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我国航天技术发展成就 及其意义 主讲人：王卫东 航天技术是20世纪重大的科技成 就之一，从1957年前苏联成功发射第 一颗人造卫星至今，50多年来航天技 术在世界范围内得到迅猛发展。并广 泛应用到人类生活的各个领域。航天 技术已成为衡量一个国家科技、经济 和军事等综合国力的重要标志。 一、什么是航天技术 二、我国航天技术的发展现状 三、发展航天技术的意义 一、航天技术的概念和原理 （一）基本概念 1、航天：是指距地面100——200公里以上 的外层空间的飞行。 2、航天技术：是研究人类如何进入外层空 间，利用和开发外层空间的综合工程技术。 主要包括火箭、航天器的制造和发射及测控 技术。 3、三个宇宙速度：人造飞行器为什 么能够环绕地球运转 ，这是因为它 具有很高的水平速度。 V1 = 7.9 公里/秒 称第一宇宙速度 • V2 = 11.2公里/秒 称第二宇宙速度 • V3 = 16.7公里/秒 称第三宇宙速度 • 圆 7.9公里/秒 地球 圆 7.9公里/秒 椭圆 11.1公里/秒 月 球 地球 双曲线 16.7公里/秒 椭圆 11.1公里/秒 抛物线 11.2公里/秒 4、火箭 技术： 火箭推 进依据 反冲运 动的原 理: 5、飞行器的种类 （按载人与否分类） 航天器可分为无人航天器与载人航天 器两大类。无人航天器按是否绕地球运行 又可分为人造地球卫星和宇宙探测器两类。 科学卫星 人造地球卫星 应用卫星 技术试验卫星 无人航天器 月球探测器 宇宙探测器 行星探测器 恒星探测器 航天器 卫星载人飞船 载人飞船 登月载人飞船 载人航天器 空间站 航天飞机 （二）基本原理 二 、世界航天技术的发展及我国航 天技术的成就 世界航天技术的发展概况 截至2007年12月，世界各国共进行了4550多次航 天活动。成功发射了5970个航天器，其中俄、美两国发 射航天器的数量约占全球总量的86％。其余42个国家和 地区约占14％。迄今有能力独立研制运载工具发射本国 卫星的国家只有俄、美、法、日、中、英、以、印等8个 国家，而拥有载人航天能力并将航天员送上太空的国家 却仅有俄罗斯、美国和中国。 1. 从理论上探索火箭飞 行技术的第一位科学家 是前苏联的齐奥科夫斯 基（ Konstantin E. Tsiolkovsky 18571935） 2. 他的名言：“地球是 人类的摇篮，但没有人 能永远留在摇篮里。” 3. 著有科幻小说《在地 球之外》(1929) 齐奥科夫斯基 V-1 第二次世界大战期间，德国秘密研制了 V-1和V-2导弹，V-1实际上是一种带炸弹 的无人驾驶飞机，长7.75米，翼展5.38 米，用喷气发动机驱动，时速只有640公 里。 1.V-2则是由德国著 名火箭专家冯·布 劳恩（1912-1977） 主持的皮尼门德小 组设计的。 2.它使用乙醇和液氧 为推进剂，长14米， 重13吨，推力27吨， 最大速度是音速的 5、6倍，最大高度 80公里，射程320 公里。 V-2 美苏瓜分V-2技术 1. 从1944年9月到次年3月， 德国向英国发射了1120枚V2导弹，向欧洲其他国家发 射了2500枚。 2. 德国战败后冯·布劳恩和皮尼门德小组的 100多名火箭专家向美军投降，前苏联红军 也缴获了一些技术人员和大量的V-2火箭。 当时在NASA的钱学森主持了对冯·布劳恩的 审问。 冷战 1.冷战期间美 苏两国竟相发 展导弹系统。 1957年8月27 日前苏联第一 枚洲际导弹 SS-6发射成功。 运载火箭 1. 以SS-6为基础，前苏联改进成为运载火 箭，发射了一系列航天器：如第一颗人 造卫星、东方号宇宙飞船和联盟号宇宙 飞船等。 2. 美国在60年代发展了组合运载火箭，利 用已有的中程和洲际导弹作为运载火箭 的组成部分。象搭积木一样组合成各种 各样的运载火箭，用来完成不同的卫星 和探测器的发射。 世界上第一个飞向太空的宇航员加加林 “土星-5”号 1. 美国为完成“阿波罗”计划而专门研制 的巨型运载火箭“土星-5”号，达到了当 时火箭技术的最高成就。 