物估产、森林调查、灾害监测、环境保护、海洋预报、城市规划、地图测绘等多个方面和领域开展了应用研究工作。特别是卫星气象地面应用系统的业务运行,大大提高了灾害性天气预报的准确率,显著减少了国家和人民的经济损失。
2.卫星通信。自20世纪80年代中期以来,中国利用国内外通信卫星发展卫星通信技术,以满足日益增长的通信、广播和教育需求。在卫星固定通信业务方面,中国有几十个大中型卫星通信地球站,有27000多条国际卫星通信信道连接着世界上180多个国家和地区。中国建成了国内卫星公用通信网,国内卫星通信信道达7万多条,初步解决了边远地区的通信问题。VSAT通信事业近年来发展迅速。国内VSAT通信事业部30个,服务15000小站用户,其中双向小站用户6300多户。同时,在金融、气象、交通、石油、水利、民航、电力、卫生、新闻等几十个部门建立了80多个专用通信网,数万个甚小口径终端。在卫星电视广播服务方面,中国已建成覆盖全球的卫星电视广播系统和覆盖全国的卫星电视教育系统。中国从1985开始用卫星传送广播电视节目。目前,已形成占用33个通信卫星转发器的卫星传输覆盖网络,负责传输47套中央和地方电视节目、教育电视节目,以及32套国内外广播节目和近40套地方广播节目。自十多年前卫星教育电视广播启动以来,已有3000多万人接受了大学和中专教育和培训。近年来,我国建成了卫星直播实验平台,通过数字压缩将中央和地方卫星传送的电视节目带到了无线广播电视覆盖不到的广大农村地区,大大提高了我国广播电视的覆盖范围。全国约有189万个卫星电视广播接收站。在卫星直播实验平台上,建立了中国教育卫星宽带多媒体传输网络,为全国提供远程教育和信息技术综合服务。
3.卫星导航和定位。中国从20世纪80年代初开始利用国外导航卫星发展卫星导航定位应用技术,目前已广泛应用于大地测量、船舶导航、飞机导航、地震监测、地质灾害防治监测、森林防火灭火、城市交通管理等多个行业。中国于1992年加入国际低轨道搜救卫星组织(COSPAS-SARSAT),后成立中国任务控制中心,大大提高了船舶、飞机、车辆的遇险报警服务能力。
空间科学
20世纪60年代初,中国开始用探空火箭和气球探索高层大气。70年代初,利用“实践”系列科学探测和技术试验卫星开展了一系列空间探测和研究,获得了大量有价值的环境探测数据。近年来,开展了空间天气预报研究和相应的国际合作。自20世纪80年代末以来,利用返回式遥感卫星进行了许多空间科学实验,在晶体和蛋白质生长、细胞培养、作物育种等方面取得了良好的效果。中国空间科学在基础理论研究方面有所创新。在空间物理、微重力科学、空间生命科学等领域建立了具有一定开放水平的国家级实验室,建立了空间有效载荷应用中心,具备了支撑空间科学实验的基本能力。近年来,利用“实践”系列科学探测和技术试验卫星对近地空间环境中的带电粒子及其效应进行了详细探测,首次完成了微重力流体物理两层流体空间实验,实现了空间实验的远程操作。6月10日22:16飞船最重要的目的之一就是向空间站和月球基地运送宇航员和物资,而且成本比航天飞机低很多。目前在轨的和平号空间站、之前的礼炮系列空间站、美国的天空实验室空间站都是以航天器作为天地之间的交通工具。前苏联的联盟15号飞船往返飞行,与礼炮7号和和平号空间站对接,成为世界上第一辆太空巴士。
长期在空间站工作生活的人随时都有可能遇到危险,比如宇航员突然生病,太空垃圾或流星穿透宇航员居住的压力舱壁。此时,宇航员需要立即撤离空间站,返回地面。由于体积小、重量轻、成本低,飞船非常适合作为救生艇长期停靠在空间站上,也不会给空间站带来太大负担。1984年,前苏联礼炮7号空间站发生故障时,正是停靠在空间站的联盟号飞船将两名宇航员紧急撤离到地面。目前正在建设的国际空间站在运行初期也将使用联盟-TM飞船作为救生艇。如果把价值连城的航天飞机作为救生艇长期停靠在空间站,那就得不偿失,效率太低了。而且会给空间站带来很大的负担,大大增加空间站姿态控制和轨道高度维持的成本。
因为飞船有推进系统,可以机动变轨,但也可以快速降低高度,用于侦察等军事活动。美国双子座7号飞船在轨飞行期间,飞船上的宇航员使用红外遥感器对1潜射导弹的发射进行了监测和跟踪,获得的信息比潜艇上的观测人员报告的信息更快。
从现在和可预见的未来来看,星际载人飞行将首先由飞船实现,而且很可能是载人火星飞船。
在本世纪,人类已经成功发射了两种航天器,卫星和登月。21世纪,有望发展星际飞船,把人送到其他星球观光。
