火箭起源于中国,是我国古代的重大发明之一,早在宋代就发明了火箭,在十三世纪以前,中国的火箭技术在世界上遥遥领先,火箭是热机的一种,工作时燃料的化学能最终转化成火箭机械能.现代火箭用来发射探测仪器,以及人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等空间的飞行器.目前各种型号的中国火箭有:
1、长征一号是我国第一枚三级运载火箭.它以两级液体火箭为基础,加固体第三级.固体发动机由固体发动机研究院研制.全箭由中国运载火箭技术研究院技术抓总.箭长29.46m,最大直径2.25m,起飞质量81.5t,起动推力达106 N.二、三级有转接锥壳相连.第三级与第二级完全分离后,起旋火箭点火,使第三级在空中自由起旋.整流罩用水平抛脱.长征一号火箭具有将300 kg的卫星射入倾角为70°、高为440km的圆轨道的运载能力.
1970年4月24日,“长征一号”运载火箭在酒泉发射中心首次发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”,再次发射把实践一号科学实验卫星送入轨道.
“长征一号”的改型,“长征一号丁”,在原一二级基础上,更换三级固体发动机,将使其近地轨道的运载能力达到700kg~750kg.
2、长征二号两级液体运载火箭,全箭长约32m,最大直径3.35m,起飞质量190 t,一级装有4台发动机,地面推力为2.8×106 N,二级主发动机真空推力7.3×105 N,还有4个可以遥控的游动发动机(总推力4.7×104N),能将1.8 t的有效载荷送入近地轨道,1974年11月首次发射,由于一根导线有暗伤,导致飞行试验失败.1975年11月发射返回式遥感卫星准确入轨.接着,又发射两次,均获成功.
随着卫星对火箭运载能力要求的提高,“长征二号”火箭也作了相应的技术状态的修改,使技术性能和运载能力均有所改进和提高.近地轨道运载能力达到2.5 t左右,命名为“长征二号丙”,多次发射均获得成功.发射表明:“长征二号丙”设计方案正确,性能稳定,质量可靠,获得国内外同行的好评.
3、长征二号E即长征二号捆绑火箭,中国运载火箭技术研究院研制的第一枚推力捆绑式(也叫集束式)运载火箭,它是以经过改进的“长征二号丙”火箭作芯级(一级加长4.6 m,二级加长5.2 m)第一级箭体上并联4个长15.3 m,直径2.25 m的液体助推火箭.上面级和卫星都装在直径4.2 m,高10.5 m的整流罩内,全箭长49.7 m,芯级直径3.35 m,芯级一级发动机4机关联,加上4枚助推火箭,总推力为6×106N,可把8.8 t有效载荷送入200 km的圆轨道,1988年底获准研制,只用了18个月的时间,实现了预定目标.1990年7月16日首次发射,一举成功,把一颗巴基斯坦的科学试验卫星和一模拟有效载荷准确送入轨道.用如此短的周期,研制成功一个新型大推力运载火箭,这在我国是史无前例的,在世界航天史上也属罕见,它为我国发展载人航天技术和满足国际卫星发射服务市场的需要奠定了基础.1992年为澳大利亚发射两颗美制第二代通信卫星.
这种火箭,如配以中国的固体推进剂的上面级可将3 t的有效载荷送入同步转移轨道;如配以液氢液氧推进剂上面级,构成“长征二号E/HO”,其同步轨移轨道的运载能力将达到4.8t.
4、长征三号是以“长征二号丙”为原型加氢氧第三级组成的三级运载火箭.由中国运载火箭技术研究院负责总设计和研制第三级,第一、第二级由上海航天局承制,全箭总长44.56 m,起飞质量202 t,起飞推力2.8×106 N,第三级氢氧发动机在高空失重条件下二次启动.其同步转移轨道推力为1.4×104N.1984年1月29日首次发射,由于第三级发动机二次启动不正常,卫星进入近地轨道运行.经过70个昼夜的奋斗,4月8日再发射,获得圆满成功.
1990年4月7日,“长征三号”为香港卫星通信有限公司成功地发射了亚洲一号通信卫星,标志着中国的长征系列运载火箭开始步入国际卫星发射服务市场.
5、“长征三号甲”“长征三号甲”是为发射新一代通信广播卫星而研制的新型运载火箭.它在“长征二号”运载火箭的基础上,采用了多项先进技术,同步转移运载能力由原来的1.4 t提高到2.5 t,它是一种大型三级液体火箭,全长52.5 m,直径和整流罩均超过长征三号,起飞质量241 t,起飞推力3×106 N,火箭质量近40 t,自1986年2月开始研制,重大技术有30多项,其中火箭的三级推力氢氧发动机,冷氦加温增压系统,动调陀螺四轴平台,低温氢气能源双向摇摆伺服机构等4项技术已属世界一流.我国航天科技工作者倾注8年心血研制的这种运载火箭,至今发射3次,均获成功,巍巍长箭涉三关,在我国航天史上写下一页新的篇章.
