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人类的飞天梦想

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:在此之前,人们对载人的飞行器持怀疑态度。莱特兄弟两人的试飞在北卡罗来纳州基蒂霍克海滩上空飞行了4次,最长的一次持续约1分钟,飞行距离850英尺。另有5人在场目睹了他们的飞行。1905年10月5日,韦伯驾驶的“飞行者3号”持续飞行了38分钟,航程达39千米。这三大系统称为运载火箭的主系统,主系统工作的可靠与否,将直接影响运载火箭飞行的成败。

第五节 人类的飞天梦想

一、热气球的发明

1783年9月19日,法国人蒙格尔菲兄弟受中国孔明灯的启发,研制出世界上第一个热气球。他们将一只羊、一只公鸡用热气球升到了520米的高空。但如果要进一步让热气球能为人服务,那么谁来做第一个上天的人呢?当时有些人提议,让死囚犯来进行这个实验,反正已经判了死刑了,即使出事故有伤亡也没关系。但是很多科学家反对,说这么大的荣誉怎么能够给两个死囚犯呢?他们给国王路易十六上书请求裁决。路易十六当时决定,不让死囚犯进行这次伟大的实验。最后两个勇敢的科学家站了出来,搭上了热气球,第一次飞上了天空。直到今天,热气球仍然广泛应用于运动、娱乐和探险。

二、飞机的发明

1903年12月17日,莱特兄弟制造的第一架飞机“飞行者1号”在美国北卡罗来纳州试飞成功。他们成功地驾驶着自己设计制造的飞行器进行了飞行。在此之前,人们对载人的飞行器持怀疑态度。这年年初,颇受敬重的美国科学家西蒙·纽康曾发表看法,证明靠机动力量进行飞行是不可能的。1896年,德国著名的航空界先驱奥托·利林塔尔驾驶自己制造的飞行器坠毁身亡。莱特兄弟两人的试飞在北卡罗来纳州基蒂霍克海滩上空飞行了4次,最长的一次持续约1分钟,飞行距离850英尺。另有5人在场目睹了他们的飞行。

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莱特兄弟的飞机

奥佛·莱特和韦伯·莱特两兄弟本来经营自行车,对机械制造技术十分在行,是当时人数众多的飞行爱好者之一。他们从1896年开始研究飞行,并立志制造出一架用引擎驱动的飞机来。与其他飞行设计爱好者不同,他们很重视理论,并阅读了空气动力学方面的有关文献。为了读李塔尔的著作,他们还顽强地学会了德文。

莱特兄弟说,他们在代顿的自行车修理厂里解决了阻碍重于空气的飞行器进行飞行的难题。他们的一项重要发明是运用可动的翼梢来控制飞机,这是别人从未解决过的问题。他们还制造出25马力(1马力=735瓦特)轻型引擎,这种引擎比之前任何一种都轻,但提供的动力更大。两兄弟接着在风洞里试验了他们自己设计制造的一系列比例模型。他们说,这项工作花费了7年多时间,耗资1000多美元。他们说,不管怎样,只有获得专利权之后,他们才能发表飞行器的详细说明。

经过数年的反复摸索,莱特兄弟终于制造出第一架飞机“飞行者1号”并试飞成功。

莱特兄弟继续对飞机进行改进,于1904年和1905年分别造出了“飞行者2号”和“飞行者3号”。1905年10月5日,韦伯驾驶的“飞行者3号”持续飞行了38分钟,航程达39千米。也就是说,“飞行者3号”实际上已经具有了实用性能。

莱特兄弟确信一个飞行器的时代已经来临。之后的几年,他们一面改进飞机性能,一面在世界各国做飞行表演,向人们展示人类飞行之梦已经成真。

三、运载火箭

运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具,用途是把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。它是在导弹的基础上发展而来的,一般由2~4级组成,每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。末级有仪器舱,内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。级与级之间靠级间段连接。有效载荷装在仪器舱的上面,外面套有整流罩。

