衛(wèi)星通訊與航天事業(yè)小論文

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1、 航天事業(yè)與人類生活、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播 2015級2班 1636張心悅 西南大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400715 摘要：50年來，我國航天事業(yè)在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、運載火箭和衛(wèi)星、載人航天等領(lǐng)域迅速發(fā)展，航天給人們帶來了先進(jìn)技術(shù)和無盡資源，成為推動社會發(fā)展的強大動力。本文就衛(wèi)星技術(shù)、航天與生活兩個方面著重探討。 關(guān)鍵詞：航天事業(yè)；衛(wèi)星技術(shù)；人類生活 溫家寶總理說：“航天事業(yè)是一個國家綜合國力的重要標(biāo)志?！?0年來，我國航天事業(yè)在工業(yè)和科技很薄弱的基礎(chǔ)上起步，從無到有，從小到大，在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、運載火箭和衛(wèi)星、載人航天等主要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了歷史性的重大跨越，取得了舉世矚

2、目的偉大成就。 特別是進(jìn)入新世紀(jì)，我國載人飛船、神舟系列、嫦娥系列相繼成功發(fā)射并平安返回，實現(xiàn)了中華民族的飛天夢想。兩彈一星和載人航天為代表的輝煌成就極大地展示了我國的科技實力、軍事實力、國防實力和民族凝聚力。中國人終于沖破了大氣層的阻攔，實現(xiàn)了太空翱翔的夢想。不僅如此，更具現(xiàn)實意義的是航天給人們帶來了先進(jìn)技術(shù)和無盡資源，成為推動社會發(fā)展的強大動力。 中國航天事業(yè)的發(fā)展為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和科技發(fā)展發(fā)揮了重要作用。中國航天的發(fā)展及其成就滲透到國家政治、經(jīng)濟(jì)、文化生活的各個方面，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 一、我國載人航天事業(yè)的發(fā)展[1]李明月，王克文. 中國航天事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程[J].魅

3、力中國，2007，11：1-4 1] 中國進(jìn)行載人航天研究的歷史可以追溯到20世紀(jì)70年代初。在中國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號上天之后，當(dāng)時的國防部五院院長錢學(xué)森就提出，中國要搞載人航天。國家當(dāng)時將這個項目命名為“714工程”(即于1971年4月提出)，并將飛船命名為“曙光一號”。然而，中國在開展了一段時間的工作之后，認(rèn)為無論是在研制隊伍、經(jīng)驗方面，還是在綜合國力、工業(yè)基礎(chǔ)方面搞載人航天都存在一定的困難，這個項目就擱到了一邊。?20世紀(jì)70年代初，中國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號上天之后，開始了東方紅二號、東方紅二號甲、東方紅三號等多顆通信衛(wèi)星的研制工作。 進(jìn)入80年代后，中國的空間技

4、術(shù)取得了長足的發(fā)展，具備了返回式衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等各種應(yīng)用衛(wèi)星的研制和發(fā)射能力。特別是1975年，中國成功地發(fā)射并回收了第一顆返回式衛(wèi)星，使中國成為世界上繼美國和前蘇聯(lián)之后第三個掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)的國家，這為中國開展載人航天技術(shù)的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。 1992年1月，中國政府批準(zhǔn)載人航天工程正式上馬，并命名為“921工程”。在“921工程”的七大系統(tǒng)中，核心是載人飛船，載人飛船則由中國空間技術(shù)研究院為主來進(jìn)行研制?！?21工程”正式上馬時中央就提出了“爭8保9”的奮斗目標(biāo)，即1998年要在技術(shù)上有一個大的突破，1999年要爭取飛船上天。中國唐家?guī)X航天城，為中國的載人航天工

5、程完成載人航天的任務(wù)做了物質(zhì)條件的保證。 1999年11月20日，中國第一艘無人試驗飛船“神舟”一號飛船在酒泉起飛，21小時后在內(nèi)蒙古中部回收場成功著陸，圓滿完成“處女之行”。這次飛行成功為中國載人飛船上天打下非常堅實的基礎(chǔ)。2001年1月10日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“神舟”二號飛船。2002年3月25日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“神舟”三號飛船。2002年12月30日，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射“神舟”四號無人飛船。 2003年10月15日9時整，我國自行研制的“神舟”五號載人飛船在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。9時9分50秒，“神舟”五號準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。這是中

