航天科技知識
航天科技知識
航天又稱空間飛行或宇宙航行，泛指航天器在地球大氣層以外的航行活動，分為載人航天和不載人航天兩大類下面是學(xué)習(xí)啦小編為你整理的航天科技知識，供大家閱覽!
航天科技知識資料
1、什么是空間站?
空間站，也稱為軌道站或太空站，是一種能長期在地球低軌道上運行的大型載人航天器，航天員可以長期在上面生活和工作，這種大型航天器能在軌道上與飛船或航天飛機對接，由飛船或航天飛機為它運送人員和物資;空間站與飛船或航天飛機的主要區(qū)別是它沒有主推進(jìn)系統(tǒng)和著陸設(shè)備，因此它不能在軌道上作機動飛行和返回著陸。
根據(jù)不同國家和不同的歷史階段，發(fā)展空間站有不同的動機和目的。一般講一個國家發(fā)展空間站主要有四個目的：第一是政治目的，即為了顯示國家的綜合實力，或者是為了在政治上“壓倒”對方，在載人航天領(lǐng)域取得領(lǐng)導(dǎo)地位，上世紀(jì)冷戰(zhàn)時期，這是美蘇發(fā)展空間站的主要目的;第二是科技目的，即將空間站作為建在太空的科學(xué)實驗室，在上面進(jìn)行各種科學(xué)研究和實驗;第三是經(jīng)濟目的，利用空間站進(jìn)行太空生產(chǎn)，或者發(fā)展太空旅游;第四是軍事目的，將空間站作為建在太空的“軍事堡壘”。
2、空間站的類型?
按用途分，空間站可分為民用和軍用兩種類型：民用空間站如前蘇聯(lián)的和平號空間站和美國的國際空間站;軍用空間站如前蘇聯(lián)的禮炮2，禮炮3和禮炮5號空間站以及美國空軍曾經(jīng)計劃研制的“載人軌道實驗室”。另外按發(fā)射方式劃分，還可分為整體式和模塊式兩種。早期的空間站都是整體式，如美國的“天空實驗室”和前蘇聯(lián)的禮炮號，它們都是在地上組裝好，并裝上各種生活用品和實驗儀器，然后整體發(fā)射上去，航天員則乘坐載人飛船上去訪問;后來由于技術(shù)的改進(jìn)，采用模塊式建造，即先發(fā)射一個核心艙，然后將不同用途的艙室一個接一個發(fā)射上去，在軌道上組裝起來，形成一個整體，如前蘇聯(lián)的和平號空間站和現(xiàn)在的國際空間站。
3、迄今為止在太空一共發(fā)射或建造過多少空間站?
到目前為止美國和蘇聯(lián)/俄羅斯一共發(fā)射或建造過4種類型的空間站，共10艘，其中包括前蘇聯(lián)在1971-1986年間發(fā)射的7艘禮炮號空間站，它們是禮炮1號至7號，不過禮炮1號對接失敗，禮炮2號發(fā)射失敗，禮炮3號對接失敗，除了禮炮4號，其余的禮炮5、6、7號都曾發(fā)生過一次對接失敗。此外美國于1973 – 1974年間發(fā)射的“天空實驗室”;前蘇聯(lián)和俄羅斯于1986 – 1999年間建造的和平號空間站，以及至今還在軌道上運行的國際空間站。
4、誰最早提出建造空間站的設(shè)想?
有關(guān)空間站的設(shè)想最早是由俄國的康斯坦²齊奧爾科夫斯基和德國的赫爾曼²奧伯特分別提出來的。1895年，齊奧爾科夫斯基在一本科幻小說中首次提出建造空間站的設(shè)想，1903年他提出在空間站上要安裝人工重力設(shè)備，并提出建造太空溫室，以便人類能長期在空間站上生活和工作。1923年奧伯特首次使用“空間站”這個詞，并認(rèn)為這是人類飛往月球和火星的起始站。1929年渃爾丹在一本名為《太空旅行問題》的書中提出建造大車輪形空間站的設(shè)想，這種空間站直徑為30米，在地球同步軌道上運行。1950年，馮²布勞恩進(jìn)一步發(fā)展了車輪形空間站的設(shè)想，車輪的直接擴大到76米，由可重復(fù)使用并帶有機翼的航天器為其運輸人員和物資。這種空間站可作為地球觀察站、太空科學(xué)實驗室和飛往月球和火星的“跳板”。1959年，美國宇航局計劃在月球旅行前建造一個空間站，同年美國眾議院太空委員會決定在水星計劃完成后即開始建造第一個空間站。1969年阿波羅11號的兩名航天員成功登月，宇航局立即決定要在1975年建造一個能承載100人的大型永久性空間站。不過宇航局的這些空間站計劃都是紙上談兵，而前蘇聯(lián)在與美國的登月競賽中失敗后，專心致志發(fā)展空間站，在上世紀(jì)70年代先后發(fā)射了7個禮炮號空間站，80年代又建造了大型空間站 – “和平”號。直到1997年國際空間站開始在太空組裝，美國發(fā)展空間站的夢想才變成現(xiàn)實。
5、一個大型空間站由哪些系統(tǒng)組成?
