[教学]空间技术及其发展趋势

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1、空间技术及其发展趋势闵桂荣空间技术的研究与开发始于木世纪50年代。40多年来其技术进步之快和应用范围之广，使得空间技术的重要地位己被世界各国广泛重视。不久前美国一权威著作预言：21世纪国家对航天能力的依赖可与19—20世纪国家对电力、石油的依赖相比拟。为使读者对世界空间技术的发展有一个概括的了解，本文分空间技术基木知识、40年的主要成就、未來发展趋势三部分介绍。一、空间资源与空间技术（一）空间资源无限的宇宙空间蕴藏着取Z不尽的物质财富，期待着人类去开发利用。与宇宙空间相比，地球只不过是沧海一粟。宇宙空间中蕴藏的资源品种和

2、数量之多，远远超过地球，人类渴望获得的许多宝贵资源，可望在宇宙空间得到满足。对宇宙空间资源的了解，至今知识甚少，就目前的认识，可大致分为三类：1.轨道资源。航天器环绕地球按天体力学规律沿着特定轨道运动，卫星在轨道上飞行，位置高，飞行快，可以快速大范围地覆盖地球表而，从而达到通信、遥感、定位等目的。所以各种卫星轨道本身就是重要的宝贵资源。例如，赤道上空约36000公里的对地静止轨道-共只有一圈，只能布置有限数量的卫星，因此许多国家都在争夺早占该种轨道位置。2.环境资源。卫星在宇宙太空飞行，它的周围环境是高真空、微重力、强辐

3、射以及丰富的太阳能等，这种特殊的环境本身就是极为宝贵的资源，利用微重力环境可以制造出地面无法做到的材料和牛物制品，而在空间粒子辐照环境中农业育种，引起变异，带回地面繁殖后代，会出现产量翻一番的奇异现象。3.物质资源。月球及太阳系各行星上都蕴藏着极为丰富的资源。月球岩土中含有地壳里的全部化学元素和约60种矿藏，其中包括地球上极为缺乏的同位素氨-3,它是核聚变反应堆理想的燃料。（二）空间技术与宇宙速度空间技术就是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又称太空技术和航天技术。讨论航天，那什么是天？有两种定义。一种定义认为，天是指地球

4、大气层以外无限遥远的空间。另一种定义认为，天是指地球大气层以外至太阳系内的空间。按后一种定义，大气层以外太阳系以内的航行活动则称Z为航天，而太阳系以外的航行活动称之为航宇。相当长的历史阶段内，人类只能实现航天活动。因为任何一种航行活动都是与其推进技术密切联系的，只有当推进技术进步到一定程度，使运动物体速度提高到一定水平，才具有某种特定的航行活动。当飞行器达到第一宇宙速度（7.9公里/秒）才能克服地球引力而环绕地球飞行，不落回地球表而；提高到第二宇宙速度（11.2公里/秒）可以脱离地球飞向太阳系的其他行星；提高到第三宇宙速

5、度（16.7公里/秒）就可以飞离太阳系。虽然第三宇宙速度理论上可以实现太阳系以外的航行活动，但是太阳系太大，现代航天器以第三宇宙速度來飞行，需飞行万年以上才能离开太阳系。进行太阳系之外的通讯,信号來回一次需要一年以上时间。所以讨论太阳系以外的航行活动，为时尚早，当今技术远远做不到。所以，把航天定义为地球大气层以外至太阳系Z内的航行活动更为确切。当代研究的空间技术所涉及的范围也是指太阳系之内。（三）航天系统及分类相当长的时期内，人类主要开展以地球为中心的航天活动。要实现航天活动,就要建立庞大的以航犬器为核心的航犬系统。它由

6、特定的航犬器（卫星、空间站、探测器）,运载工具（火箭、航犬飞机）,航犬发射场，地血测控网（地血站、船），地而应用站网及其他有关系统组成，它是一个大系统工程。1.运载工具将航天器加速至宇宙速度，并送入预定的运行轨道。现代航天运载工具分运载火箭和航天飞机两种，前者为一次性使用，后者可多次使用。运载火箭最早发展，已普遍使用。各航天大国均拥冇自己的运载火箭及发射场。运载火箭一般由2—3级组成，每级火箭均有推进系统，末级内装有火箭的制导与控制、跟踪、遥测、电源等系统。同时，末级顶部安装被运送的航天器。2.航天器指的是在地球大气层以

7、外按天体力学规律运行的飞行器，包描各种人造卫星、载人飞船、空间站、行星探测器等。其中人造卫星发射数量最多，并已广泛应用，产生了巨大的效益。人造卫星种类很多，有通信一卫星、遥感T星、导航定位卫星、科学卫星等。通信卫星是作为无线电通信屮继站的人造卫星，卫星上冇通信转发器和天线。经过通信卫星可以实现远距离的电话通讯、数据交换，也可以转播电视节目。遥感卫星在空间对地球表面进行拍照，获取气象、海洋、环境、资源、军事目标等各种信息，为经济建设、科学研究和军事活动服务。遥感卫星视用途不同,又分为气象卫星、海洋卫星、资源卫星、军事侦察卫

8、星等。导航定位卫星是为地而、海洋、空中和空间用户捉供导航定位的卫星。它由若干颗卫星组成，分布在不同轨道上运行。每颗卫星在空间的坐标位置是严格确定的，它发射特定的无线电信号，用户接收该信号，加以处理，确定自己所在的位置。3.航天地面站包括跟踪测控站（网）和卫星应用业务站。丽者对航天器发射和运行的轨道进行跟踪，监测航天器