首试锋芒送双星.1994年2月8日北京时间下午4时34分,最新研制的“长征三号甲”运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,将一颗“实践4号”空间探测卫星和一颗模拟卫星送上太空.
前功尽弃经磨难.第二枚“长征三号甲”运载火箭于1994年11月30日凌晨1时2分在西昌卫星中心发射成功,火箭点火升空后,经过24分钟飞行,把我国新一代通信卫星“东方红3号”送入近地点20.58 km,远地点36 220 km的地球同步转移轨道,卫星完成第三次变轨,进入巡航姿态.经过三次变轨后,卫星已在准同步轨道上运行.由于星上姿态控制推力器燃料泄漏,未达到进入同步轨道的目的.1997年5月12日,“长征三号甲”运载火箭第三次发射,成功地将“东方红3号”通信广播卫星送入预定轨道.
6、长征三号乙我国自行研制、目前运载能力最大的新型捆绑式运载火箭“长征三号乙”于1997年8月20日凌晨从西昌卫星发射中心成功地将菲律宾卫星送入轨道,这表明长征系列运载火箭具备了能把5 000 kg有效载荷送入高轨道的能力.这是长征火箭第46次成功发射,也是中国长城工业总公司第12次执行商业发射服务合同.
“长征三号乙”火箭全长54838 m,起飞质量426t,可将5000 kg的有效载荷送入倾角为28.5°的地球同步转移轨道,它充分继承了长征系列的芯级除贮箱加长,结构加强及整流罩加大以外,与长征三号甲火箭相同,也具有在真空条件下二次启动能力的氢氧发动机技术和同轴挠性平台等技术.火箭一级周围捆绑的4个助推器,与长二捆火箭完全相同.由于捆绑了助推器,其控制和遥测系统在长三甲的基础上作了相应的修改,是中国长征系列火箭中高轨道运载能力最大的火箭.
马部海卫星是美国劳拉空间系统公司在fs1300平台的基础上设计的三轴稳定地球同步通信卫星,它共有30个C波段转发器和24个KU波段转发器,能向菲律宾、中国和东南亚地区提供语言、图像和数据传输等通信服务.马部海卫星是亚洲地区功率最大的通信卫星,其最大分离质量约3770kg,在轨道寿命超过12年.它将定点在东经144暗某嗟郎峡 .1997年10月17日凌晨3点13分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心又一次发射升空,将亚太二号R通信卫星成功送入预定轨道,远地点47 922 km近地点201 km,倾角24.4º,卫星质量3 700 kg,此次发射是长征系列运载火箭是48次发射.
7、风暴一号是两级运载火箭.由上海航天局研制,火箭长32.6 m,直径3.35 m,起飞推力2.8×106 N,起飞质量191 t,推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼.一级发动机由四台可切向摇摆的游动发动机组成,二级发动机由一台主发动机和四台可切向摇摆的游动发动机组成.制导系统采用平台一计算机全惯性系统,姿态控制采用有源网络校正装置,贮箱采用主强度铝合金材料,采用自然增压方案.“风暴一号”可把1 500 kg的有效载荷送入近地轨道.
为了提高运载能力,采用了大幅度减轻结构重量,降低发动机混合比偏差,一级采用耗尽关机.二级主发动开机后采用游动发动机小推力飞行入轨等措施.为了提高轨道精度,采用了速度导引有机结合的制导方法,为了用一枚火箭发射三颗卫星,攻克了结构动力学和多星分离运动学的技术关键.
1975年以来,“风暴一号”先后发射了六颗卫星.它们是三颗科学技术实验卫星和1981年9月20日用一枚“风暴一号”运载火箭成功发射的三颗卫星.
8、长征四号是一种多用途三级常温推进剂运载火箭,具有性能优良,结构可靠,成本低廉,发射场通用,使用方便等特点,由上海航天局研制.
“长征四号”采用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂,全长41.9 m,改进的一、二级直径为3.35 m,新研制的三级直径为2.9 m,火箭起飞质量249 t,起飞推力3×106N.“长征四号”在总体上进行了优化设计,加长一级推进剂贮箱4 m,加大一级发动机推力2×105N,三级采用两台5×104N推力的发动机,减轻结构设计质量约300 kg,使火箭的运载能力大幅度提高,该火箭运送地球同步转移轨道卫星的运载能力为1 250 kg,运送900 km高度的太阳同步轨道卫星的运载能力为1 650 kg.“长征四号”在国内大型运载火箭上首次应用了数字式姿态控制系统.三子级全程氮气压力值增压输送系统,三子级双向摇摆发动机.无水肼表面张力定箱,三级单层高强度铝薄壁共贮箱等多项先进技术.
1988年9月7日和1990年9月3日,“长征四号”运载火箭两次发射太阳同步轨道“风云一号”气象卫星均获圆满成功.“长征四号”具有两种不同直径的卫星整流罩,可适应不同质量和尺寸的有效载荷,也可一箭多星发射,这为承担多种卫星的发射业务,特别是为发射同步轨道和极地轨道卫星创造了有利的条件.