6、國首次進(jìn)行載人航天飛行。乘坐“神舟”五號載人飛船執(zhí)行任務(wù)的航天員是38歲的楊利偉,他是我國自己培養(yǎng)的第一代航天員。在太空中圍繞地球飛行14圈，經(jīng)過21小時23分、60萬公里安全飛行后，他于16日6時23分在內(nèi)蒙古主著陸場成功著陸返回。 2005年10月12至17日，我國成功進(jìn)行了第二次載人航天飛行，也是第一次將我國兩名航天員同時送上太空。 2008年6月12日，中國載人航天工程辦公室新聞發(fā)言人宣布，神舟七號載人航天飛行任務(wù)將于2008年10月?lián)駲C實施，擔(dān)負(fù)飛行任務(wù)的航天員飛行乘組已經(jīng)確定，3名航天員組成飛行乘組，3名航天員擔(dān)任候補。 二、衛(wèi)星技術(shù)及應(yīng)用[2]王世強，侯研. 衛(wèi)星通信系

7、統(tǒng)技術(shù)研究及其未來發(fā)展[J]，2009，17：19-20 2] 近50年來，我國各類人造衛(wèi)星和載人飛船廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技發(fā)展、國防建設(shè)和社會進(jìn)步等方面，為增強國家經(jīng)濟(jì)實力、科技實力、國防實力和民族凝聚力發(fā)揮重要作用。 ??1.科學(xué)探測與技術(shù)試驗衛(wèi)星系列。1970年4月24日，中國第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅一號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，拉開了中國航天活動的序幕。自此，中國成為繼蘇聯(lián)、美國、法國和日本之后世界上第五個能自行研制發(fā)射人造衛(wèi)星的國家。東方紅一號衛(wèi)星在跟蹤測軌技術(shù)、信號傳送方式和熱控制技術(shù)等方面優(yōu)于蘇聯(lián)、美國、法國和日本的第一顆人造衛(wèi)星，衛(wèi)星重量相當(dāng)于四個國家第一顆衛(wèi)星之

8、和。 ??1971年3月，中國成功發(fā)射了實踐一號科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星，衛(wèi)星在太空正常運行8年多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過要求的壽命，這在20世紀(jì)60年代國外研制的衛(wèi)星中是少有的。至今，中國共發(fā)射成功了10顆科學(xué)技術(shù)試驗類衛(wèi)星，包括1981年9月用1枚運載火箭同時發(fā)射的實踐二號、實踐二號甲、實踐二號乙3顆科學(xué)試驗衛(wèi)星，1994年2月成功發(fā)射的實踐四號衛(wèi)星，1999年5月和2004年9月成功發(fā)射的實踐五號和實踐六號小衛(wèi)星， 2003年12月和2004年7月先后發(fā)射成功的探測一號和探測二號小衛(wèi)星，這些衛(wèi)星在空間環(huán)境探測、空間科學(xué)試驗以及新技術(shù)試驗等方面，發(fā)揮了積極的作用。 ??2.返回式遙感衛(wèi)星系列。在第一顆人造衛(wèi)

9、星發(fā)射初戰(zhàn)告捷后，中國又攻克了變軌、再入大氣層、防熱和回收等技術(shù)難關(guān)，于1975年11月26日成功發(fā)射并回收了第一顆返回式遙感衛(wèi)星，成為繼美國、蘇聯(lián)之后世界上第三個掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國家。至今，中國已成功發(fā)射了5種不同類型的近地軌道共計22顆返回式衛(wèi)星，成功回收了21顆，衛(wèi)星在軌工作時間由最初的3天增加到27天。特別指出的是，在2005年8月29日，我國成功實現(xiàn)了在同一天、同時組織第21顆返回式衛(wèi)星回收和第22顆返回式衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，此舉表明我國返回式衛(wèi)星研制技術(shù)進(jìn)一步成熟，組織管理水平得到進(jìn)一步提升。 ??我國利用返回式衛(wèi)星，在資源調(diào)查、地圖測繪、地質(zhì)調(diào)查、鐵路選線和考古研究等方面，取得了