(一)发展历程及分类

运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上发展而来的。第一枚成功发射卫星的运载火箭是苏联用洲际导弹改装的“卫星号”运载火箭。到20世纪80年代,苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲空间局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。最小的仅重10.2吨,推力125千牛(约12.7吨力),只能将1.48千克重的人造卫星送入近地轨道;最大的重2900多吨,推力33350千牛(3400吨力),能将120多吨重的载荷送入近地轨道。主要的运载火箭有“大力神号”运载火箭、“德尔塔号”运载火箭、“土星号”运载火箭、“东方号”运载火箭、“宇宙神号”运载火箭、“阿里安那号”运载火箭、“H号”运载火箭、“长征”系列运载火箭等。

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火箭

目前常用的运载火箭按其所用的推进剂来分,可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型。如我国的“长征三号”运载火箭是一种三级液体火箭;“长征一号”运载火箭则是一种固液混合型的三级火箭,其第一级、第二级是液体火箭,第三级是固体火箭;美国的“飞马座”运载火箭则是一种三级固体火箭。

按级数来分,运载火箭可以分为单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接形式来分,分为串联型、并联型、串并联混合型三种。串联型火箭级与级之间的连接分离机构简单,其上面级的火箭发动机在高空点火。并联型火箭的连接分离机构较串联型复杂,其核芯级第一级火箭与助推火箭在地面同时点火。苏联发射世界上第一颗人造地球卫星的“卫星号”运载火箭,就是在中间芯级火箭的周围捆绑了4支助推器。助推器与芯级火箭在地面一起点火,燃料用完后关机抛离。我国的“长征二号E”运载火箭则是一枚串并联混合型火箭,其第一级火箭周围捆绑了4枚助推器,在第一级火箭上面又串联了一枚第二级火箭。

(二)结构组成

不管是固体运载火箭还是液体运载火箭,单级运载火箭还是多级运载火箭,其主要的组成部分有结构系统、动力装置系统和控制系统。这三大系统称为运载火箭的主系统,主系统工作的可靠与否,将直接影响运载火箭飞行的成败。此外,运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统,例如遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。

1.箭体

箭体是运载火箭的基体,它用来维持火箭的外形,承受火箭在地面运输、发射操作和在飞行中作用在火箭上的各种载荷,安装连接火箭各系统的所有仪器、设备,把箭上所有系统、组件连接组合成一个整体。

2.动力装置系统

动力装置系统是推动运载火箭飞行并获得一定速度的装置。对液体火箭来说,动力装置系统由推进剂输送系统、增压系统和液体火箭发动机组成。固体火箭的动力装置系统较简单,它的主要部分就是固体火箭发动机推进剂直接装在发动机的燃烧室壳体内构成。

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火箭分解

3.控制系统

控制系统是用来控制运载火箭沿预定轨道正常飞行的部分。它由制导和导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。制导和导航系统的功用是控制运载火箭按预定的轨道运动,把有效载荷送到预定的空间位置并使之准确进入轨道。姿态控制系统(又称姿态稳定系统)的功用是纠正运载火箭飞行中的俯仰、偏航、滚动误差,使之保持正确的飞行姿态。电源供配电和时序控制系统则按预定飞行时序实施供配电控制。

4.遥测系统

遥测系统的功用是把运载火箭飞行中各系统的工作参数及环境参数测量下来,通过运载火箭上的无线电发射机将这些参数送回地面,由地面接收机接收;亦可将测量所得的参数记录在运载火箭上的磁记录器上,在地面回收磁记录器。这些测量参数既可用来预报航天器入轨时的轨道参数,又可用来鉴定和改进运载火箭的性能。一旦运载火箭在飞行中出现故障,这些参数就是故障分析的依据。

5.外弹道测量系统

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火箭升空

外弹道测量系统的功用是利用地面的光学和无线电设备与装在运载火箭上的对应装置一起对飞行中的运载火箭进行跟踪,并测量其飞行参数,用来预报航天器入轨时的轨道参数,也可用来作为鉴定制导系统的精度和故障分析依据。