由多极火箭运载的宇宙飞船已经进入太空,进行了世界上无与伦比的航行。在它眼里,地球只是一个核桃,所有的星星都变小了。因为它的发展,人类不仅拓展了生活的空间,也加快了人类进步的步伐。
飞船类似于返回式卫星,因为载人,所以增加了很多特殊系统,满足宇航员在太空的各种需求。例如,用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制的环境控制和生命支持系统、电报通信系统、仪器和照明系统、宇航服、载人移动装置和逃生救援系统。空间交会对接技术是载人飞船工程中的一项关键技术,因为只有这样才能为其他飞船提供运输功能。
当然,掌握航天器再入和安全返回的技术也很重要。特别是对于航天器来说,除了限制航天器在返回过程中的制动过载达到人的承受能力外,还应使其着陆精度高于返回卫星,以便及时发现和营救航天员。载人飞船,前苏联,曾经因为着陆精度差,把宇航员困在冰天雪地的森林里差点冻死。目前,只有美国、俄罗斯联邦和中国掌握航天器返回技术。
从结构上看,人类发展了三种类型的航天器,分别是一舱、二舱和三舱。一舱是最简单的,只有航天员的驾驶舱。这种两舱航天器由驾驶舱和服务舱组成,服务舱提供动力、电力、氧气和水。改善了航天员的工作生活环境。世界上第一位宇航员列昂诺夫乘坐了前苏联的“升天”飞船和美国的“双子座”飞船。最复杂的是三舱航天器。它是在两舱航天器的基础上或增加一个轨道舱(卫星航天器)进行空间活动和科学实验,如前苏联/俄罗斯“联盟”系列航天器;或者增加一个登月舱(登月飞船),用于登陆和离开月球,比如美国的阿波罗飞船。
从类型上看,除了载人飞船,还有货运飞船和载人货运混合飞船。根据任务的不同,载人飞船可分为卫星载人飞船、月球载人飞船和星际载人飞船。前两个已经在20世纪成功发射,后者预计在21世纪实现,很可能是载人火星飞船。
记者:飞船虽然比航天飞机和空间站简单,但技术要求肯定很高吧?
庞:当然。载人飞船虽然是当今最简单的载人飞船,但它具有飞行时间短、沿弹道或半弹道路径返回、一次性使用等特点。,其实也很复杂,所以现在只有中俄美有。
飞船返回地面时,为了减速、防热和满足结构需要,返回重量越小越好。正因如此,一般只有驾驶舱才真正回到地面,这也是细分设计的重要原因。应该是像飞机在空中扔掉副油箱,多级火箭扔掉熄火的子火箭一样“轻装上阵”。因此,航天器座舱的外形设计非常重要。
座舱是载人飞船的核心,通常采用无翼大型钝旋转体,有的是球形,有的是钟形。采用这种简单的形状,具有结构简单,工程上易于实现的特点。同时,座舱一般都有视野开阔的舷窗,便于航天员观察发射前的准备活动、在轨交会对接、返回点火时的姿态以及再次着陆的地面情况。俄罗斯宇航员曾多次在自动对接系统出现故障时,通过舷窗成功实现手动对接。此外,为了保持航天员高效工作,座舱内的气压和成分、氧气供应、二氧化碳和水蒸气的清除、水和食物、航天服等。都需要细致的研究,需要非常复杂的技术来完成。
飞船的气闸舱有两个门,一个是和驾驶舱相连的叫内门,另一个是可以通往太空的外门。航天员出舱前要穿上宇航服,然后走出内闸门,关闭内闸门,将气闸室内的空气抽入舱内。当气闸内外压力相等时,他们就可以打开外门进入太空。当宇航员返回气闸舱时,他们将按照相反的顺序操作。内外闸门气密性的绝对可靠性是气闸舱工作的基本条件。闸门的开启和关闭必须非常小心和熟练,避免空气泄漏非常重要,否则会极其危险。前苏联“上升”-2飞船在1965年3月率先应用气闸舱。宇航员列昂诺夫通过它走出舱外,成为世界上第一个在太空行走的人。
飞船上升或返回过程中,如果出现故障,需要紧急弹射时,驾驶舱门要能快速打开;在轨运行或海上降落时,要求驾驶舱门严格密封。宇航员除了通过驾驶舱门进出外,还可以从紧急逃生口爬出驾驶舱。载人飞船上升、入轨、返回地球三个不同飞行阶段的飞行环境不同,其救生手段也不同。比如发射飞船的火箭,起飞后就有危险。如果火箭飞行高度低于20000米,航天员可以像飞机飞行员一样启动弹射座椅从驾驶舱弹射出去,然后打开降落伞返回地面;如果火箭飞行高度超过2万米,航天员只能启动飞船顶部的逃逸火箭,用它把飞船拉离运载火箭,飞到安全区域,然后打开飞船的降落伞,让飞船软着陆。
目前载人飞船还是一次性的。要想重复使用,需要解决座舱热防护层能承受10 00℃以上的高温和返回舱着陆系统能保证准确着陆和极低的着陆速度,不被烧伤损坏这两个关键问题。国外正在从这两个方面发展可重复使用的载人飞船。
记者:随着人类航天活动的深入,航天器的使用越来越广泛。能详细说说这个情况吗?
