航天科技知识资料
航天科技知识资料
航天又称空间飞行或宇宙航行，泛指航天器在地球大气层以外的航行活动，分为载人航天和不载人航天两大类。以下是由学习啦小编整理关于航天科技知识资料的内容，希望大家喜欢!
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1、什么是空间站?
空间站，也称为轨道站或太空站，是一种能长期在地球低轨道上运行的大型载人航天器，航天员可以长期在上面生活和工作，这种大型航天器能在轨道上与飞船或航天飞机对接，由飞船或航天飞机为它运送人员和物资;空间站与飞船或航天飞机的主要区别是它没有主推进系统和着陆设备，因此它不能在轨道上作机动飞行和返回着陆。
根据不同国家和不同的历史阶段，发展空间站有不同的动机和目的。一般讲一个国家发展空间站主要有四个目的：第一是政治目的，即为了显示国家的综合实力，或者是为了在政治上“压倒”对方，在载人航天领域取得领导地位，上世纪冷战时期，这是美苏发展空间站的主要目的;第二是科技目的，即将空间站作为建在太空的科学实验室，在上面进行各种科学研究和实验;第三是经济目的，利用空间站进行太空生产，或者发展太空旅游;第四是军事目的，将空间站作为建在太空的“军事堡垒”。
2、空间站的类型?
按用途分，空间站可分为民用和军用两种类型：民用空间站如前苏联的和平号空间站和美国的国际空间站;军用空间站如前苏联的礼炮2，礼炮3和礼炮5号空间站以及美国空军曾经计划研制的“载人轨道实验室”。另外按发射方式划分，还可分为整体式和模块式两种。早期的空间站都是整体式，如美国的“天空实验室”和前苏联的礼炮号，它们都是在地上组装好，并装上各种生活用品和实验仪器，然后整体发射上去，航天员则乘坐载人飞船上去访问;后来由于技术的改进，采用模块式建造，即先发射一个核心舱，然后将不同用途的舱室一个接一个发射上去，在轨道上组装起来，形成一个整体，如前苏联的和平号空间站和现在的国际空间站。
3、迄今为止在太空一共发射或建造过多少空间站?
到目前为止美国和苏联/俄罗斯一共发射或建造过4种类型的空间站，共10艘，其中包括前苏联在1971-1986年间发射的7艘礼炮号空间站，它们是礼炮1号至7号，不过礼炮1号对接失败，礼炮2号发射失败，礼炮3号对接失败，除了礼炮4号，其余的礼炮5、6、7号都曾发生过一次对接失败。此外美国于1973 – 1974年间发射的“天空实验室”;前苏联和俄罗斯于1986 – 1999年间建造的和平号空间站，以及至今还在轨道上运行的国际空间站。
4、谁最早提出建造空间站的设想?
有关空间站的设想最早是由俄国的康斯坦²齐奥尔科夫斯基和德国的赫尔曼²奥伯特分别提出来的。1895年，齐奥尔科夫斯基在一本科幻小说中首次提出建造空间站的设想，1903年他提出在空间站上要安装人工重力设备，并提出建造太空温室，以便人类能长期在空间站上生活和工作。1923年奥伯特首次使用“空间站”这个词，并认为这是人类飞往月球和火星的起始站。1929年渃尔丹在一本名为《太空旅行问题》的书中提出建造大车轮形空间站的设想，这种空间站直径为30米，在地球同步轨道上运行。1950年，冯²布劳恩进一步发展了车轮形空间站的设想，车轮的直接扩大到76米，由可重复使用并带有机翼的航天器为其运输人员和物资。这种空间站可作为地球观察站、太空科学实验室和飞往月球和火星的“跳板”。1959年，美国宇航局计划在月球旅行前建造一个空间站，同年美国众议院太空委员会决定在水星计划完成后即开始建造第一个空间站。1969年阿波罗11号的两名航天员成功登月，宇航局立即决定要在1975年建造一个能承载100人的大型永久性空间站。不过宇航局的这些空间站计划都是纸上谈兵，而前苏联在与美国的登月竞赛中失败后，专心致志发展空间站，在上世纪70年代先后发射了7个礼炮号空间站，80年代又建造了大型空间站 – “和平”号。直到1997年国际空间站开始在太空组装，美国发展空间站的梦想才变成现实。
5、一个大型空间站由哪些系统组成?
一个大型空间站至少由十大系统组成：(1)结构系统;(2)电力系统;(3)热控系统;(4)姿态测定与控制系统;(5)轨道导航和推进系统;(6)自动化和机器人系统;(7)计算与通信系统;(8)环境控制与生命保障系统;(9)航天员居住系统;(10)人员和物资运输系统。
6、我国是否也要发展空间站?