10、豐碩成果。同時，利用返回式衛(wèi)星平臺，為國內(nèi)外用戶進(jìn)行了100多項微重力和空間環(huán)境條件下的材料、生命科學(xué)實驗，以及農(nóng)作物種子搭載試驗等，均取得可喜成果。 ??3.通信廣播衛(wèi)星系列。1984年4月8日，中國第一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星——東方紅二號發(fā)射成功，成為世界上第5個獨立研制和發(fā)射靜止軌道衛(wèi)星的國家，開辟了中國衛(wèi)星通信事業(yè)的新時代。到目前為止，中國通信廣播衛(wèi)星系列共包括4種不同類型的靜止軌道通信衛(wèi)星，即：東方紅二號試驗通信衛(wèi)星、東方紅二號甲實用通信衛(wèi)星、東方紅三號通信廣播衛(wèi)星、東方紅四號大型通信衛(wèi)星公用平臺。 ??從1988年至1990年，中國成功發(fā)射了3顆東方紅二號甲實用通信廣播衛(wèi)星，這

11、些衛(wèi)星采用了新的設(shè)計方案，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由2個增加到4個，使電視轉(zhuǎn)播能力由2個頻道增加到4個，電話傳輸能力由1000路增加到3000路，設(shè)計壽命由3年增加到4年半。這些衛(wèi)星為國內(nèi)多家用戶提供通信、廣播和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，使中國衛(wèi)星通信事業(yè)進(jìn)入了一個新的階段。 ??1997年5月，中國又成功發(fā)射了東方紅三號通信廣播衛(wèi)星。該星比東方紅二號甲衛(wèi)星有了新的技術(shù)躍進(jìn)，采用三軸穩(wěn)定方式，裝有24個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星設(shè)計工作壽命8年。東方紅三號通信廣播衛(wèi)星已納入中國衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)系統(tǒng)，主要用于電話、數(shù)據(jù)傳輸、VSAT網(wǎng)和電視傳輸?shù)龋芡瑫r轉(zhuǎn)播6路彩色電視和8000門雙工電話。該星的發(fā)射成功和投入使用，極大地緩解了

12、國內(nèi)通信衛(wèi)星市場轉(zhuǎn)發(fā)器短缺的矛盾，僅公眾通信一項，每年就可以節(jié)省數(shù)千萬美元。 ?為適應(yīng)國內(nèi)外通信衛(wèi)星市場快速發(fā)展的需要，振興中國的通信衛(wèi)星民族產(chǎn)業(yè)，“九五”期間，中國開始了東方紅四號大型靜止軌道通信廣播衛(wèi)星公用平臺的研制開發(fā)工作。該平臺在設(shè)計思想上，堅持通用性、繼承性、擴(kuò)展性和先進(jìn)性的原則，平臺的性能與目前國際上同類衛(wèi)星先進(jìn)平臺水平相當(dāng)，適用于大容量通信廣播衛(wèi)星，大型直播衛(wèi)星，移動通信、，遠(yuǎn)程教育和醫(yī)療等公益衛(wèi)星，以及中繼衛(wèi)星等地球靜止軌道衛(wèi)星通信任務(wù)。以該平臺為基礎(chǔ)的鑫諾二號衛(wèi)星已經(jīng)研制完成，計劃2006年底前發(fā)射升空。靈活便捷的運作方式和優(yōu)越的性能價格比，使東方紅四號大平臺具有很強的

13、國際競爭能力。目前，中國已與尼日利亞、委內(nèi)瑞拉等國家簽署了研制大容量、長壽命通信衛(wèi)星的合同，這些合同的簽署，標(biāo)志著中國衛(wèi)星整星出口將實現(xiàn)零的突破。目前，以東方紅四號大平臺為基礎(chǔ)的尼日利亞通信衛(wèi)星和委內(nèi)瑞拉通信衛(wèi)星正在研制之中。 ??4.氣象衛(wèi)星系列。1988年9月，中國成功發(fā)射了風(fēng)云一號太陽同步軌道氣象試驗衛(wèi)星，成為世界上第三個能研制發(fā)射極軌氣象衛(wèi)星的國家。1990年9月和1999年 5月，中國再次成功發(fā)射了風(fēng)云一號太陽同步軌道氣象試驗衛(wèi)星和經(jīng)過改進(jìn)的風(fēng)云一號氣象應(yīng)用衛(wèi)星。后者于2000年8月被世界氣象衛(wèi)星組織列入世界業(yè)務(wù)型極軌氣象衛(wèi)星行列，成為中國首顆列入世界氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用衛(wèi)星系列的衛(wèi)星。