附:
主要数据 长/m 芯级最大直径/m 起飞推力/N 运载能力/t 轨道/km
长征一号 29.46 2.25 1.04×106 0.3 400
长征二号 32 3.35 2.8×106 1.8 近地
长征二E 49.7 3.35 6×106 8.8 200
长征三号 44.56 3.35 2.8×106 1.4 同步轨道
长三甲 52.5 3.35 3×106 2.5 同步轨道
长三乙 54.848 3.35 5.0 同步轨道
风暴一号 32.6 3.35 2.8×106 4.8 200
长征四号 41.9 3.35 3×106 1.25 同步轨道
火箭的发射原理
航空和航天
航空和航天是当今人类认识和改造自然过程中最活跃,最有影响力,也最有发展前途的科学和技术领域,是人类文明高度发展的重要标志,也是衡量一个国家科学和技术水平,以及综合实力的重要标志。
航空
航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。航空活动的范围主要限于离地面30公里的大气层内。在大气层中航行的飞行器(航空器),只要克服自身的重力就能升空。比空气轻的航空器,如气球、飞艇,用空气静力升空;比空气重的航空器,如飞机、直升机,则要利用空气动力才能升空,风筝也是利用空气动力升空的一种最原始的航空器。可见,航空离不开地球的大气圈,也摆脱不了地球的引力作用。
航天
航天是指载人或不载人的飞行器在太空的航行活动,也叫做空间飞行或宇宙航行。航天包括:环绕地球的运行、飞往月球或其它星球的航行(包括环绕某一天体运行、从其近旁飞过或在其上着陆)、行星际空间的航行及飞出太阳系的航行。可见,航天活动的范围要比航空活动的范围大得多。一类在太阳系内的航行活动叫做航天;一类,在太阳系以外的航行活动叫做航宇。
航天不同于航空,航天要在极高真空的太空以类似于自然天体的运行规律飞行。因此,航天首先,必须有不依赖空气,且具有巨大推力的运载工具——火箭。
火箭的概念和原理
火箭是一种依靠火箭发动机喷射工作介质产生的反作用力推动前进的飞行器。
火箭的飞行原理是它借助了物体的反作用力,就像一只充足气体的气球,当我们把它从手中放开后,气球内的气体便顺着气球的气嘴喷出,同时气球向前冲去。因自身携带氧化剂,用不着像飞机那样依靠大气中的氧,所以火箭可以飞出大气层,在真空条件下飞行。
火箭的三大系统
运载火箭是将人造卫星、宇宙飞船、空间站和宇宙探测器等航天器送入太空的运载工具,是人类一切航天活动的基础。它主要包括三大系统:动力系统、结构系统和控制系统。
动力系统即火箭发动机系统,是火箭的动力装置,堪称火箭的心脏。它依靠推进剂在燃烧室内燃烧,形成高温高压燃气,通过喷管高速排出后产生反作用力推动火箭前进。火箭发动机按使用推进剂的类别分为液体火箭发动机、固体火箭发动机、固液混合式火箭发动机三种。
结构系统通常称为箭体结构,它是火箭的躯体,用于连接火箭所有结构部段,使之成为一整体,具有良好的空气动力外形和飞行性能。
控制系统是火箭的大脑和神经中枢。火箭发射后的级间分离、俯仰偏航、发动机关机与启动、轨道修正和星箭分离等一系列动作,都依靠控制系统完成。
推进剂——发动机的“食粮”
火箭发动机使用的燃料称为推进剂,堪称火箭发动机的“食粮”。目前,各国研制的运载火箭多使用化学燃料推进剂。化学燃料推进剂可根据物理形态分为液体推进剂和固体推进剂两类,根据性质可分为可贮存推进和低温推进剂。可贮存推进指在常温下可以长期在火箭推进剂贮箱中贮存的推进剂,如硝酸和煤油等。低温推进剂指在常温下沸点低的推进剂,如昭液氧、液氢等。
随着航天技术的发展以及环保和人体健康要求的日益提高,火箭主发动机目前正朝着采用无毒、无污染的液氢、液氧和液氧、煤油推进剂的方向发展。
固体火箭发动机
固体火箭发动机是最简单的一种化学火箭发动机,它所携带的固体推进剂主要由燃料和氧化剂组成,通常制成具有一定几何形状的红柱,贮存在被叫做燃烧室的半封闭容器中(图)。
为了点燃药柱,在燃烧室头部安装带有安全机构的点火装置,通电点火后,燃烧室中的药柱被点燃,并持续燃烧,产生高温、高压的燃气(工质),此时,固体推进剂的化学能转变为热能;燃气通过燃烧室尾部的拉瓦尔喷管以高速排出,从而产生推动火箭前进的推力,此时的热能转变为动能。
与液体火箭发动机相比,固体火箭发动机由于不需推进剂输送系统,推力室无需强制冷却,因此结构简单,没有活门、喷注器、涡轮泵、燃气发生器等部件。由于这个特点,它的可靠性较高,操作简便。另外,固体发动机能够长期贮存。固体火箭发动机的缺点是:比推办较低,工作时间较短,不易调节推力和多次启动。