庞:载人飞船在载人航天史上有不可磨灭的功绩。将人送入太空后,飞船已用于对地观测、航天员舱外作业、生物研究等各种科学研究和各种空间技术实验,并取得了巨大成果。
飞船最重要的用途之一就是向空间站和月球基地运送宇航员和物资,成本比航天飞机低很多。目前在轨的国际空间站,之前美国的“和平”、“礼炮”、“天空实验室”等空间站都是以航天器作为天地之间的交通工具。飞船就像太空中的“公交车”,立下了汗马功劳。
长期在空间站工作生活的人,随时可能有危险。例如,当宇航员突然生病或宇宙飞船发生事故时,宇航员必须立即离开空间站并返回地面。由于体积小、重量轻、成本低,飞船非常适合作为救生艇长期停靠在空间站。如果把价值连城的航天飞机当救生艇长期留在空间站,那就得不偿失了。前苏联礼炮-7空间站在1984年发生故障时,空间站上的两名宇航员被停靠在空间站的联盟号飞船疏散到地面。1998开始建设的国际空间站,也是用联盟-TM飞船作为救生艇。
因为飞船有推进系统,可以机动变轨,所以也可以快速降低高度,用于侦察等军事活动。美国“双子座-7”飞船在轨飞行期间,飞船上的宇航员使用红外遥感器监测和跟踪一枚潜射导弹的发射,获得的信息比潜艇上的观察员报告的信息更快。
外国开始使用宇宙飞船进行太空旅游。自从美国加州百万富翁丹尼斯·蒂托(dennis tito)于2001年4月搭乘联盟-TM号宇宙飞船登上国际空间站,成为第一位进入太空的旅行者后,很多人都对太空旅行充满了期待。为此,俄罗斯Energia火箭航天公司表示,计划为未来乘客提供为期一周的太空服务。乘客可以乘坐俄罗斯联盟号宇宙飞船访问太空。在飞船里,游客不仅可以体验失重的感觉,还可以通过舷窗看到美丽的地球。
另外,从目前和可预见的未来来看,未来的星际载人飞行将首先由飞船实现,很可能是载人火星飞船。
总之,飞船在过去、现在和未来都取得了巨大的成就,可以说是方兴未艾。
记者:说到飞船,就不能不提到中国人最引以为豪的“神舟”。可以请你详细谈谈吗?
庞:中国的“神舟”号是一艘比较先进的载人飞船,已经四次进入太空。神舟飞船由轨道舱(也叫工作舱)、返回舱(也叫座舱)、推进舱(仪器舱)和过渡段组成。其中,载人轨道舱和返回舱可谓“一室一厅”。作为“一室”的返回舱是航天员在飞船发射、返回和驾驶时停留的地方,而作为“一室”的轨道舱是航天员工作和休息的地方。
轨道舱位于返回舱前面,是为了增加航天员的活动空间。它配备了多种实验设备和仪器,可用于对地观测。它的两侧装有可伸缩的大型太阳能电池翼、太阳传感器、各种天线和各种对接机构。
返回舱位于飞船中部,是航天员的住舱,也是飞船的控制中心。它和其他舱一样,不仅要承受起飞、上升和轨道运行时的各种应力和飞行环境,还要承受再入大气层时的减速过载和气动加热。它是一个封闭的结构,前端有一个舱口,供宇航员进出轨道舱。
推进舱在返回舱的正后方,通常装有推进系统、电源、气瓶和水箱,起到保障和服务的作用,即给飞船提供动力、姿态控制、变轨和制动,给航天员提供氧气和水。推进舱两侧还安装了20多平方米的主太阳能电池翼。过渡段位于飞船顶部,用于与其他飞船对接或太空探索。
飞船顶部还有一个8米高的逃逸塔。配备10发动机。在火箭发射前900秒到发射后160秒(0 ~ 110公里)期间,如果出了问题,它可以把返回舱和轨道舱拖离火箭,落到安全的地方,让飞船上的航天员转危为安。记者:谢谢你接受我们的采访。祝中国的飞天梦早日实现。中国航天事业自1956成立以来,经历了艰苦奋斗、支撑发展、改革振兴、走出去等几个重要时期。至今已达到相当的规模和水平:形成了完整的配套研究、设计、生产和试验体系;建立了能够发射各种卫星和载人飞船的航天器发射中心,以及由国内各种地面站和远距离跟踪测量船组成的测控网。建立了多种卫星应用系统,取得了显著的社会效益和经济效益;建立了具有一定水平的空间科学研究体系,取得了许多创新成果。培养了一支素质好、技术水平高的航天科技队伍。