6.安全系统

安全系统的功用是当运载火箭在飞行中一旦出现故障不能继续飞行时,将其在空中炸毁,避免运载火箭坠落时给地面造成灾难性的危害。安全系统包括运载火箭上的自毁系统和地面的无线电安全系统两部分。火箭上的自毁系统由测量装置、计算机和爆炸装置组成。当运载火箭的飞行姿态、飞行速度超出允许的范围,计算机发出引爆爆炸装置的指令,使运载火箭在空中自毁。无线电安全系统则是由地面雷达测量运载火箭的飞行轨道,当运载火箭的飞行超出预先规定的安全范围时,由地面发出引爆箭上爆炸装置的指令,由箭上的接收机接收后将火箭在空中炸毁。

7.瞄准系统

瞄准系统的功用是给运载火箭在发射前进行初始方位定向。瞄准系统由地面瞄准设备和运载火箭上的瞄准设备共同组成。

(三)技术指标

运载火箭的技术指标包括运载能力、入轨精度、火箭对不同重量的有效载荷的适应能力和可靠性。

运载能力指火箭能送入预定轨道的有效载荷重量。有效载荷的轨道种类较多,所需的能量也不同,因此在标明运载能力时要区别低轨道、太阳同步轨道、地球同步卫星过渡轨道、行星探测器轨道等几种情况。表示运载能力的另一种方法是给出火箭达到某一特征速度时的有效载荷重量。各种轨道与特征速度之间有一定的对应关系。例如把卫星送入185千米高度圆轨道所需要的特征速度为7.8千米/秒,送入1000千米高度圆轨道需8.3千米/秒,送入地球同步卫星过渡轨道需10.25千米/秒,探测太阳系需12~20千米/秒。

(四)飞行程序

运载火箭在专门的航天发射中心发射。火箭从地面起飞直到进入最终轨道要经过以下几个飞行阶段:

1.大气层内飞行段:火箭从发射台垂直起飞,在离开地面以后的10几秒钟内一直保持垂直飞行。在垂直飞行期间,火箭要进行自动方位瞄准,以保证火箭按规定的方位飞行,然后转入零攻角飞行段。火箭要在大气层内超过声速,为减小空气阻力和减轻结构重量,必须使火箭的攻角接近于零。

2.等角速度程序飞行段:第二级火箭的飞行已经在稠密的大气层以外,整流罩在第二级火箭飞行段后期被运载火箭抛掉。火箭按照最小能量的飞行程序,即以等角速度作低头飞行。达到停泊轨道高度和相应的轨道速度时,火箭即进入停泊轨道滑行。对于低轨道的航天器,火箭这时就已完成运送任务,航天器便与火箭分离。

3.过渡轨道:对于高轨道或行星际任务,末级火箭在进入停泊轨道以后还要再次工作,使航天器加速到过渡轨道速度或逃逸速度,然后航天器与火箭分离。

(五)设计特点

运载火箭的设计特点是通用性、经济性和不断进行小的改进。这和大型导弹不同,大型导弹是为满足军事需要而研制的,起支配作用的因素是保持技术性能和数量上的优势。因此导弹的更新换代较快,几乎每5年出一种新型号。运载火箭则要在商业竞争的环境中求发展。作为商品,它必须具有通用性,能适应各种卫星重量和尺寸的要求,能将有效载荷送入多种轨道。经济性也要好。也就是既要性能好,又要发射耗费少。订购运载火箭的用户通常要支付两笔费用。一笔是付给火箭制造商的发射费,另一笔是付给保险公司的保险费。发射费代表火箭的生产成本和研制费用,保险费则反映火箭的可靠性。火箭制造者一般都尽量采用成熟可靠的技术,并不断通过小风险的改进来提高火箭的性能。运载火箭不像导弹那样要定型和批量生产,而是每发射一枚都可能引进一点新技术,作一点小改进,这种小改进不影响可靠性,也不必进行专门的飞行试验。这些小改进积累起来就有可能导致大的方案性变化,使运载能力有成倍的增长。20世纪80年代以来,一次性使用的运载火箭已经面临航天飞机的竞争。这两种运载工具各有特长,在今后一段时间内都将获得发展。航天飞机是按照运送重型航天器进入低轨道的要求设计的,运送低轨道航天器比较有利。对于同步轨道航天器,航天飞机还要携带一枚一次性使用的运载器,用以把航天器从低轨道发射出去,使之进入过渡轨道。这样有可能导致入轨精度和发射可靠性的下降。一次性使用的运载火箭在发射同步轨道卫星时可以一次送入过渡轨道,比航天飞机稍为有利。这两种运载工具之间的竞争将促进可靠性的提高和成本的降低。