固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管和点火装置等组成。固体推进剂常常被制成不同的形状,称为药柱,在推进剂相同的情况下,固体火箭发动机的推力由药柱的燃烧面决定。
固体火箭发动机的喷管具有将推进剂放出的热能转换成推进用的动能的作用,因为它不像液体发动机那样采用冷却措施,所以一般采用合金钢或高温玻璃钢等抗高温材料制成,并采用烧蚀等技术进行保护。一台固体火箭发动机可以设计成一个喷管,也可以设计成几个。喷管有固定的,也有可动的,可动喷管可以绕发动机纵轴转动或摆动,实现对发动机推力方向的控制。
固体火箭发动机的工作过程比液体火箭发动机简单得多,点火时,先通电使电爆管爆炸,引燃点火药,点火药燃烧后点燃推进剂药柱。
液体火箭发动机
液体火箭发动机是采用液体推进剂的一种化学火箭发动机,一般由推力室、液体推进剂贮箱、供应系统和控制系统组成。
推力室是推进剂混合、燃烧并高速喷出产生推力的重要部件,由喷注器、熔炼室和喷管组成。推进剂燃烧时温度极高,极易烧穿燃烧室,因此必须进行冷却,冷却方法通常有再生冷却和同冷却两种。
推进剂贮箱包括燃料贮箱和氧化剂贮箱。推进剂量测定供应系统由管路、活门以及高压气瓶、减压器,或涡轮泵组成。供应系统的作用是按要求的流量和压强向燃烧室供应推进剂。
将高压气瓶的气体引入贮箱,使推进剂从贮箱送到各需要部分,这种系统大多用于大推力的发动机。图示出挤压式和泵压式两种液体火箭发动机的供应系统图。
推进剂供应系统的目的是将推进剂从贮箱输送到推力室,包括涡轮泵、各种导管和活门。推进剂输送方式有两种,一种是挤压式,一种是泵压式。
挤压式是利用贮存在高压气瓶内的压缩气体,将推进剂从贮箱内挤压到燃烧室内。由于这种方式将使贮箱承受很大压力,需把贮箱制造得十分坚固,因此不利于减轻火箭的结构重量。
泵压式是用涡轮泵将推进剂送入燃烧室。这种方法可使推进剂贮箱的压力大大减轻,减少贮箱的壁厚尺寸,减轻结构重量。
发动机控制系统的作用是控制发动机的启动、点火和关机等程序,控制推进剂的混合比例、推力的大小和方向等。
固体与液体火箭发动机的利弊
固体火箭发动机的优点是:结构简单;可靠性高;推进剂直接贮存在燃烧室中,可以做到常备不懈;反应速度快。其缺点是:比冲(单位质量推进剂产生的冲量)较低;起飞加速度大,工作时间短,不利于载入飞行。因此固体火箭发动机很适合用于导弹,满足反应快、作战迅速的要求。此外,可用作运载火箭的助推器,载入航天器的救生系统等。
液体火箭发动机星使用液体推进剂的火箭发动机,具有推力大、工作时间长、推力易于调节和控制、易于启动和关机、可多次启动等优点。缺点是,需要推进剂增压输送系统、燃烧室和喷管冷却系统,因而结构复杂;推进剂不能在火箭中长期贮存,发射前操作较为复杂。
固液混合火箭发动机
由于液体火箭发动机和固体火箭发动机各有各的优缺点,所以科学家把它作结合起来,组成了固液混合式和液固混合式两种。
液固混合式发动机是燃烧剂为液体,氧化剂为固体,而固液混合式发动机正好与它相反。
从性能上说,固液混合火箭发动机的比推力高于固体火箭发动机,低于高能液体发动机,与可贮存的液体发动机相当。
从系统和结构来说,这种火箭发动机的优点是简单紧凑,缺点是燃烧效率低,推进剂混合比不易控制,调节推力时能量损失较大。
结构系统——火箭的躯体
火箭结构系统通常为系为箭体结构,大多是用金属板和加强件组成的硬壳、半硬壳式结构。材料多为比强度和比刚度较高,塑性范围较窄的铝合金,部分采用不锈钢、钛合金和非金属材料。
从火箭的头部向下数,多级液体火箭的箭体结构主要包括有效载荷整流罩、仪器舱、推进剂贮箱、箱间段、级间段、尾舱、尾翼。固体火箭的箭体结构与液体火箭的箭体结构基本相同,不同的是它比较简单,大部分为发动机外壳。
位于运载火箭项端的有效载荷整流罩,有火箭的“皇冠”之称,它用于包容卫星、飞船、宇宙探测器等有效载荷,使它们免受火箭在大气层内飞行时产生的空气动力和空气动力加热的损害。火箭飞出大气层后,完成使命的有效载荷整流罩即被抛掉。
仪器舱一般位于有效载荷的下面,用于安装火箭飞行控制用的仪器和设备,仪器舱的壁板上经常开有舱口,便于安装仪器设备和对仪器设备进行检查测试。
控制系统——火箭的大脑和神经中枢
控制系统是一个非常精密、复杂、而且非常重要的系统,它的一部分安装在火箭上,称为飞行控制系统,另一部分安装在地面,称为测试发射控制系统。其中,箭上部分包括导航系统、姿态控制系统,电源配电系统。