2010年10月27日，中国载人航天工程新闻发言人表示，我国载人空间站工程已正式启动实施，2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级空间实验室。我国载人空间站工程分为空间实验室和空间站两个阶段实施。2016年前，研制并发射空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用;2020年前后，研制并发射核心舱和实验舱，在轨组装成载人空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术，并开展较大规模的空间应用。我国载人空间站工程建设，将充分继承载人航天工程前期成果，继续使用已有的神舟飞船、长征二号F运载火箭、发射场和着陆场。载人空间站建成后，将全面实现我国载人航天“三步走”发展战略，进一步推动我国载人航天技术向更高水平发展，为推动国家科技进步和创新发展、提升综合国力、提高民族威望做出重要贡献。
7、我国空间实验室的主要任务是什么?
空间实验室系统的主要任务有：(1)进一步掌握飞行器空间交会对接技术;(2)突破航天员中期驻留、飞行器长期在轨自主飞行、再生式生保和货运飞船补加等关键技术;(3)验证天地往返运输飞船的性能和功能;(4)进行一定规模的空间应用。中国空间技术研究院研制的“天宫”二号空间实验室将主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。“天宫”三号空间实验室将主要完成验证再生生保关键技术试验、航天员中期在轨驻留、货运飞船在轨试验等，还将开展部分空间科学和航天医学试验。
目前我国正在研制的空间实验室采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，密封舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存条件，可用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
8、空间实验室有什么关键技术?
空间实验室阶段关键要突破飞船空间交会对接技术。空间交会对接技术难度很大，在对接过程中，如果计算不准，就可能发生飞船相撞事故。因此，需要进行大量试验才能掌握这一技术。
两个或两个以上的航天器通过轨道参数的协调，在同一时间到达太空同一位置的过程称为交会。对接是在交会的基础上，通过专门的对接机构将两个航天器连接成一个整体。实现两个航天器在太空交会对接的系统称为交会对接系统。
交会对接系统通常包括跟踪测量系统、姿态与轨道控制系统、对接机构系统等。两个航天器在太空进行对接，其初始条件是两者保持对接机构的同轴接近方式和确定的纵向速度，以及在其他线坐标和角坐标上的速度为零。但两个航天器之间的实际相对运动参数总是有偏差的。一般情况下，两个航天器之间的相对位置及其平动速度通常是靠主动航天器轨道控制系统和两个航天器的姿态控制系统来维持的，前者适用于控制质心的平动运动，后者适用于控制绕质心的转动运动。航天器的空间交会对接控制方法有两种，一种是人工控制、另一种是自动控制。用人工控制来完成太空交会对接可以提高交会对接的成功率。自动控制交会对接可靠性高，不需考虑人员的安全和救生问题。在航天器的交会对接技术方面，未来的发展趋势是人工控制和自动控制相结合，以提高交会对接的灵活性、可靠性和成功率。
9、中国载人航天工程“分三步走”是什么意思?
中国载人航天工程共分“三步走”：第一步载人飞船阶段，通过神舟五号和六号已圆满完成，把中国航天员送上天，完成了多人多天飞行，而且能准确回到预定地点;第二步是空间实验室阶段，这一阶段要攻破四项技术关键，为第三步的空间站建设做技术准备。我国将在2011年发射目标飞行器“天宫一号”，并在2年时间内逐步实现与神舟八号、神舟九号、神舟十号的三次交会对接试验。此后“天宫一号”将被改造为一个短期有人照料的空间实验室。空间实验室阶段是目前正在进行的阶段。它的第一项技术关键是出舱活动，神舟七号完成了这个任务;第二个技术关键是交会对接，通过“天宫一号”在太空飞行2年左右的时间里，先后完成与神舟八号、神舟九号、神舟十号的太空对接，突破并基本掌握航天器交会对接技术。第三个技术关键是补加，为飞行器补给推进剂、空气、水、食品等;第四个关键则是再生式生命保障系统。
10、什么是“天空实验室”?