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大力神火箭

(六)国外典型的运载火箭

1.大力神(Titan)系列运载火箭

美国大力神运载火箭系列由大力神-2洲际导弹发展而来,1964年首次发射。该系列由大力神-2、大力神-3、大力神-34、大力神-4和商用大力神-3等型号和子系列组成。它的最大近地轨道运载能力为21.9吨,地球同步转移轨道运载能力为5.3吨。

2.宇宙神(Atlas)系列运载火箭

美国宇宙神系列运载火箭于1958年12月18日首次发射,曾经发射过世界上第一颗通信卫星、美国第一艘载人飞船等。目前正在使用的主要有宇宙神-2A、宇宙神-2AS和宇宙神-3。研制中的宇宙神-5运载火箭的第一级采用了通用模块化设计,其中的重型火箭使用了3个通用模块,其地球同步转移轨道运载能力达到13吨。

3.德尔塔(Delta)系列运载火箭

美国德尔塔系列运载火箭于1960年5月13日首次发射,迄今为止已发展了19种型号,目前正在使用的是德尔塔-2和德尔塔-3两种型号。美国空军的全部GPS卫星都是由德尔塔-2发射的。德尔塔-3是在德尔塔-2的基础上研制的大型运载火箭,可以把3.8吨的有效载荷送入地球同步转移轨道。德尔塔-3于2000年8月发射成功。德尔塔-4系列火箭自2002年起至2011年共发射17次。

4.土星-V(Saturn)系列运载火箭

土星-V系列运载火箭是美国专为阿波罗登月计划而研制的、迄今为止最大的巨型运载火箭。其起飞重量为3000吨,直径10米,高110米,近地轨道运载能力达97吨,它能把重达47吨的阿波罗飞船送入登月轨道。土星-V系列运载火箭曾先后将12名宇航员送上月球。

5.“东方号”(Vostok)系列运载火箭

俄罗斯“东方号”系列运载火箭是世界上第一种载人航天运载工具,它创造了多个世界第一:发射了第一颗人造卫星、第一颗月球探测器、第一颗金星探测器、第一颗火星探测器、第一艘载人飞船、第一艘无人载货飞船“进步号”等。它也是世界上发射次数最多的运载火箭系列。其中“联盟号”是“东方号”的一个子系列,主要发射“联盟号”载人飞船、“进步号”载货飞船。

6.“质子号”(Proton)系列运载火箭

俄罗斯“质子号”系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号。目前正在使用的有质子号三级型和四级型两种。三级型“质子”号于1968年11月16日首次发射,其低地轨道运载能力达到22吨,它是世界上第一种用于发射空间站的运载火箭,曾发射过“礼炮1号”到“礼炮7号”空间站、“和平号”空间站各舱段和其他大型低地轨道有效载荷。1998年11月20日,“质子号”发射了国际空间站的第一个舱段。

7.“天顶号”(Zenit)系列运载火箭

“天顶号”系列运载火箭是前苏联(后为乌克兰)研制的运载火箭,分为两级的天顶-2、三级的天顶-3和用于海上发射的天顶-3SL。天顶

-2的低地轨道运载能力约为18吨,太阳同步轨道运载能力约为11吨。可在海上发射的天顶-3SL是美国、乌克兰、俄罗斯、挪威联合研制的运载火箭,其地球同步轨道运载能力为2吨,1999年3月首次发射成功。