导航系统是控制系统的核心,它的功能包括,当火箭达到要求的速度时,发出启动和关闭各级发动机的信号,使火箭沿预定轨道飞行;给各级火箭的执行机构提供各种指令信号,完成级间分离任务,测定火箭的实际位置,将其与预定飞行轨迹比较,若火箭偏离预定轨道,及时发出信号控制发动机摆动,保证火箭稳定飞行。
姿态控制系统的功能是随时纠正飞箭中产生的俯仰、偏航和滚动误差,保持火箭以正确的姿态飞行。一旦出现误差,过去的方法是采用燃气舵,它是一种装在发动机喷管尾部的用石墨耐高温合金制成的类似于船舵一样的部件,经燃气冲击后可产生控制力矩,现已很少使用,目前大多采用由姿态控制系统利用伺服机构摇摆发动机进行校正的方法。
电源配电系统主要包括三种功能:一是向控制系统的各种仪器、推进系统的火工品、级间分离和星箭分离使用的火工器供电,二是按预定程序发出各种指令控制有关电路,三是与地面测试设备配合完成控制系统的测试。
除了动力系统、结构系统和控制系统这三大系统外,火箭还包括分离系统、遥测和跟踪系统、自毁系统、方位瞄准系统,垂直度调整系统等。
我自己找的
我的航天技术论文
在过去半年中,接连发生了两起重大航天灾难。尽管人们备感痛惜,但这些挫折并不能阻挡人类进军宇宙的步伐。 既然航天活动风险如此之大,为什么人类依然不放弃进军宇宙的梦想呢?从长期看,地球的资源是有限的,人类总有一天必须走出自己的摇篮;从中短期看,航天活动可带来巨大回报,是一个国家综合国力的体现。进军宇宙是人类现在和未来的一项伟大事业。于是,载人航天成为现代航天科技发展的重中之重……
中国载人航天技术的发展及其意义和前景
俗话说,天高任鸟飞,海阔凭鱼跃。人类在漫长的社会进步中不断扩展自身的生存空间。现在,人类的活动范围已经历了从陆地到海洋,从海洋到大气层空间,再从大气层空间到太空的逐步发展过程。人类活动范围的每一次扩展都是一次伟大的飞跃。
中国载人航天技术的发展历程
很久以前,人类就有飞出地球、探知太空奥秘和开发宇宙资源的愿望,我国古代的不少神话故事便是突出的反映。最典型的是流传很广的嫦娥奔月,它描写一个叫嫦娥的美女,偷吃了丈夫后羿从西王母那里求得的长生不老的仙药后,身体变轻飘到月亮上去了。
历史上第一个试验乘火箭上天的人是15世纪中国官员万户。1945年,美国学者基姆在他的《火箭与喷气发动机》一书中是这样描写的:万户先做了两个大风筝,并排装在一把椅子的两边。然后,他在椅子下面捆绑了47支当时能买到的最大火箭。准备完毕后,万户坐在椅子当中,然后命其仆人点燃火箭。但是,随着一声巨响,他消失在火焰和烟雾中,人类首次火箭飞行尝试没有成功。
20世纪80年代,改革开放带来了航天技术的春天。1986年,中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划("863"计划)纲要》,把航天技术列为我国高技术研究发展的重点之一。"863"高技术航天领域的专家们对我国航天技术未来的发展进行了深入细致的论证,描绘了我国航天技术发展前景的蓝图,一致认为载人航天是我国继人造卫星工程之后合乎逻辑的下一步发展目标。1992年1月,党中央批准研制载人飞船工程。自此,我国的载人航天工程正式启动。1999年11月20日,我国成功发射了自行研制的第一艘飞船神舟1号,成为世界上第三个发射宇宙飞船的国家。此后,又分别把神舟2、3和4号送上九重天。在1992年开始研制载人飞船之前,我国"863"高技术航天领域的专家们曾为研制哪种运输器这个问题进行了几年的研究,即对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析,甚至还激烈地争论过。
2003年10月15日圆了万户的梦,因为在这一天中国人民期待已久的第一艘载人飞船神舟5号顺利升空并安全返回,实现了中华千年飞天的理想。它也打破了美国和苏联.俄罗斯在这一领域的多年垄断格局,成为世界第3个独立自主研制并发射载人航天器的国家,这对世界载人航天事业的发展和振兴中华会起到巨大的推动作用。
载人航天的重大意义
历史上,远洋航海技术的兴起,导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近代科学的一系列成就,开始了一个"全球文明"的时代。当代载人航天技术的问世,则使人类走出地球这一摇篮而到达太空,开始了一个"空间文明"的新时代。
载人航天是航天技术向更高阶段的发展。不过,由于载人航天技术与无人航天技术有很大差别,主要反映在安全性、复杂性和成本高三个方面,所以从1961年第一名航天员上天到现在,它还没有表现出特别明显的用途。但从可以预见的未来来看,人类现在面临的资源枯竭、人口急增等急待解决的几大问题,只有通过开放地球、扩大人类生存空间来解决。即使在当代,发展载人航天也可以起到以下作用:
首先,它能体现一个国家综合国力和提升国际威望。因为航天技术的水平与成就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映。载人航天是航天技术向更高阶段的发展,载人航天的突破--用本国的载人航天器将航天员送入太空并安全返回,更是一个国家综合国力强大的标志。发展载人航天需要依靠先进的技术水平、发达的工业基础和雄厚的经济实力。迄今为止,只有俄罗斯和美国实现了载人航天。其他拥有一定航天技术基础或较强经济实力的国家,虽欲染指载人航天,但因力不从心,所以只能求助于与他们合作,出钱出资,用俄、美的载人航天器将本国航天员送上太空,以图逐步加入世界"载人航天俱乐部"。邓小平同志曾经说过:没有两弹一星就没有中国的大国地位。所以,我国航天员进入太空,也能像上世纪六七十年代我国拥有"两弹一星"那样,引起全世界注视,提高我国的国际地位,振奋民族精神,增强全民的凝聚力。
其次,它能体现现代科技多个领域的成就,同时又给现代科技各个领域提出新的发展需求,从而可以大大促进整个科技的发展,并将为培养和造就航天科技人才作贡献。例如,就载人航天器本身的研制和运行而言,它对通信、遥感、推进、测量、材料、计算机、系统工程、自动控制、环境控制和生命保障等技术提出了很高的要求,因而大大推动了这些技术的进步。
再有,载人航天的发展能促进太空资源的开发,为地球上的人类造福。载人航天器所处的高远位置和微重力等特殊环境,可为科研提供一个理想的实验场所,它在推动生命科学与生物技术、微重力科学与应用等许多方面正发挥着重要作用,并有望在一些前沿学科上取得突破性进展,为人类带来巨大的效益。一些国家已经在太空制药、太空育种和太空材料加工等领域取得显著成果,并准备建造太空工厂,其效率和效益不可限量。
另外,地球能容纳的人口是有限的,大约80亿~110亿,因此有些人已经开始研究向外空移民的方案;地球上的能源也日益紧张,那么是否可以到别的星球开发矿藏呢?这是科学家所关心的一个问题,而且不是天方夜潭,因为类似载人登月等许多过去可望不可及的神话和幻想,如今有不少都变成了现实。
最后,载人航天具有巨大的军事潜力。使用载人航天器可以很好地完成侦察和监视任务;灵活部署、修理和组装大型军用卫星;安全而连续地指挥和控制地面军事力量;还能作为特殊武器的试验场。例如,早在1965年12月,美国双子星座7号飞船上的航天员就曾用红外遥感器监视和跟踪了1枚潜射导弹的发射,所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。第1次、2次海湾战期间,和平号空间站与"国际空间站"上的航天员对战区进行了大量观测活动,取得了许多有用的信息。
中国载人航天的未来前景
中国载人航天将实施"三步走"的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的基础上,已将首位航天员送入太空,实现了载人航天的历史性突破。然而这只是第一步。第二步除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外,重点包括出舱活动、空间交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室,以尽早建成完整配套的空间工程大系统,解决一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,终将彻底改变地球上的面貌。下面是由我整理的航天技术论文2000字,谢谢你的阅读。
航天技术与信息现代化
摘要介绍了空间信息高速公路的概念、特征,及其对应用卫星的需求,并论述了空间信息高速公路对社会经济发展的巨大推动作用。
经由卫星实况转播这个 短语 是航天技术取得巨大成就的象征,随着卫星通信广播事业的快速发展,这个短语已逐渐被人们省略,而成为日常生活中普遍公认的传播方式。卫星通信用电波把整个世界既快又准确地联系在一起,这种联系一旦中断,经济发展的速度将会大大放慢。
人类社会正进入信息社会,信息已成为世界上最重要的战略资源。信息技术是当代最为活跃的生产力。应用信息技术可提高工农业和服务行业的效益及竞争能力,促进管理和决策的科学化, 推动国民经济各部门逐步转移到新的技术基础上来。大力发展信息产业,加速国民经济信息化,是建立和发展我国社会主义市场经济,保持国民经济持续、快速、健康发展的客观要求。