2. “土星-5”号是三级型液体推进剂火箭， 全长85米，直径10米，重2893吨，起飞 推力3644吨， 3. 能把46吨重的“阿波罗”飞船以第二宇 宙速度送入月球轨道。 Saturn V 运输中的土星五号 土星五号发射Apollo飞船 “阿波罗－11”号宇宙飞船，飞向月球 “这是个人 的一小步， 却是人类的 一大步”。 N．A．阿姆斯特朗 E．E．奥尔德林 中国古代的飞天梦 飞天壁画 腾云驾雾 嫦娥奔月 我国航天技术的成就 我国1970年4月24日成功发射第一颗人造卫 星，成为继苏、美、法、日之后第五个独立发射 人造卫星的国家；之后又成为世界上第三个掌握 回收技术和第四个掌握一箭多星的国家，1984年 试验通信卫星发射成功，我国再次成为第五个成 功发射地球同步卫星的国家。“神舟”五号的成 功使我国再次成为第三个载人航天的国家。 东方红一号 1970年4月24日我国首颗卫星“东方红一号” 发射成功。 中国航天发展史（一） 1958年4月，开始兴建中国第一个运载火箭发射场。 1960年2月19日，中国自行设计制造的试验型液体燃料探 空火箭首次发射成功。九月，探空火箭发射成功。 1960年11月5日，中国仿制的苏联“Ｐ—２”导弹首 次发 射试验获得成功。 1964年6月29日，中国自行研制的中近程火箭再次 发射试 验，获得成功。 1964年7月19日，成功地发射了第一枚生物火箭。 1966年10月27日，导弹核武器发射试验成功。弹头精确命 中目标，实现核爆炸。 1966年12月26日，中国研制的中程火箭首次飞 行试验基本 成功。 1966年12月26日，中国研制的中程火箭首次飞 行试验基本 成功。 1967年，“和平二号”固体燃料气象火箭试射成功。 中国航天发展史（二） 1970年1月30日，中远程火箭飞行试验首次成功。 1970年四月24日，“东方红一号”人造卫星发射 成功。这 是中国发射的第一颗人造卫星。 1971年3月3日，中国发射了科学实验卫星“实践一 号”。 卫星在预定轨道上工作了八年。 1982年10月12日，潜艇水下发射运载火箭获得成功，回收 舱准确地溅落在预定海域。中共中央军委发电致贺。 1984年4月8日，中国第一颗地球静止轨道试验通信 卫星发 射成功。1986年2月1日，中国发射一颗实用通信广播卫星。 20日，卫星定点成功。这标志着中国已全面掌握运载火箭 技术，卫星通信由试验阶段进入实用阶段。 1988年9月7日，中国发射一颗试验性气象卫星“风云一 号”。这是中国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星。 1988年12月25日，中国科学院海南探空火箭发 射场成功地 发射了一枚“织女一号”火箭。 中国的载人航天工程 ◆ 我国载人航天工程“三步走”战略 第一步将航天员送上太空并成功返回---已完成。 第二步实现航天员出舱活动、空间交会对接和建 设有一定规模的、短期有人照料、长期在轨自主飞行的空 间实验室为主要目标 。 第三步建立永久性的空间站，航天员和科研人员可 在天地间自由往来 。 1. “神舟”一号1999年11月20日发射 2. “神舟”二号2001年1月10日发射 3. “神舟”三号2002年3月25日发射 4. “神舟”四号2002年12月30日发射2003年1月5日回收 5. “神舟”五号2003年10月15日杨利伟 中国成功发射第一艘载人飞船 中国航天 新篇章： 多人多天飞行 神舟六号 再巡九霄—— 中国载人航天工程实现多人多天飞行 2005年10月12日9时 ，在酒 泉卫星发射中心由神箭--长 征二号F运载火箭运载的神 舟六号点火升空，共飞行 115小时32分钟，在轨道内 运行77圈 ，于10月17日凌 晨4时32分返回地球。宇航 员费俊龙、聂海胜圆满完成 飞行任务。 神舟七号 决战太空—— 中国人成功完成第一次太空行走 • 2008年9月25日21时10分：神舟 七号飞船搭载三名航天员发射升 空。21时30分：飞船正常入轨。 23时19分：在神舟七号飞船飞行 第二圈过程中，航天员翟志刚首 次从飞船返回舱进入轨道舱开展 工作。27日16时39分：在刘伯明、 景海鹏的协助和配合下，航天员 翟志刚顺利出舱，实施中国首次 空间出舱活动。