我国航天科技
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我国航天科技. 最新进展. 一、何为航天? 1 、 “空” 与 “天” 古人:所称“天空”是以为地球之外“空无一物” 今人: ∵ 已知地球周围存在着随地球一起 旋转的大气层 (如图) ∴ 将“天空”分为: “空” —— 大气层内 “天” —— 大气层外. 2 、“航天”与“航空”. 航天飞行器 在大气层外靠火箭的推力飞行 ● 宇宙飞船 是靠火箭发

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我国航天科技

最新进展


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一、何为航天?

1、 “空” 与 “天”

古人:所称“天空”是以为地球之外“空无一物”

今人: ∵已知地球周围存在着随地球一起

旋转的大气层

(如图)

∴ 将“天空”分为:

“空”——大气层内

“天”——大气层外


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2、“航天”与“航空”

航天飞行器

在大气层外靠火箭的推力飞行

●宇宙飞船是靠火箭发

送的载人航天飞行器

●航天飞机是具有动力

装置可重复使用的航

天飞行器

航空飞行器

在大气层内利用大气的支撑飞行

●民航飞机在(在对流

层内) 8000M—

10000M高度飞行

●军用飞机(在平流层

内)最高35000M高度

飞行


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二、我国航天事业迅猛发展

1、比较全球现有的两种航天飞行器:

●宇宙飞船

它一般由返回舱、轨道舱、推进舱、

对接舱组成,登陆飞船还配有登陆舱。

优点:① 安全系数高;

② 成本低;

③ 制造工艺简单、成熟。

缺点:① 相对空间小,最多载3人;

② 只能一次性使用;

③ 本身没有动力,要靠火箭推进。


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●航天飞机

航天飞机是一种具有动力装置可以重复使用,往返于地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的航天器。

优点: ①空间较大,可载7人;

② 可多次使用;

③ 本身有动力。

缺点: ① 安全系数差;

② 成本高;

③ 制造工艺复杂。

我国和俄罗斯均采用宇宙飞船作为航天飞行器,

美国一度采用航天飞机作为航天飞行器,但2012年后

也改用宇宙飞船。

主要原因是安全因素。


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哥伦比亚号航天飞机升空

东方一号宇宙飞船与加加林


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2、我国航天事业突飞猛进(近20年)

(1)我 国 的 绕 地 工 程——神舟与天宫系列

●神舟系列飞船:从神舟一号至神舟七号

①1999.11.20—2002.12.30

神舟一号至神舟四号无人飞船发射成功

② 2003.10.15. 9:00

神舟五号 发射成功

(我国航天第一人——杨利伟)

③ 2005.10.12. 9:9’52’’

神舟六号发射成功2人入仓,在轨4天19

小时32分(费俊龙、聂海胜)


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④ 2008.9.25. 21:10’04’’

神舟七号发射成功

(翟志刚、刘伯明、景海鹏)

翟志刚在舱外太空漫行5 分钟!

以上还只是单个飞行器绕地球飞行,

从神舟八号开始,实施两个飞行器

的对接、同步、分离。

为建立空间站做准备。


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杨利伟在神舟五号舱内示意

神舟六号航天员费俊龙、聂海胜胜利返回地球


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神舟七号航天员

翟志刚太空漫步


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●天宫和神舟的对接

⑤天宫一号

2011.9.29. 21:16’00’’

天宫一号在酒泉卫星发射中心

由长征2-F型火箭发射升空。

任务: 1. 作与神舟八号、九号与十号

对接的 “目标飞行器”

2. 简易的空间实验室

3. 供神舟九号、十号航天员生活、

科研的场所。


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⑥ 神舟八号(无人)

2011.11.1. 5:58’10’’

神舟八号发射成功

任务:神舟八号作为“追踪飞行器”

与天宫一号“目标飞行器”

实施自动对接。

难度:1. 二者都是重达8吨的庞然大物;

2. 二者时速高达28440 KM/S;

3. 二者相对速度要小于0.2m/s;

4. 二者横向偏差要小于0.18 M,

而对接口的直径仅仅0.80 M。

稍有差错,后果不堪设想!但是,实际情

况是非常好!