在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,进一步丰富其内涵,扩展其外延,最终将彻底改变地球上的面貌。航天技术与计算机的融合,形成了在地球上跨越时间和空间的信息基础结构,它将逐步进入千家万户,从根本上改变人们的生产、生活和相互交往的方式,并加速人类文明和 文化 的传播,增进互相理解和全球意识。因此,加速发展航天技术,从多方面、高效率地利用航天技术, 特别是充分利用空间信息资源,以促进社会生产力的发展,提高人流、物流和能量流的利用率,增进文化交流和人民间的理解和信任,已成为当今世界各国的共识。
一、空间信息高速公路
世上本没有路,路是人走出来的。我国汉朝开辟了经西域通往西方的道路,沟通了我国同西方许多国家在经济和文化方面的联系,被后人称之为“丝绸之路”。1855年德国机械工程师卡尔·本茨发明了世界上第一辆实用的内燃机汽车。当他驾驶这辆木制的三轮汽车,在自己的院子里行走撞到墙上的时候,还没有想到路。7年之后,福特发明了汽车,并于10年后形成产业的时候,人们开始把目光盯在汽车的跑道上,于是1913年柏林西南部出现了世界上第一条高速公路。在此后的数年中,高速公路这种具有魔力的通道,使世界发生了神奇的变化。
信息高速公路作为信息革命的基础设施和通向21世纪的神奇通道,已成为世界各国争夺信息资源,确保竞争优势的筹码。1993年,在美国政府 报告 中,对信息高速公路给出了明确的概念:它是一个能够向用户提供大量信息,由通信网、计算机、数据库,以及日用电子产品组成的完备网络。具体地说,就是在全国范围内,铺设新型光缆作为信息流通的干线,通过光缆和多媒体向全国提供 教育 、科研、卫生、商务、金融、文化娱乐等颇为广泛的服务。
所谓空间信息高速公路,可形象地将它理解为以卫星——光纤为主体,再辅之以 其它 通信手段作为“公路”,并利用集电脑、电话、电报、传真等为一体的多媒体,使信息能够高速传递并可共享的通信网络。这种网络可遍布全国乃至全球。在中国,则将它称之为国家经济信息化基础设施, 其内涵包括4项要素:网络与通信、计算机与信息化设备、信息资源与服务、人与信息化环境。
空间信息高速公路有两个特征:第一个特征是利用通信卫星群和光导纤维网组成混合型全球通信网,实现计算机网络化和信息双向交流;另一个特征就是用多媒体技术普及计算机的使用。卫星通信和数字网络光缆就像高速公路一样,是促进社会经济发展的基础设施。它不仅指地面光缆数字通信网络系统,而且还包括通信卫星、卫星定位和导航、环境和灾害监测信息系统。此外,还应包含社会、经济统计数据库和自然资源数据库系列,以及宏观调控、规划决策和工程设计服务、知识库、逻辑推理人工专家系统。这样就能有效地实现以信息流代替人流、物流与能量流。
在空间信息高速公路中,卫星无线电通信频带宽,极容易实现双向高速率的数据传输和可视电话业务,并且适用于单向多路的电视节目传输,也非常适合于大型跨国企业间的业务联系。由于地面信息高速公路的成本昂贵,需要10~15年甚至更长的时间才能建成,是一个无法在短期内普及服务的巨额投资项目。对于发展中国家来说,空间信息高速公路的建设,可弥补通信基础设施差, 以及区域性通信空缺的不足。
地面信息高速公路的全球化和用户的移动化都十分困难,而空间信息高速公路的全球网络却很容易实现,因此,用它进行全球移动通信,在数率不特别高的情况下,便能实现诸如可视电话之类的双向传输。
空间信息高速公路,更具有能适应现阶段经济发展中所出现的各地区差别悬殊的特点。在中国地广人稀的西部地区,加强卫星远距离教育和电视广播,对于提高西部地区的文化素质,普及科学技术知识,消灭贫困愚昧落后现象无疑有着重大的意义。
因此,空间信息高速公路,一方面利用了光导纤维传送信息量大、信号几乎不失真、速度快而且保密性强的特点;另一方面,又利用了通信卫星的通信方式极其方便、覆盖面十分宽广、特别适合于移动终端和全球个人通信的特点。这两者组合,形成了优势互补,可以认为是最佳的方案。
二、信息社会对应用卫星的需求
1?静止通信卫星网
美国休斯空间通信公司提出了建设全美卫星通信网络的计划。建设投资6?6亿美元,计划发射2颗静止通信卫星,从1998年开始以无线形式向美国用户提供高速双向数据传输和可视电话业务,在美国电信业务中,率先开发频率宽度可根据用户需要而变化的传输业务项目。最近又提出, 到2000年,将美国全国性的卫星通信网络,扩大成全球通信网络,最终发展成全球性空间信息高速公路,设计总投资约32亿美元,由9颗静止通信卫星组成可覆盖全球的通信网络。
2?低轨道卫星群移动通信系统