“天空实验室”是美国第一个试验性空间站。1973年5月14日发射，进入离地面 435公里的近圆轨道。同年还先后发射了 3艘“阿波罗”号飞船与“天空实验室”对接。这 3艘飞船分别称为“天空实验室”2、3、4号。1979年 7月 11日“天空实验室”进入大气层烧毁。“天空实验室”用“土星”5号运载火箭发射。在上升飞行过程中，高速气流冲掉了轨道舱的防护罩和一个太阳电池翼，另一个太阳电池翼被防护罩碎片缠住而没有打开，以致“天空实验室”入轨后严重缺电，舱内温度上升到50左右。1973年 5月25日，三名航天员乘“阿波罗”号飞船与“天空实验室”对接。航天员用一顶遮阳伞伸出舱外，挡住阳光，使工作舱温度下降。他们切去缠绕的防护罩碎片，使剩下的一个太阳电池翼展开发电，终于使“天空实验室”开始工作，接纳航天员。“天空实验室”共接待三批航天员，这三批航天员在空间站内分别工作和生活了 28天、59天和84天。用58种仪器进行了 270多项天文、地理、遥感、宇宙生物学和航天医学试验研究。重要的项目有：用太阳望远镜观测太阳并拍摄了18万张太阳活动的照片;用6种遥感仪器对地球进行了观测，共拍摄4万多张地面照片;用7种仪器研究太阳系和银河系的情况;用自行车功量计和下身负压装置等医疗器械研究长期失重对人体生理的影响;还进行了失重下的材料加工试验。
“天空实验室”由轨道舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和“阿波罗”号飞船 5个部分组成。全长36米，直径6.7米，重82吨。轨道舱是“天空实验室”的主体，用“土星”5号运载火箭第三级箭体改装而成，分上下两层，上层为工作区，下层为生活区。生活区又由隔板分成卧室、餐室、观测室和盥洗室。轨道舱内充纯氧，保持33千帕大气压和20°C左右的温度。
“天空实验室”计划持续6年，耗资26亿美元。美国宇航界、政界和科学界都给予极高的评价。
航空航天基本知识
我们知道，人类的家园是地球，而地球的外面覆盖着一层大气，如果没有水和大气以及适宜的温度和环境，生物是很难生存的。
通常，在人们的眼中，“天”很高，要想冲出厚厚的大气层，进入太空非常非常困难。其实，与地球相比，大气层是很稀薄的。
人们知道，地球的直径大约为12700千米，而大气层的厚度只有100 -800千米。如果将地球比作一个苹果的话，那么，我们可以把大气层看成是苹果的皮，可这层“苹果皮”本身却是变化多端的。
比如最贴近地球表面的一层，叫作对流层，其高度从海平面起一直到大约11000米止，其顶界是随纬度、季节等情况而变化的，在赤道地区为17000米，在中纬度地区(如北京、天津地区)为11000米，在地球两极地区则为7000-8000米。
对流层的主要特点是，空气温度随着高度的增加而降低，因而又称为变温层，平均而言高度每上升1000米，气温约下降6.5℃。与此同时，气压也随高度的增加而降低。由于地球引力的作用，在 5500米的高度范围内，包含了大气总量的一半，而整个对流层，大约占了全部大气质量的四分之三。
由于几乎所有的水蒸气都集中在这一层大气内，再加上大量的微粒，因而，这里也是风云变幻最为剧烈的一层。从大约11000米的高度起，直到30500米左右，其大气温度基本不变，平均保持在-56.5℃上下，因此被称为同温层(实际情况是：在25000米以下，气温随高度的升高而上升。在同温层顶，气温约升至-43至-33℃)。同温层的气温之所以具有这样的特点，是因为该层大气离地球表面较远，受地面温度的影响较小，并且其顶部存在着臭氧，能够直接吸收太阳的辐射热等。
同温层所包含的空气质量大约占整个大气的四分之一弱。在这一层大气内，没有上下对流，只有水平方向的风，所以又叫作平流层。另外，该层大气几乎不存在水蒸气，基本上没有云、雾、雨、雹等气象变化的现象，这对飞行器的平稳飞行是非常有利的。不过，由于空气密度很小，飞机在这一高度层上又不适宜机动飞行。
人类的航空活动差不多都集中在对流层和同温层内。为了保证飞机和发动机的工作效率，飞机飞行的高度一般不超过30千米的界限。
从30千米到80-100千米的高度范围，被称为中间层。这一层空气的特点是：以 45千米为界，温度先升后降。由于大量的臭氧存在，其气温先由同温层顶的-33℃提高到17至40℃左右;从45千米起，随着高度的升高，气温又开始下降，一直降低到-65.5℃至-113℃。
中间层的空气已经很稀薄了，其空气质量约只占整个大气层的1/3000。在80千米高度上，空气的密度只有地面的五万分之一;而在100千米高度上，空气的密度仅为地面的一千万分之八。由于空气非常稀薄，并且气体开始呈现电离现象，因此，人们一般把飞行高度达到80—100千米的飞行器，看成是不依靠大气飞行的航天器。
1967年10月，美国试飞员约瑟夫·沃尔克驾驶X-15A火箭飞机飞出了 7297千米/小时的惊人速度，创造了有人驾驶飞机速度的世界纪录。而且，他还曾多次飞到了80千米以上的高空，成为美国第一个“驾驶飞机的宇航员”。按照美国航空航天局规定：飞行高度超过80千米的飞行员即可称为宇航员.