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⑦ 神舟九号(载人飞行器)

2012.6.16. 18:37’24’’

航天员:景海鹏、刘旺、刘洋(女)

两飞行器再次自动对接,3人入驻天宫一

号,首次有女航天员,生活与工作了6 天

⑧ 神舟十号(载人飞行器)

2013.6.11. 17:58’00’’

航天员:聂海胜、张晓光、王亚平(女)

同时实施两飞行器的自动与人工对接,

航天员入驻天宫一号生活与工作了12天


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天宫一号的英姿


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天宫一号的实验舱


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“天宫一号”的优势

与美、俄早期交会对接试验相比,我们专门研制的“天宫一号”目标飞行器,可支持多次交 会对接,减少发射

次数,并按我国后续的空 间实验室要

求设计,可在完成交会对接任务的同时,既验证空间站的部分关键技术,

又同时开展空间科学实验和技术试验。相比之 下,在经济、技术等方面更具

优势。


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神舟八号与天宫一号对接实况图


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神舟八号与天宫一号完成交会对接的瞬间


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神舟八号撤离天宫一号


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神舟九号航天员(左起):景海鹏、刘洋、刘旺


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神 舟 九 号 结 构 图


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神舟九号与天宫一号组合体结构图


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神舟十号航天员(左起):聂海胜、张晓光、王亚平女)

中国飞天首位80后航天员进入公众视 野


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别 样 的 太 空 端 午


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王亚平太空授课之一:失重下水的表面张力使水成球状


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王亚平太空授课之二:凸透镜成像


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王亚平太空授课之三:失重下的单摆


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王亚平太空授课之四:在失重情况下的陀螺旋转状态


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神 舟 十 号 新 成 果 一 览


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(2)我 国 的 探 月 工 程 ——嫦娥系列

用三个字来概括: 绕 落 回

1. 嫦娥一号(中国深空探测第一步)

2007年10月24日

发射第一颗月球探测卫星——嫦娥一 号

2009年3月1日 16:13’

嫦娥一号卫星在控制下成功撞击月球


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嫦娥一号探测目标为:

① 获取月球表面三维立体影像;

② 分析月球表面有用元素及物质类型的

含量和分布;

③ 测量月壤厚度和评估氦-3资源量;以

及地—月空间环境探测。

2. 嫦娥二号

2010年10月1日 18:59’57”

嫦娥二号在西昌卫星发射中心发射升空

由于采用了与嫦娥一号不同的轨道设计,

嫦娥二号约用5天即可到达月球,将嫦娥

一号近14天的奔月时间大大缩短。


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嫦娥二号探测目标为:

①获得更清晰、更详细的月球表面影像数

据和月球极区表面数据,因为卫星上搭

载的CCD照相机的分辨率更高,其他探

测设备也有所改进;

②为嫦娥三号实现月球软着陆进行部分关

键技术试验;

③对嫦娥三号着陆区进行高精度成像;

④进一步探测月球表面元素分布、月壤厚

度、地月空间环境等。


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嫦娥二号拍摄的月球“虹湾”地区的月貌


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嫦娥二号已实现六项既定工程目标 将超期服役


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3.嫦娥三号(奔月之路)

A、发射

2013年12月2日1时30分00.344秒,

嫦娥三号从西昌卫星发射中心成功发射;

B、绕飞

① 嫦娥三号作两次变轨

成功地成为绕月运动的卫星;

②2013年12月6日 17时53分

嫦娥三号进行了近月制动,

在可变推力发动机点火361秒后,


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准确进入半径约为100公里的

环月近圆轨道;

③2013年12月 10日21时20分

嫦娥三号发动机成功点火,

开始实施变轨控制,

由距月面平均高度约100公里的环月轨道,

成功进入近月点高度约15公里远月点高度

约100公里的椭圆轨道。

(见下图)


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嫦娥三号的二次变轨


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嫦娥三号从环月轨道降至椭圆轨道


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C、落月

①2013年12月14日 21时11分18.695秒

嫦娥三号成功实施软着陆在月球

西经19.5度、北纬44.1度的虹湾以东

区域降落,相机传回图像 ;

②2013年12月 15日4时35分

嫦娥三号着陆器与巡视器

(“玉兔号”月球车)成功分离,

“玉兔号”踏上月球,月面印出深深的痕迹,

相机传回清晰图像 ;

“玉兔号”月球车将开展3个月巡视勘察,

着陆器与巡视器分离后,还将进行两器互拍照片。


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嫦娥三号“着陆器”


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“玉兔号”月球车(正面)


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“月兔号”月球车(侧面)


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4.嫦娥四号 嫦娥四号是嫦娥三号的备份星。嫦娥四号

将实现在月球上自动巡视机器人的进一步勘测。

  • 5.嫦娥五号 计划2017年左右在海南文昌发射;2014年先要发射嫦娥五号的试验器打前站

  • 嫦娥五号的任务:

    ①对着陆区的现场调查和分析;

    ②月球样品返回地球以后的分析与研究。


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绕、落、回是我国无人探测月球三部曲,

原计划 2020年前完成,现在看来,可以

提前完成。

至于我国载人探测月球工程何时实施

目前,官方没有明确的时间表。


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(3)“月 昼” 与 “月 夜”

1、∵ 月球自转速度远小于地球自转速度

∴1月昼夜= 28 地昼夜

即,月球上1个白天 = 地球上14个白天

月球上1个黑夜 = 地球上14个黑夜

∵ 嫦娥三号的能源主要来自太阳能

(还有锂电池)

∴在月夜太阳能采集器无法工作

嫦娥三号采用自动暂停工作的方式

来集聚和储存能量

∴ 月球车有 “休眠期”


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2、嫦娥三号在2013年12月14日登月后

月昼工作、月夜休眠情况如下:

第一个月昼2013.12.14—2013.12.26

第一个月夜2013.12.27—2014.1.1.9

第二个月昼2014.1.10 — 2014.1.23

第二个月夜2014.1.24 — 2014.2.6(理论值)

第三个月昼2014.2.7 — 2014.2.20

第三个月夜2014.2.21 — 2014.3.6

第四个月昼2014.3.7 — 2014.3.20

嫦娥三号预期寿命为三个月,即原计划

可以工作到2014年3月14日左右


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3、着陆器与玉兔车实际工作状况

1、在第一个月昼期间,工作正常:

互拍照片,着陆器就地勘察,

玉兔车在月面上运动勘察并向

地面传回不少信息。


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2、在进入第二个月夜(休眠期)之前,

玉兔车的机构控制发生故障,但幸

运的是,在正常的14天休眠期结束

后,仅仅过了4天,玉兔车就顽强地

自我苏醒,还能正常地做很多工作。

3、玉兔车故障的原因,可能因为月尘、

辐射或月夜低温的影响,导致尘埃

沉积在太阳能采集器的帆板上,影

响了太阳能的采集,也可能是尘埃

卡在机构的缝隙中,影响了机构的

运动。


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嫦 娥 三 号 的 特 色

1、成功实现软着陆

从嫦娥三号变轨到近月点15公里、远月点

100 公里的椭圆轨道实现月面软着陆需要

经过四步:

① 靠变推力发动机,利用反冲原理

不断减小相对于月面的速度与距离.

② 在距月面100米时,作短暂的悬停,

以便扫描月面寻找最佳着陆点.


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③ 靠变推力发动机再度减速缩短与

月面的距离.

④ 距月面4米时,再作短暂悬停关掉

发动机,嫦娥三号作自由落体运动

(月球表面没有大气层)到达月面。

由于装有缓冲装置,故嫦娥三号能

稳稳地着陆月面,不致被毁.

从传来的照片可知,嫦娥三号的软着陆是成功的


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2、玉兔号月球车功能突出

①“玉兔号”实现了全部“中国制造”,

国产率达到100%。

②“玉兔号”具备20度爬坡、20厘米

跨越障能力。

③“玉兔号”可耐受300摄氏度温差。

④ “玉兔号”既不打滑,又不翻车,无论在表面松软,凹凸不平处,还是在石块、陨石坑或陡峭的高坡上都能行走自如。

靠的是: ● 能抬腿的车轮

● 特别的车轮花纹

● 有四台全景相机与导航相机观察导航


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三、我国航天事业的展望

(1)2020年前,建成我国第一个“空间站”,

届时也是世界上唯一的一个“空间站”。

(2)2030年前,发射第一颗我国自行设计

的金星探测卫星。

(3)此后,我国将实施水星与木星的探测

工程。


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四、苏州为我国航天科技作贡献一句话:苏州人“功不可没”

● 航天员费俊龙(神六指令长)

是苏州昆山巴城人

● 苏州半导体总厂光电三分厂

为天宫一号制造了四种器件:

(1)光耦合器(控制系统)

(2)红外发光管(记录仪)

(3)光敏三极管(记录仪)

(4) LED显示器件(信号指示)


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● 东菱振动试验仪器有限公司

为天宫一号的部件

进行振动与声振试验

● 高新区科技城的中国兵器工业集团

第214 所苏州研发中心

参与了“神舟八号”两种混合集成电

路的研制,这两套设备:

一个负责太阳能帆板的姿态控制,

另一个则负责“神舟八号”与“天宫

一号”的对接。


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讲座到此结束

谢谢!


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