在通信方面除可利用静止通信卫星网以外,还可利用低轨道上位于不同轨道面的多颗卫星,来转发地面用户的信号。目前全世界已出现了十几种较为有名的方案,有些方案正在付诸实施。例如,美国摩托罗拉公司提出的“铱”卫星系统,由6个极地、近地、近圆轨道面上运行的66颗小型通信卫星组成,每个轨道面均匀分布着11颗卫星。由于这一卫星系统中的卫星轨道距地球表面较低,只有400~500公里,所以无线电信号很强,个人手持式无线电话机很容易获得清晰的信号和语音。“铱”卫星系统的地面设备则由系统控制中心,以及分布在世界各用户国家和地区的关口站和终端设备等组成。又如,美国呼叫公司与其它有关公司创建的全球无线通信网,也称之为全球通信系统。由于以宽带传送,因而能传送电视及高速数据。这一耗资90亿美元的庞大通信网络,将由 840颗低轨道(700公里高度)现代小型通信卫星来覆盖地球95%的地区,它可以双向传输包括电视图象在内的各种信号,以及个人语音通信,具有数据、传真、寻呼和定位功能。该系统的主要特征, 是利用通信卫星群和光纤网实现计算机网络化和信息双向交流,并将成为二次信息革命的主要物质基础与保障。
3?大容量激光卫星通信
激光与普通光源相比,具有很多特殊的性质,譬如激光辐射在“时间”上高度集中,很适合用于快速保密通信。激光辐射在“空间”上高度集中,方向性很强,而且具有高增益,因而用于通信可以传递得非常之远。激光辐射在“波长”上高度集中,因此波长分布范围很窄。激光的相干性、单色性和方向性,使它成为通信的理想载体。在理论上,光的频段宽度达到10?13~10?15赫,这样大的带宽,对每路仅4千赫的电话,可容纳100亿路之多;对带宽为10兆赫的彩色电视,也可同时传输1000万套电视节目而不相互干扰。由此可见,一旦激光卫星通信投入实际应用之后,由于其具有容量大和抗干扰性强等特点,不仅能扩大通信容量,缓和通信频段拥挤的局面,而且可避免洲际通信时的时延现象发生,是实现空间通信和准确快速、保密性强的军事卫星通信的重要途径。卫星激光通信技术无论是在静止轨道上的卫星,还是低轨道的卫星、飞船、航天飞机、空间站,以及深空探测器,都可以利用激光通信技术将它们连接在一起,形成一条无形的光学链路,使信息畅通无阻,因而空间信息高速公路成为名符其实的高速公路。
中国重视信息通信技术的发展,而且已经列入国家计划。面对世界高科技领域的挑战,为加快发展具有中国特色的信息高速公路,而不失时机地推动信息化,中国以“金字”工程为生长点,与卫星通信相结合,逐步形成信息产业。通过“金字”工程的实施,建立国家数据通信基干网和一系列专用网,为发展信息产业奠定基础。根据宏观分析预测,中国目前使用的卫星转发器不到50个,到 2000年中国大约需要145~150个卫星转发器,到2010年,将需要588~837个卫星转发器。
三、空间信息高速公路将推动社会经济发展
随着空间信息高速公路的建成,将使工商企业和整个社会处于一场革命之中,而这场革命的规模和效果是难以预测的。对其发展前景,现初步分析如下:
1?巨大的商业利益
为了建设信息高速公路,美国政府和企业界计划共同投资400多亿美元。根据预测,2010年, 信息高速公路产业所创造的市*2?改变人类生产和生活方式伴随着社会信息化和信息高速公路的建设,人们便能充分利用信息,大大提高物质生产的效率,提高原材料和能源利用率,有可能改变人类的生活方式,并终将从传统的生产和生活中解放出来。将出现电视电话、可视电话会议、电视购物、电视教学、家庭影视室、家庭图书馆、家庭数据库、在家中办公等等一系列新生事物。随之而来的将会给教育、卫生,保健等部门带来一场革命,无论在何时何地,都可向所有图书馆要求检索所需资料,浏览有关图书;随时随地可通过联机方式,立即获得最好的医疗保健服务和其它社会需求服务,医院遇到疑难病症时,可以向远距离的医学专家请教,以求得正确的诊断和治疗。以美国为例,仅医疗支出这一项,每年可节省1000亿美元。此外,可为能源、交通、环境等问题提供一种新的缓解 方法 。
3?推动高新技术发展
建设空间信息高速公路和国家信息基础结构的计划,将成为发展各种高新技术的驱动力。美国认为,在执行“国家信息基础结构”行动计划中,应优先发展的技术包括:半导体与微电子学、计算机、通信、高速网络、多媒体技术、光电子、高清晰电视、应用软件等。比如计算机,必定要向功能更多、性能更优、速度更快、容量更大、体积更小的方向发展,这就对超高速集成电路,新的计算机体系结构与微电子系统集成技术提出了新的要求。而多媒体技术的发展,将采用大量的专用集成电路,对高速信号处理器、视听信号压缩与解压缩、调制解调器、数据存贮器、图象识别、语音识别等器件提出了新的要求。
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