16时48分，翟志 刚在太空迈出第一步，中国人的 第一次太空行走开始。28日17时 36分，神舟七号完成载人航天任 务，返回舱顺利着陆。 神州八号------无人飞船 承载着中国载人航天工程首次交会对接 • 2011年11月1日5时58分， 神舟八号飞船在酒泉卫 星发射中心发射升空。6 时07分53秒，船箭分离， 神舟八号进入预定轨道。 神州八号在太空飞行16 天，圆满完场两次与天 宫一号的对接任务，于 11月17日晚上，载誉返 回地球。标志着我国掌 握了全天候实施飞船回 收的能力。 神舟九号-----飞天筑梦 • 2012年6月16日18时 37分发射，搭载3名 宇航员，包含首位女 宇航员刘洋，在太空 停留13天，于29日返 回，实现航天员手控 交会对接，航天员将 进入天宫一号工作和 生活，开展空间科学 实验，之后返回地面。 • 刘洋---中国首位女宇航员 天宫神九对接特写：航天员手动“太空穿针” • 2012年6月24日，中国航 天员刘旺控制着两个飞 行手柄，驾驶神舟九号 飞船，与天宫一号飞行 器成功对接，“天神” 再次组合。 中国的“天宫”系列空间 站 天宫系列——天宫一号 • 天宫一号是中国首个空间实验室的名称，中国将于2010年—2011 年底发射“天宫一号”目标飞行器，分别与神舟八号、神舟九号、 神舟十号飞船对接。从而建立第一个中国空间实验室。 【飞行器名称】天宫一号 【飞行器生产国家】中国 • 【计划发射时间】2011年下半年 • 【发射目的】属于航天发射第二步第二阶段空间实验室阶段任务， 为中国航天第三步建设空间站做准备。 • 【发射项目】发射两年后与神舟八号、神舟九号、神舟十号完成 对接任务。 • 【发射意义】标志着中国已经拥有建设初步空间站，即短期无人 照料的空间站的能力。 • 【运载火箭】改进型长征二号F运载火箭 天宫二号 • 天宫二号 • 【飞行器名称】天宫二号 • 【飞行器生产国家】中国 • 【发射时间】2012年至2013年 • 【发射目的】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 • 【发射项目】是中国第一个真正意义上的空间实验室， 发射时释放伴飞小卫星。 【发射场地】中国酒泉卫星发射中心 中国的“探月”工程 探月工程总体规划分为“绕、落”、回三阶段 ： 嫦娥一号 • 卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制，对结 构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适 应性修改。嫦娥一号星体为一个2米×1.72米×2.2米 的长方体，两侧各有一个太阳能电池帆板，完全展开 后最大跨度达18.1米，重2350千克。有效载荷包括 CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和 低能粒子探测器等科学探测仪器。 嫦娥一号 • 嫦娥一号月球探测卫星由卫星平台和有效载荷两大部 分组成。嫦娥一号卫星平台由结构分系统、热控分系 统、制导，导航与控制分系统、推进分系统、数据管 理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效 载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工 作，保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷 用于完成对月球的科学探测和试验，其它分系统则为 有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证 服务。 嫦娥二号 • 嫦娥二号卫星 是嫦娥一号卫星的姐妹星，由长三丙火箭发射。 但是嫦娥二号卫星上搭载的CCD相机的分辨率将更高，其它探 测设备也将有所改进，所探测到的有关月球的数据将更加翔 实。“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星 发射中心发射升空，并获得了圆满成功。