14、 ?1997年6月，以東方紅二號甲衛(wèi)星平臺為基礎(chǔ)研制的風(fēng)云二號地球靜止軌道氣象衛(wèi)星成功地定點于東經(jīng)105度的赤道上空。這一成就使中國成為繼美國、日本、歐洲航天局和俄羅斯之后世界上第五個能自行研制發(fā)射靜止氣象衛(wèi)星的國家。 ??至今，風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星發(fā)射了3顆，風(fēng)云二號衛(wèi)星氣象衛(wèi)星發(fā)射了3顆。前2顆風(fēng)云一號衛(wèi)星裝有5通道的可見光和紅外掃描輻射計，第3顆風(fēng)云一號衛(wèi)星探測通道數(shù)增加到10個，增加了對云層、陸地和海洋的多光譜探測能力。風(fēng)云二號衛(wèi)星裝有3通道的可見光、紅外和水汽掃描輻射計，拍攝的云圖資料填補了中國西部、西亞和印度洋上的大范圍觀測空白，該星還具有很強的數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)發(fā)功能。經(jīng)過空間運行

15、測試表明，風(fēng)云一號和風(fēng)云二號衛(wèi)星的主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到20世紀(jì)90年代初的國際水平。這些氣象衛(wèi)星的業(yè)務(wù)化應(yīng)用在中國天氣預(yù)報和氣象研究等方面發(fā)揮了重要作用。有效地減少了沙塵暴、臺風(fēng)等災(zāi)害天氣造成的損失，成為人民群眾日常生活中關(guān)心的熱點。 ??5.地球資源衛(wèi)星系列。1999年10月，中國和巴西聯(lián)合研制的第一顆數(shù)字傳輸對地遙感衛(wèi)星——資源一號01星發(fā)射成功。星上裝有5譜段CCD相機、4譜段紅外多光譜掃描儀、2譜段寬視場成像儀等。繼資源一號衛(wèi)星發(fā)射成功后，2003年10月，我國又與巴西合作研制發(fā)射成功了資源一號02星。這兩顆衛(wèi)星的研制和發(fā)射成功，填補了我國資源衛(wèi)星的空白，衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)

16、、林業(yè)、水利、礦產(chǎn)、能源、測繪和環(huán)保等眾多部門，取得了顯著的應(yīng)用成果，被譽為“南南合作”的典范。2000年9月，中國自行研制的中國資源二號01星發(fā)射成功，此后，又分別發(fā)射成功02星和03星，其分辨率比資源一號系列衛(wèi)星更高，而且形成了三星聯(lián)網(wǎng)，表明我國衛(wèi)星研制技術(shù)實現(xiàn)了歷史性跨越。 ?在資源系列衛(wèi)星發(fā)射成功的同時，2002年5月，中國發(fā)射成功了第一顆海洋水色水溫監(jiān)測衛(wèi)星——海洋一號衛(wèi)星；2006年4月，又發(fā)射成功了中國首顆微波遙感衛(wèi)星——遙感衛(wèi)星一號等。這些遙感衛(wèi)星的主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到20世紀(jì)90年代的國際水平。目前，中國已經(jīng)建成了中國科學(xué)院遙感衛(wèi)星地面接收站、衛(wèi)星氣象應(yīng)用中心、衛(wèi)星海洋應(yīng)

17、用中心和中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心。我國的衛(wèi)星遙感應(yīng)用已經(jīng)涵蓋了氣象、海洋、陸地三大領(lǐng)域。遙感技術(shù)在許多業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)中已經(jīng)成為重要的技術(shù)支撐。 ??6.導(dǎo)航衛(wèi)星系列。2000年10月和12月，兩顆北斗一號導(dǎo)航衛(wèi)星相繼定點于東經(jīng)140度和東經(jīng)80度赤道上空；2003年5月25日，北斗一號導(dǎo)航系統(tǒng)的第三顆衛(wèi)星發(fā)射成功，使中國初步形成了第一個區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這項成就表明，中國成為繼美國和蘇聯(lián)之后世界上第三個能自行研制發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星的國家。 三、航天與生活：航天技術(shù)用于日常生活的十項有趣小發(fā)明 1、透明牙套 　　在透明牙套誕生之前，許多青少年都對金屬牙套望而卻步。但是為了糾正牙齒，