在中间层之上直至800千米高空的范围，称作电离层。其特点是：含有大量的带正电或负电的离子，空气具有导电性。并且，其温度随高度的增大而迅速升高，在200千米高度时，气温可达400℃。所以，这里又被人们叫作“暖层”。
在电离层顶端之外，便是大气的最外层——“散逸层”了。由于地球引力的减弱，气体分子和等离子体与地球已若即若离。
电离层和散逸层的空气密度极低，对太空飞行器的影响已很小，因此，人类大部分的航天活动都是在它们之内(或之外)进行的。
航空与航天的区别
您稍加注意即可发现，航空技术主要是研制军用飞机、民用飞机及吸气发动机，航天技术主要是研制无人航天器、载人航天器、运载火箭和导弹武器，最能集中体现两者成果的是航空器和航天器。从航空器与航天器的重大区别上即可看出两个技术领域的显著差异。
第一，飞行环境不同。所有航空器都是在稠密大气层中飞行的，其工作高度有限。现代飞机最大飞行高度也就是距离地面30多千米。即使以后飞机上升高度提高，它也离不开稠密大气层。而航天器冲出稠密大气层后，要在近于真空的宇宙空间以类似自然天体的运动规律飞行，其运行轨道的近地点高度至少也在100千米以上。对在运行中的航天器来讲，还要研究太空飞行环境。
第二，动力装置不同。航空器都应用吸气发动机提供推力，吸收空气中的氧气作氧化剂，本身只携带燃烧剂。而航天器其发射和运行都应用火箭发动机提供推力，既带燃烧剂又带氧化剂。吸气发动机离开空气就无法工作，而火箭发动机离开空气则阻力减小有效推力更大。吸气发动机包括燃烧剂箱在内都可随飞机多次使用，而发射航天器的运载火箭都是一次性使用。虽然航天飞机的固体助推器经过回收可以重复使用20次，其轨道器液体火箭发动机可以重复使用50次，但与
航空器使用的吸气发动机比较起来，使用次数仍然是很少的。吸气发动机所用的燃烧剂仅为航空汽油和航空煤油，而火箭发动机所用的推进剂却是多种多样的，既有液体的，也有固体的，还有固液型的。
第三，飞行速度不同。现代飞机最快速度也就是音速的三倍多，且是军用飞机。至于目前正在使用的客机，都是以亚音速飞行的。而航天器为了不致坠地，都是以非常高的速度在太空运行的。如在距地面600千米高的圆形轨道上运行的航天器，其速度是音速的22倍。所有航天器正常运行时都处于失重状态，若长期载人会使人产生失重生理效应，并影响健康。正因如此，航天员与飞机驾驶员比较起来，其选拔和训练要严格得多。一般人买票即可坐飞机，而花重金到太空遨游的人还必须通过专门培训。
第四，工作时限不同。无论是军用还是民用飞机，最大航程计约2万千米，最长飞行时间不超过一昼夜。其活动范围和工作时间都很有限，主要用于军事和交通运输。虽然通用轻型飞机应用广泛，但每次活动范围相对更小。而航天器在轨道上可持续工作非常长时间，如目前仍在使用的联盟TM号载人飞船，可与空间站对接后在太空运行数月之久。再如航天飞机，能在轨道上飞行7-30天，约1.5小时即可围绕地球飞行一周。载人航天器运行时间最长的当属和平号空间站，它在太空飞行了整整15个年头。至于无人航天器，如各种应用卫星，一般都在绕地轨道上工作多年。有的深空探测器，如先驱者10号，已在太空飞行了32年，正在飞出太阳系向银河系遨游。航空器的优点是能多次重复使用，而航天器除航天飞机外，只能一次性使用，载人宇宙飞船也不例外。
第五，升降方式不同。飞机的升空是从起飞线开始滑跑到离开地面，加速爬升到安全高度为止的运动过程。它返回地面降落时只要经过下滑和着陆即可。只有个别飞机如英国的“鹞”型战斗机采用发动机喷口转向的方式使飞机能够垂直起落，但机身并未竖起，仍处于水平位置。而至今为止的航天器发射，包括地面和海上的发射，顶部装着航天器的运载火箭都是垂直腾空的。在完成发射过程中，运载火箭要按程序掉头转向和逐级脱离，最终将航天器送入预定轨道运行。有的航天器发射，中间还要经过多次变轨，情况更为复杂。航天飞机虽然也能施放航天器，但它本身亦是垂直发射升空的。至于返回式航天器，其回归地面必须经历离轨、过渡、再入和着陆四个阶段，远比飞机降落困难。航空器的起飞、飞行和降落与航天器的发射、运行和返回，虽然都离不开地面中心的指挥，但两者的地面设施和保障系统及其工作性能与内容也是大有区别的。
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