8.“能源号”(Energia)运载火箭

“能源号”运载火箭是前苏联(后为俄罗斯)研制的目前世界上起飞质量和推力最大的火箭。其近地轨道运载能力为105吨,既可发射大型无人载荷,也可用于发射载人航天飞机。“能源号”于1987年首次发射成功,曾将苏联的“暴风雪号”航天飞机成功地送上天。目前由于俄罗斯经济状态不佳就再也没有发射过。

9.阿里安那(Ariane)系列运载火箭

阿里安那火箭是由欧洲11个国家组成的欧洲航天局研制的系列运载火箭,该系列已有阿里安那1~5共5个子系列,目前正在使用的是阿里安那-4和阿里安那-5。阿里安那-4于1988年6月15日进行了首次发射,其近地轨道运载能力为9.4吨,地球同步转移轨道运载能力为4.2吨。阿里安那-5于1997年进行了首次发射,近地轨道运载能力为25吨,地球同步转移轨道运载能力为7.5吨。

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阿里安那火箭

10.H系列运载火箭

日本H系列运载火箭由H-1、H-2、H-2A等火箭组成,目前正在使用的H系列火箭只有H-2A和H-2B,2001年8月首次发射成功。

11.极轨卫星火箭(PSLV)

印度自行研制的极轨4级运载火箭,其太阳同步轨道运载能力为1吨,低地轨道运载能力为3吨。它于1993年9月首次发射,但由于火箭出现故障,卫星未能入轨。此后,该火箭连续三次发射成功。1999年5月,一箭三星技术取得成功。2011年7月,PSLV-C17发射了一颗卫星,第18次成功执行飞行任务。

(七)我国运载火箭的发展

到目前为止我国共研制了12种不同类型的长征系列火箭,能发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道的卫星。到2009年8月底,长征系列运载火箭共发射了118次。在1994~1996年间,长征系列运载火箭曾一度几次发射失败,使我国在国际商业发射市场的声誉处于低谷。中国航天工业总公司经过一系列质量整顿后终于打了个翻身仗。自1996年10月至2006年10年间已连续49次发射成功,这在世界卫星发射史上也是不多见的。

在我国运载火箭的发展初期,探空火箭的研制占有重要的地位,尽管它是结构简单的无控火箭,但却是新中国成立后的第一枚真正的火箭。从1958年开始,我国陆续研制出包括生物、气象、地球物理、空间科学试验等多种类型的探空火箭。

1.“长征一号”(CZ-1)系列运载火箭

1970年4月24日,中国使用“长征一号”(CZ-1)运载火箭发射了第一颗人造卫星“东方红一号”。“长征一号”是在两级中远程导弹上再加一个第三级固体火箭所组成,火箭全长29.86米,起飞总重81.57吨,起飞推力为1040千牛。

2.“长征二号”(CZ-2)系列运载火箭

“长征二号”(CZ-2)运载火箭是在洲际导弹的基础上发展而来的,并于1975年发射了1吨多重的近地轨道返回式卫星,成功地回收了返回舱。此后,又根据发射卫星的需要,陆续衍生出“长征二号丙”(CZ-2C)、“长征二号丙改进型”(CZ-2C/SD)和发射极轨卫星的“长征二号丁”(CZ-2D)运载火箭。在长征火箭大家族中,“长征二号”系列主要用于发射各类近地轨道卫星,CZ-2C/SD曾以一箭三星方式发射了12颗美国的铱星移动通信卫星。1986年初,美国的“挑战者号”航天飞机爆炸后,航天飞机被停飞,美国用了很长时间分析和处理故障,其后美国停止用航天飞机发射一般商业卫星。趁此时机,我国仅用了18个月就研制成功“长征二号E”(又称长二捆)运载火箭,可以发射原来准备用美国航天飞机发射的商用卫星。“长征二号E”火箭以“长征二号”为芯级,周围捆绑了4个液体助推器,它的近地轨道运载能力高达9.2吨。“长征二号E”于1990年试射成功,从1992年到1995年曾发射多颗外国卫星。