18、他們又不得不忍受長時間套上金屬牙套的事實，只是他們一張口就露出滿嘴的金屬，所以弄得他們很尷尬尬但卻又無能為力。1987年，透明牙套一經(jīng)上市，就廣受青少年的歡迎，他們終于不再被這個問題所困擾了。 2、防劃痕眼鏡 眾所周知，在我們生活的空間環(huán)境中飄浮著灰塵和小顆粒等物質(zhì)，美國宇航局為此發(fā)明了一種特殊的涂料，以保護(hù)其空間設(shè)備免受其害，特別是航天員的頭盔。后來美國的一家太陽眼鏡制造商得到美國航天局的技術(shù)授權(quán)，用特殊塑料涂層作出了太陽眼鏡，其耐劃痕能力比普通眼鏡強十倍以上。 3、記憶泡沫 “記憶海綿”也稱為“太空海綿”，最早由美國太空總署開發(fā)，為宇航員進(jìn)行太空旅行而設(shè)計的支撐和保護(hù)墊。這種革命性

19、材料具有吸震、減壓、低回彈的特點，能夠根據(jù)您身體的曲線和溫度自動調(diào)整形狀，從而化解身體各壓迫點的壓力。隨著技術(shù)的革新，記憶海綿逐漸使用于醫(yī)療床墊。 4、耳溫計 人們在生病的時候，測量體溫時使用傳統(tǒng)的水銀溫度計不僅費時，而且難以辨認(rèn)，用戶總是感到不方便。1991年，利用紅外線進(jìn)行耳測的耳溫計終天解決了這一難題，由于節(jié)省了大量時間，它甚至緩解決了美國醫(yī)院護(hù)士短缺的難題。這種新產(chǎn)品是美國宇航局與美國diatek公司研制的。 5、鞋墊 美國阿波羅計劃中宇航員穿的月球靴裝了特殊的鞋墊，它不僅為宇航員在月球行走提供了彈力，而且通風(fēng)透氣，宇航員阿姆斯特朗曾經(jīng)說過，他邁出的那一小步，象征人類征服太空的

20、一大步。但他想不到的是，自他登上月球后，許多運動鞋公司都采取了這項技術(shù)在鞋底放置了彈性軟墊。 6、衛(wèi)星電話 衛(wèi)星電話的出現(xiàn)并不是一朝一夕的事，它不僅僅涉及到美國航天局的某一項發(fā)明，而且是對幾十年來通訊技術(shù)的逐步改善和提高的結(jié)果。在人類能夠進(jìn)入太空之前，美國航天局就建造了衛(wèi)星，用來讓人們觀察外部空間的狀況，后來，利用這種衛(wèi)星技術(shù)，衛(wèi)星電話應(yīng)運而生?，F(xiàn)在全球每天有200顆左右的通信衛(wèi)星在運轉(zhuǎn)為我們提供服務(wù)。 7、煙霧探測器 正所謂哪里有煙，哪里就有火。在20世紀(jì)70年代，美國航天局的工程師們設(shè)計了太空實驗室，他們同時考慮到了火災(zāi)問題，他們需要提前知道，以便采取補救措施。因此美國航天局和美國

21、霍尼韋爾公司聯(lián)合研究，為空間實驗室發(fā)明了首個煙霧探測器。后來這種煙霧探測器被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，大大方便了人們的生活。 8、安全槽 安全槽的出現(xiàn)使得道路更加安全，這種小裝置雖然簡單，但作用非常大。在跑道或者公路的水泥上進(jìn)行處理，使上面形成又長又淺的安全槽。這種在水泥上鋸齒狀的安全槽可以分流多余的水，增加輪胎和跑道或道路之間的摩擦，增加了交通工具的安全性。美國宇航局的調(diào)查顯示，安全槽的出現(xiàn)使美國的公路交通事故減少了85%。 9、無線工具 當(dāng)你用手持無線式真空吸塵器在家里輕松的吸取塵土和面包屑時，你實際上正在像宇航員在月球上使用相同的一種技術(shù)。全球工具產(chǎn)品領(lǐng)先者百得公司(Black&