由于嫦娥二号卫星 第一次轨道中途修正效果非常好，卫星运行一切正常，原计 划进行的第二次轨道中途修正取消。据专家介绍，轨道中途 修正的目标就是把卫星在原有轨道上的速度增量拉下来，把 增量控制在10米每秒以下，根据2号下午的数字来看，这个速 度增量还不到1米/秒。 嫦娥二号 • 据介绍，嫦娥二号卫星原计划要进行三次轨道修正，由于首次 修正已经实现了初步的目标，第二次的修正就没有必要了，在 今后几天要择机进行第三次修正，目的就是要把卫星调整到抵 达月球100千米近月点进行制动时的速度，因而中途修正是这 次关键太空“刹车”的基础。据了解，从嫦娥二号卫星发射到 抵达距月球100千米的时间大约为5天。 嫦娥三号 • 嫦娥三号卫星简称嫦娥三号，专家称“三号 星”，是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的 第三颗人造绕月探月卫星。“嫦娥三号”要携 带探测器在月球着陆，实现月面巡视、月夜生 存等重大突破，开展月表地形地貌与地质构造、 矿物组成和化学成分等探测活动。根据中国探 月工程三步走的规划，中国将在于2013年下半年 择机发射 。 三、 发展航天技术的意义 ★ 经济方面 ：带动相关产业发展，产生直接 和间接地经济效益 。从目前研究成果看，未来 利用太空奇特的环境，建立材料加工厂、制药厂 和太空育种基地等，具有巨大的经济潜力和应用 效果，可以获得极大的经济效益。 ★ 政治方面 ：提高一个国家的国际地位和影 响力，增强民族凝聚力。 拉动相关产业发展 增加就业 促进进出口 载人航天涉及的高新技术领域众多：近代 力学、天文学、地球科学、航天医学、空 间科学…… 航天领域每投入1元钱，将会产生7元至 12元的回报 载人航天工程可以利用外层空间的特殊环 境，进行各种经济性生产，直接获得收益。 还可以服务于其他国民经济部门，产生间接 效益。简而言之，就是一只会下金蛋的鸡。 太空育种 太空制药 ★ 科学技术方面：开拓科学研究的新领 域，提供新的实验场所。 ★ 军事方面 ：增强国防实力，提高军事 上的威慑力。 • 资源探测 中国北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统是中国自行研 制的全球卫星定位与通信系统 （BDS），是继美全球定位系统 （GPS）和俄GLONASS之后第 三个成熟的卫星导航系统。系统 由空间端、地面端和用户端组成， 可在全球范围内全天候、全天时 为各类用户提供高精度、高可靠 定位、导航、授时服务，并具短 报文通信能力，已经初步具备区 域导航、定位和授时能力，定位 精度优于20m，授时精度优于 100ns。2012年12月27日，北斗 系统空间信号接口控制文件正式 版正式公布，北斗导航业务正式 对亚太地区提供无源定位、导航、 授时服务。 中国北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战 略稳步推进 第一步于2000年到2003年，中国成功发射了3 颗北斗导航试验卫星，建立起完善的北斗导航试验系 统，成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主 卫星导航系统的国家； 第二步于2012年前，北斗卫星导航系统将首 先提供覆盖亚太地区的定位、导航、授时和短报文通 信服务能力；目前有四颗实验星，十三颗应用星提供 导航。 第三步于2020年左右，建成由5颗静止轨道卫 星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星 导航系统。 中段反导, 只有中国和美国才有技术 弹道导弹从发射到命中目 标要经历三个飞行阶段： 即初始段、中段和末段。 专家把弹道拦截分为初始 段拦截、中段拦截和末端 拦截。中段弹道导弹防御 系统是弹道导弹防御系统 的一部分，其任务是防御 国土，保护本国军事力量 和盟国，免受中、远程弹 道导弹的袭击。 目前，我国有80余颗通信、 遥感、导航卫星在轨稳定运行，构建 形成了中国的空间基础设施，广泛应 用于国民经济建设的各个领域。