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航天和空間技術(shù)知識(shí)－－航天工程 涉及航天器的設(shè)計(jì)和制造，以及在宇宙空間飛行的一些特殊問(wèn)題的技術(shù)，如與人造地球衛(wèi)生、宇宙飛行器、探空火箭的發(fā)射、制導(dǎo)、控制等有關(guān)的特殊問(wèn)題。航天器按用途分四類： （１）衛(wèi)星。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射成功第一顆人造地球衛(wèi)星。人類已向宇宙空間成功發(fā)射近2500顆各種用途的衛(wèi)星。如氣象衛(wèi)星，在地球大氣層外的空間運(yùn)行，在高空容易觀察風(fēng)云變幻，準(zhǔn)確作出天氣預(yù)報(bào)；通信衛(wèi)星，通過(guò)控制運(yùn)載火箭的飛行，在赤道上空的地球同步軌道上等距離分布3顆通信衛(wèi)星（或廣播衛(wèi)星），可實(shí)現(xiàn)全球通訊（或電視轉(zhuǎn)播）；地球資源衛(wèi)星，利用遙感技術(shù)可多快好省地勘測(cè)地球資源分布情況，普查可墾荒地、森林、草原、漁場(chǎng)的分布，還可以及時(shí)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)、洪水、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)情動(dòng)態(tài)，對(duì)地圖測(cè)繪、地震預(yù)報(bào)等也有一定幫助；天文衛(wèi)星，對(duì)天體進(jìn)行觀測(cè)、研究，沒(méi)有大氣干擾，特別是沒(méi)有吸收效應(yīng)，使光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可擴(kuò)展到紅外、紫外、和X射線等波段的觀測(cè)，使射電天文學(xué)的研究擴(kuò)展到低頻和極高頻波段；軍用衛(wèi)星，用于各種軍事目的，據(jù)估計(jì)，軍用衛(wèi)星約占進(jìn)入軌道的人造天體總數(shù)的1/2，作用包括照相偵察、導(dǎo)彈預(yù)警、核爆炸探測(cè)、導(dǎo)航衛(wèi)星等。 （２）行星際探測(cè)器。研制和發(fā)射行星際探測(cè)器的主要目的，是對(duì)月球及太陽(yáng)系內(nèi)各行星進(jìn)行系統(tǒng)考察，研究月球、火星、金星、木星、土星、天王星及其衛(wèi)星等，探測(cè)太陽(yáng)系形成、地球起源、各行星上生命存在的可能性，研究行星際磁場(chǎng)、行星際物質(zhì)等及用于這些探測(cè)器的技術(shù)。 （３）載人宇宙飛船。1961年4月，第一艘載人飛船進(jìn)入地球軌道，載人空間技術(shù)研制規(guī)模日益擴(kuò)大。近20年來(lái)，美、蘇兩國(guó)曾先后發(fā)展過(guò)大體相似的4個(gè)載人空間飛船，即美國(guó)的水星、雙子星座、阿波羅和天空實(shí)驗(yàn)室，蘇聯(lián)的東方號(hào)、上升號(hào)、聯(lián)盟號(hào)和禮炮號(hào)。研究過(guò)都經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：第一，把人送入地球軌道并安全返回；第二，發(fā)展載人空間基本技術(shù)，如軌道機(jī)動(dòng)飛行、交會(huì)、對(duì)接以及考察宇航員出艙活動(dòng)能力等；第三，發(fā)展小型實(shí)驗(yàn)性空間站，進(jìn)一步考察人在長(zhǎng)期空間條件下的生活和工作能力，利用在空間軌道上失重、真空等條件和空間站無(wú)菌、無(wú)污染的環(huán)境，進(jìn)行地面上不能進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、特殊產(chǎn)品的制造、各種無(wú)重力條件下的生物實(shí)驗(yàn)等。 （４）航天飛機(jī)。是可以多次重復(fù)使用的人造天體運(yùn)載工具。航天飛機(jī)發(fā)射成功對(duì)使用一次性火箭作為運(yùn)載工具的方法是個(gè)突破，也是航天工程從初期發(fā)展進(jìn)入到提高效率、節(jié)省費(fèi)用、擴(kuò)大活動(dòng)規(guī)模階段的重要標(biāo)志。使用航天飛機(jī)可簡(jiǎn)化人造天體設(shè)計(jì)、直接在軌道上部署人造天體、對(duì)軌道上已失效的人造天體進(jìn)行維修或取回，人在航天飛機(jī)里還可以從事科學(xué)研究、制造產(chǎn)品。 在各種人造天體研制、發(fā)展的同時(shí)，作為運(yùn)載工具的運(yùn)載火箭，以及推進(jìn)、制導(dǎo)、遙控、遙測(cè)、遙感、通信、材料、輻射保護(hù)等方面也進(jìn)一步深入研究。用于太空行走的航天服、用于進(jìn)行"星球大戰(zhàn)"的太空武器、建造能放置多用途傳感器的衛(wèi)星平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)一星多用等，都是正在研究的新課題。