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“长征二号F”火箭

为满足发射“神舟号”飞船的要求,保证宇航员的安全,我国又在“长征二号E”的基础上改进了可靠性,并增设了故障检测系统和逃逸救生系统,从而发展出了“长征二号F”运载火箭,专门用来发射“神舟号”载人飞船。由于“长征二号”火箭的质量和可靠性非常高,1975~1996年连续成功地把17颗返回式卫星送上天,“长征二号”运载火箭在国际卫星发射市场上获得了非常好的可靠性声誉。

3.“长征三号”(CZ-3)系列运载火箭

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“长征三号”火箭

“长征三号”运载火箭是在“长征二号”二级火箭上面加了一个以液氢、液氧为推进剂的第三级的新火箭,所用的液氢液氧发动机可以二次启动,在技术上处于当时国际先进水平,是我国火箭技术发展的一个重要里程碑。1984年“长征三号”成功地发射了我国第一颗地球同步试验通信广播卫星“东方红二号”。1985年中国宣布进入国际商业卫星发射市场。1990年我国首次用“长征三号”运载火箭将美国休斯公司制造的“亚洲一号”卫星送入地球同步轨道。此后,“长征三号”系列不断增加新成员,如“长征三号甲”、“长征三号乙”,主要用于发射地球静止轨道卫星。“长征三号甲”运载火箭是在“长征三号”的基础上研制的大型火箭,它的氢氧发动机具有更大的推力,性能也得到很大的提高,地球同步转移轨道运载能力也从“长征三号”的1.6吨提高到2.6吨。“长征三号乙”运载火箭是在“长征三号甲”和长二捆的基础上研制的,即以“长征三号甲”为芯级,再捆绑4个与长二捆类似的液体助推器。“长征三号乙”主要用于发射地球同步轨道的大型卫星,也可进行轻型卫星的一箭多星发射,其地球同步转移轨道运载能力达到5.1吨,跃入了世界大型火箭行列。“长征三号丙”是在“长征三号甲”的单枚三级火箭基础上捆绑2个助推器而成,运载能力为2.6~3.8吨,介于2.6吨的“长征三号甲”和5.1吨的“长征三号乙”之间。2003年其总体设计完成,2008年4月26日首次发射“天链一号01星”,“长征三号丙”是“长三甲”系列中最后一型火箭。

4.“长征四号”(CZ-4)系列运载火箭

目前投入使用的“长征四号乙”运载火箭,是长征火箭家族中用于发射各种太阳同步轨道和极轨道应用卫星的主要运载工具。

5.“长征五号”(CZ-5)运载火箭

“长征五号”运载火箭是中国正在研制的新一代运载火箭,旨在面对国际商业卫星发射市场和国内未来卫星发射、深空探测的更高需求,其研制成功后,中国进入空间的能力将得到大幅度提升。“长征五号”总体设计由中国运载火箭技术研究院第一设计部负责,目标是2014年实现首次航天飞行,根据中国探月工程计划,它将为我国发展空间站和探月工程“三期”提供运力保障。

四、航天飞机

1969年4月,美国国家航空航天局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。1972年1月,美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划,确定了航天飞机的设计方案,即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。经过5年时间,1977年2月,美国研制出一架“企业号”航天飞机轨道器,于6月28日由波音747飞机驮着进行了机载试验,参加试飞的是宇航员海斯和富勒顿两人。8月12日,该试验圆满完成。又经过4年,第一架载人航天飞机“哥伦比亚号”终于出现在太空舞台,这是航天技术发展史上的又一个里程碑。航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线(高度100千米的关门线)而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器,由辅助的运载火箭发射脱离大气层。作为往返于地球与外层空间的交通工具,航天飞机结合了飞机与航天器的性质,像有翅膀的太空船,外形像飞机。航天飞机的翼在回到地球时提供空气刹车作用,以及在降落跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的运载工具一样,是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系,航天飞机的有效载荷比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。

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航天飞机

虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发,但只有美国与苏联实际成功发射并回收过这种交通工具。但由于苏联瓦解,相关的设备由哈萨克斯坦接收后,受限于没有足够经费维持运作使得整个太空计划停摆,因此全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。2011年7月,“阿特兰蒂斯号”航天飞机进行了最后一次飞行,美国的航天飞机全部退役。