22、 Decker)在1961年的時候首次發(fā)明了電池驅(qū)動工具，此后美國宇航局相關(guān)研究部門進(jìn)一步精練和優(yōu)化了這種技術(shù)，研制了輕量式無線醫(yī)療儀器、手提式真空吸塵器等無線工具。 10、水過濾器 宇航員進(jìn)入太空需要攜帶純凈的水，如果水中含有細(xì)菌，宇航員就可能會生病，這將給他帶來極大的困擾。在這種情況下，美國在上個世紀(jì)50年代初就發(fā)明了水過濾技術(shù)。后來，為了使干凈的水在更極端的情況能保持較長的清潔時間，美國航天局又進(jìn)一步改善了水過濾器技術(shù)。如果你仔細(xì)觀察，你就會發(fā)現(xiàn)水過濾器內(nèi)置有大塊的活性炭。 四、在教學(xué)中的應(yīng)用 以四川省教科版教材，第三章天體運動中的第四節(jié)為例，進(jìn)行教學(xué)中的應(yīng)用。 3.4

23、宇宙航行 知識與技能 1．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識． 2．知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度． 過程與方法 通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度．培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決問題的能力． 情感、態(tài)度與價值觀 1．通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況．激發(fā)學(xué)生的愛國熱情． 2．感知人類探索宇宙的夢想．促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價值觀． 教學(xué)重點 第一宇宙速度的推導(dǎo)． 教學(xué)難點 運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系． 教 學(xué) 活 動 （一）引入新課 1957年前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了人類航天時代的

24、新紀(jì)元。我國在70年代發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來，相繼發(fā)射了多顆不同種類的衛(wèi)星，掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)和“一箭多星”技術(shù)，99年發(fā)射了“神舟”號試驗飛船。這節(jié)課，我們要學(xué)習(xí)有關(guān)人造地球衛(wèi)星的知識。 （二）進(jìn)行新課 1、牛頓的設(shè)想 （1）牛頓對人造衛(wèi)星原理的描繪。 設(shè)想在高山上有一門大炮，水平發(fā)射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當(dāng)初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。 （2）人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學(xué)原因。 人造衛(wèi)星在繞地球運行時，只受到地球?qū)λ娜f有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運動的向心力由萬有引力提供。 （3）人造衛(wèi)星的運行速度。 設(shè)地球質(zhì)量為M

25、，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則 ， ∴， 可見：高軌道上運行的衛(wèi)星，線速度小。 提出問題：角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？ ， 可見：高軌道上運行的衛(wèi)星，角速度小，周期長。 引入：高軌道上運行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運行速度 2、宇宙速度 （1）第一宇宙速度 ⑴推導(dǎo)： 問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？地球半徑為6370km。 分析：在地面附近繞地球運行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力： ， 得： 又∵ ∴

26、結(jié)論：如果發(fā)射速度小于7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s。可見，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。 ⑵意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，所以也稱為環(huán)繞速度。 （2）第二宇宙速度 大小。 意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。 注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就

27、會脫離地球的引力，不再繞地球運行。 （3）第三宇宙速度。 大?。?。 意義：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為逃逸速度。 注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。 3、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度 （1）發(fā)射速度： 發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量補充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。 （2）運行速度： 運行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼

28、著”地面飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。 3．同步衛(wèi)星 所謂同步衛(wèi)星，是相對于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛(wèi)星，T=24h，同步衛(wèi)星必須位于赤道上方距地面高h(yuǎn)處，并且h是一定的。同步衛(wèi)星也叫通訊衛(wèi)星。 由得：h= （T為地球自轉(zhuǎn)周期，M、R分別為地球的質(zhì)量，半徑）。代入數(shù)值得h=。 例題分析 【例題1】有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運行，已知它們的軌道半徑之比r1：r2＝4：1，求這顆衛(wèi)星的：⑴線速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。 解：⑴由得 所以 ⑵由得 所以 ⑶由得 ⑷由得 【

29、例題2】地球半徑為6400km，在貼近地表附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星速度為7.9×103m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。 解：⑴； ⑵由 得： 思考：能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？ （三）夢想成真（在此可擴(kuò)展講到幾種常見類型衛(wèi)星，如同步衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星等，并展示圖片） (展示問題) 師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎?請同學(xué)們閱讀教材“夢想成真”部分． 生：1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功． 1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了“東方一

30、號”載人飛船．火箭點火起飛繞地球飛行一圈，歷時108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑． 1969年7月16日9時32分，“阿波羅11號”成功登臨月球，蛾人航天技術(shù)迅速發(fā)展． 1992年，中國載人航天工程正式啟動．2003年10月15日9時，我國“神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送人太空．飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場．這次成功發(fā)射實現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢想，標(biāo)志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)． 伴隨著“神舟’五號的發(fā)射成功，中國已正式啟動“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程。 參考文獻(xiàn)：