航天工程的發(fā)展為探索宇宙奧秘、生命起源、以及物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究增添新內(nèi)容。 航天工程同其他科學(xué)技術(shù)一樣，有自己產(chǎn)生、發(fā)展的過(guò)程。20世紀(jì)初，俄國(guó)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基首先系統(tǒng)地提出利用液體火箭進(jìn)行宇宙活動(dòng)的理論。1957年10月4日，人類發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道，標(biāo)志航天工程從理論到應(yīng)用的開端。此后，航天工程大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。 第一階段，1957－1960年，初期試驗(yàn)階段。其間主要試驗(yàn)基本技術(shù)，包括運(yùn)載火箭及其系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和發(fā)射，人造衛(wèi)星、載人飛船、行星際探測(cè)器及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備的研制和試驗(yàn)。 第二階段，1960－1964年，實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)階段。在所發(fā)射的人造天體上使用了各種特殊儀器設(shè)備，利用空間特殊環(huán)境條件，收集各種探測(cè)數(shù)據(jù)、遙感天空和地面、轉(zhuǎn)送各種信息、進(jìn)行各種特殊實(shí)驗(yàn)、把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能等，人首次飛出大氣層。 第三階段。1964－1979年，衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)逐步成熟，衛(wèi)星用途日益廣泛。載人飛行基本技術(shù)取得顯著進(jìn)步和迅速發(fā)展。60年代中期，美國(guó)開始在太空部署各種衛(wèi)星網(wǎng)。美、蘇兩國(guó)通過(guò)各自的載人飛船計(jì)劃證實(shí)人在宇宙空間的生活和工作能力；通過(guò)對(duì)行星的空間科學(xué)探測(cè)，發(fā)展了人類對(duì)宇宙空間的科學(xué)認(rèn)識(shí)；阿波羅計(jì)劃使人類首次登上月球；美國(guó)的旅行者I號(hào)、II號(hào)等行星探測(cè)器仍在太陽(yáng)系里航行；天空實(shí)驗(yàn)室和禮炮號(hào)試驗(yàn)性空間站，為開發(fā)宇宙展示出廣闊的前景。 第四階段，1980年到現(xiàn)在，可稱為航天飛機(jī)階段。航天飛機(jī)把載人空間實(shí)驗(yàn)室和各種用途的人造天體放在巨型貨艙內(nèi)，運(yùn)送到近地軌道，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并安全返回地面，以待下次使用。美國(guó)宇航員身穿航天服走出航天飛機(jī)，修理衛(wèi)星。 今后一二十年，航天工程的發(fā)展主要有三方面： （１）研究從近地空間擴(kuò)展到遠(yuǎn)地空間，從內(nèi)行星擴(kuò)展到外行星，對(duì)太陽(yáng)系所有行星進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。進(jìn)一步掌握有關(guān)行星大氣、行星上火山和地質(zhì)學(xué)方面的知識(shí)，為認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系演化理論、生命起源等基本問(wèn)題增添新內(nèi)容。 （２）探測(cè)和研究月球以及小行星的礦物資源種類和分布，為月球和小行星的開發(fā)以及向未來(lái)的太空工廠提供原料做準(zhǔn)備。注意研究高能天體，有可能找到新能源。 （３）空間載人飛行并在載人飛船上進(jìn)行綜合性空間科研活動(dòng)。如研究大氣層、等離子體物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、材料科學(xué)等。20世紀(jì)末，有可能出現(xiàn)太空工廠、空間太陽(yáng)能發(fā)電站甚至太空城。 中國(guó)于1970年4月24日發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，此后相繼進(jìn)行了科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射和回收、一箭三星的準(zhǔn)確定點(diǎn)、潛艇發(fā)射運(yùn)載火箭等多項(xiàng)重大科技成就，中國(guó)的航天工程已跨進(jìn)世界先進(jìn)行列。 |
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