一個大型空間站至少由十大系統(tǒng)組成：(1)結(jié)構(gòu)系統(tǒng);(2)電力系統(tǒng);(3)熱控系統(tǒng);(4)姿態(tài)測定與控制系統(tǒng);(5)軌道導(dǎo)航和推進(jìn)系統(tǒng);(6)自動化和機器人系統(tǒng);(7)計算與通信系統(tǒng);(8)環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng);(9)航天員居住系統(tǒng);(10)人員和物資運輸系統(tǒng)。
6.我國是否也要發(fā)展空間站?2010年10月27日，中國載人航天工程新聞發(fā)言人表示，我國載人空間站工程已正式啟動實施，2020年前后將建成規(guī)模較大、長期有人參與的國家級空間實驗室。我國載人空間站工程分為空間實驗室和空間站兩個階段實施。2016年前，研制并發(fā)射空間實驗室，突破和掌握航天員中期駐留等空間站關(guān)鍵技術(shù)，開展一定規(guī)模的空間應(yīng)用;2020年前后，研制并發(fā)射核心艙和實驗艙，在軌組裝成載人空間站，突破和掌握近地空間站組合體的建造和運營技術(shù)、近地空間長期載人飛行技術(shù)，并開展較大規(guī)模的空間應(yīng)用。我國載人空間站工程建設(shè)，將充分繼承載人航天工程前期成果，繼續(xù)使用已有的神舟飛船、長征二號F運載火箭、發(fā)射場和著陸場。載人空間站建成后，將全面實現(xiàn)我國載人航天“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步推動我國載人航天技術(shù)向更高水平發(fā)展，為推動國家科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展、提升綜合國力、提高民族威望做出重要貢獻(xiàn)。
7、我國空間實驗室的主要任務(wù)是什么?
空間實驗室系統(tǒng)的主要任務(wù)有：(1)進(jìn)一步掌握飛行器空間交會對接技術(shù);(2)突破航天員中期駐留、飛行器長期在軌自主飛行、再生式生保和貨運飛船補加等關(guān)鍵技術(shù);(3)驗證天地往返運輸飛船的性能和功能;(4)進(jìn)行一定規(guī)模的空間應(yīng)用。中國空間技術(shù)研究院研制的“天宮”二號空間實驗室將主要開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗。“天宮”三號空間實驗室將主要完成驗證再生生保關(guān)鍵技術(shù)試驗、航天員中期在軌駐留、貨運飛船在軌試驗等，還將開展部分空間科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)試驗。
目前我國正在研制的空間實驗室采用兩艙構(gòu)型，分別為實驗艙和資源艙，實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成，密封艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員生存條件，可用于航天員駐留期間在軌工作和生活，密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。實驗艙前端安裝一個對接機構(gòu)，以及交會對接測量和通信設(shè)備，用于支持與飛船實現(xiàn)交會對接。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源。
8、空間實驗室有什么關(guān)鍵技術(shù)?
空間實驗室階段關(guān)鍵要突破飛船空間交會對接技術(shù)?？臻g交會對接技術(shù)難度很大，在對接過程中，如果計算不準(zhǔn)，就可能發(fā)生飛船相撞事故。因此，需要進(jìn)行大量試驗才能掌握這一技術(shù)。
兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào)，在同一時間到達(dá)太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎(chǔ)上，通過專門的對接機構(gòu)將兩個航天器連接成一個整體。實現(xiàn)兩個航天器在太空交會對接的系統(tǒng)稱為交會對接系統(tǒng)。
交會對接系統(tǒng)通常包括跟蹤測量系統(tǒng)、姿態(tài)與軌道控制系統(tǒng)、對接機構(gòu)系統(tǒng)等。兩個航天器在太空進(jìn)行對接，其初始條件是兩者保持對接機構(gòu)的同軸接近方式和確定的縱向速度，以及在其他線坐標(biāo)和角坐標(biāo)上的速度為零。但兩個航天器之間的實際相對運動參數(shù)總是有偏差的。一般情況下，兩個航天器之間的相對位置及其平動速度通常是靠主動航天器軌道控制系統(tǒng)和兩個航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)來維持的，前者適用于控制質(zhì)心的平動運動，后者適用于控制繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動運動。航天器的空間交會對接控制方法有兩種，一種是人工控制、另一種是自動控制。用人工控制來完成太空交會對接可以提高交會對接的成功率。自動控制交會對接可靠性高，不需考慮人員的安全和救生問題。在航天器的交會對接技術(shù)方面，未來的發(fā)展趨勢是人工控制和自動控制相結(jié)合，以提高交會對接的靈活性、可靠性和成功率。
9、中國載人航天工程“分三步走”是什么意思?