五、“神舟”飞船

“神舟”飞船是中国自行研制,具有完全自主知识产权,达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。“神舟”飞船采用三舱一段,即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成,由13个分系统组成。“神舟”飞船与国外第三代飞船相比,具有起点高、具备留轨利用能力等特点。

(一)“神舟一号”飞船

1.“神舟一号”飞船发射的基本数据

发射时间:1999年11月20日6时30分7秒

发射火箭:新型“长征二号F”捆绑式火箭,这次发射,是长征系列运载火箭的第59次飞行。

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭起飞约10分钟,飞船与火箭分离,进入预定轨道。

返回时间:1999年11月21日3时41分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古自治区中部地区

飞行时间/圈数:21小时11分/14圈

2.“神舟一号”飞船搭载物品

一是旗类,中华人民共和国国旗、澳门特别行政区区旗、奥运会会旗等;二是各种邮票及纪念封;三是各10克左右的青椒、西瓜、玉米、大麦等农作物种子,此外还有甘草、板蓝根等中药材。

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神舟飞船

3.“神舟一号”飞船的技术应用

在“神舟一号”飞船的项目中首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。飞船在轨运行期间,地面测控系统和分布于公海的4艘“远望号”测量船对其进行了跟踪与测控,成功进行了一系列科学试验。

(二)“神舟七号”飞船

1.“神舟七号”飞船发射的基本数据

发射时间:2008年9月25日21时10分04秒

发射火箭:新型“长征二号F”捆绑式火箭

飞船进入轨道所需飞行时间:584秒

返回时间:2008年9月28日17时40分

发射地点:酒泉卫星发射中心

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“神舟七号”航天员出舱行走

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“神舟七号”舱内的航天员

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“神舟七号”成功着陆

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“神舟九号”与“天宫一号”交会对接

着陆地点:内蒙古中部

飞行时间:68小时30分钟

航天员:翟志刚、刘伯明、景海鹏

2.“神舟七号”飞船的飞行任务

“神舟七号”载人飞船飞行任务的主要目的是实施中国航天员首次空间出舱活动,突破和掌握出舱活动相关技术,同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。飞船运行期间,1名航天员着中国的飞天舱外航天服出舱进行舱外活动,回收在舱外装载的试验样品装置。

(三)“神舟九号”飞船

1.“神舟九号”飞船发射的基本数据

发射时间:2012年6月16日18时37分24秒

发射火箭:新型长征二号F捆绑式火箭

飞船进入轨道所需飞行时间:火箭起飞约10分钟

返回时间:2012年6月29日10时02分

发射地点:酒泉卫星发射中心

着陆地点:内蒙古四王子旗

飞行时间:303小时25分钟

航天员:景海鹏、刘旺、刘洋

2.“神舟九号”飞船的飞行任务

“神舟九号”的飞行任务只要是由航天员在太空完成与“天宫一号”交会对接。航天员刘旺在景海鹏与刘洋配合下成功地执行了空间交会对接任务。这标志着中国较为熟练的掌握了自动交会对接技术,中国的载人航天技术进一步成熟。

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“神舟九号”的航天员

实践馆:

1.现如今,高铁让我们享受交通便捷之余,也让我们感受到了时代的迅猛发展。从蒸汽机到内燃机,到磁悬浮列车,科学家们充分发挥着他们的才智。让我们进入实验室,进入科技馆,看看蒸汽机、内燃机、磁悬浮列车的构造,了解他们内部的工作原理。

2.大家如果有兴趣,也可以自己动手做个火车小模型,积极开动脑筋,也开拓一下自己的动手制作能力!

3.学习了能量守恒定律,了解了永动机是不可能制成的,那么同学是否想过地球上存在的煤、石油等能源还能供这个地球使用多久?新能源开发的前景可是不容小觑的哦!同学们可以咨询老师或者到网上搜索最近的能源开发情况。

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