中國載人航天工程共分“三步走”：第一步載人飛船階段，通過神舟五號和六號已圓滿完成，把中國航天員送上天，完成了多人多天飛行，而且能準(zhǔn)確回到預(yù)定地點;第二步是空間實驗室階段，這一階段要攻破四項技術(shù)關(guān)鍵，為第三步的空間站建設(shè)做技術(shù)準(zhǔn)備。我國將在2011年發(fā)射目標(biāo)飛行器“天宮一號”，并在2年時間內(nèi)逐步實現(xiàn)與神舟八號、神舟九號、神舟十號的三次交會對接試驗。此后“天宮一號”將被改造為一個短期有人照料的空間實驗室?？臻g實驗室階段是目前正在進(jìn)行的階段。它的第一項技術(shù)關(guān)鍵是出艙活動，神舟七號完成了這個任務(wù);第二個技術(shù)關(guān)鍵是交會對接，通過“天宮一號”在太空飛行2年左右的時間里，先后完成與神舟八號、神舟九號、神舟十號的太空對接，突破并基本掌握航天器交會對接技術(shù)。第三個技術(shù)關(guān)鍵是補加，為飛行器補給推進(jìn)劑、空氣、水、食品等;第四個關(guān)鍵則是再生式生命保障系統(tǒng)。
10、什么是“天空實驗室”?
“天空實驗室”是美國第一個試驗性空間站。1973年5月14日發(fā)射，進(jìn)入離地面 435公里的近圓軌道。同年還先后發(fā)射了 3艘“阿波羅”號飛船與“天空實驗室”對接。這 3艘飛船分別稱為“天空實驗室”2、3、4號。1979年 7月 11日“天空實驗室”進(jìn)入大氣層燒毀。“天空實驗室”用“土星”5號運載火箭發(fā)射。在上升飛行過程中，高速氣流沖掉了軌道艙的防護(hù)罩和一個太陽電池翼，另一個太陽電池翼被防護(hù)罩碎片纏住而沒有打開，以致“天空實驗室”入軌后嚴(yán)重缺電，艙內(nèi)溫度上升到50左右。1973年 5月25日，三名航天員乘“阿波羅”號飛船與“天空實驗室”對接。航天員用一頂遮陽傘伸出艙外，擋住陽光，使工作艙溫度下降。他們切去纏繞的防護(hù)罩碎片，使剩下的一個太陽電池翼展開發(fā)電，終于使“天空實驗室”開始工作，接納航天員。“天空實驗室”共接待三批航天員，這三批航天員在空間站內(nèi)分別工作和生活了 28天、59天和84天。用58種儀器進(jìn)行了 270多項天文、地理、遙感、宇宙生物學(xué)和航天醫(yī)學(xué)試驗研究。重要的項目有：用太陽望遠(yuǎn)鏡觀測太陽并拍攝了18萬張?zhí)柣顒拥恼掌?用6種遙感儀器對地球進(jìn)行了觀測，共拍攝4萬多張地面照片;用7種儀器研究太陽系和銀河系的情況;用自行車功量計和下身負(fù)壓裝置等醫(yī)療器械研究長期失重對人體生理的影響;還進(jìn)行了失重下的材料加工試驗。
“天空實驗室”由軌道艙、過渡艙、多用途對接艙、太陽望遠(yuǎn)鏡和“阿波羅”號飛船 5個部分組成。全長36米，直徑6.7米，重82噸。軌道艙是“天空實驗室”的主體，用“土星”5號運載火箭第三級箭體改裝而成，分上下兩層，上層為工作區(qū)，下層為生活區(qū)。生活區(qū)又由隔板分成臥室、餐室、觀測室和盥洗室。軌道艙內(nèi)充純氧，保持33千帕大氣壓和20°C左右的溫度。
“天空實驗室”計劃持續(xù)6年，耗資26億美元。美國宇航界、政界和科學(xué)界都給予極高的評價。
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