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(jí)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(lái)，我國(guó)航天事業(yè)在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、運(yùn)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(lái)了先進(jìn)技術(shù)和無(wú)盡資源，成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。本文就衛(wèi)星技術(shù)、航天與生活兩個(gè)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(shuō)：“航天事業(yè)是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志?！?0年來(lái)，我國(guó)航天事業(yè)在工業(yè)和科技很薄弱的基礎(chǔ)上起步，從無(wú)到有，從小到大，在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、運(yùn)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(guó)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(shí)現(xiàn)了中華民族的飛天夢(mèng)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(guó)的科技實(shí)力、軍事實(shí)力、國(guó)防實(shí)力和民族凝聚力。中國(guó)人終于沖破了大氣層的阻攔，實(shí)現(xiàn)了太空翱翔的夢(mèng)想。不僅如此，更具現(xiàn)實(shí)意義的是航天給人們帶來(lái)了先進(jìn)技術(shù)和無(wú)盡資源，成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。 中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科技發(fā)展發(fā)揮了重要作用。中國(guó)航天的發(fā)展及其成就滲透到國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、文化生活的各個(gè)方面，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 一、我國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展[1]李明月，王克文. 中國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程[J].魅

3、力中國(guó)，2007，11：1-4 1] 中國(guó)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(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)上天之后，當(dāng)時(shí)的國(guó)防部五院院長(zhǎng)錢學(xué)森就提出，中國(guó)要搞載人航天。國(guó)家當(dāng)時(shí)將這個(gè)項(xiàng)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(hào)”。然而，中國(guó)在開展了一段時(shí)間的工作之后，認(rèn)為無(wú)論是在研制隊(duì)伍、經(jīng)驗(yàn)方面，還是在綜合國(guó)力、工業(yè)基礎(chǔ)方面搞載人航天都存在一定的困難，這個(gè)項(xiàng)目就擱到了一邊。?20世紀(jì)70年代初，中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)上天之后，開始了東方紅二號(hào)、東方紅二號(hào)甲、東方紅三號(hào)等多顆通信衛(wèi)星的研制工作。 進(jìn)入80年代后，中國(guó)的空間技

4、術(shù)取得了長(zhǎng)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(guó)成功地發(fā)射并回收了第一顆返回式衛(wèi)星，使中國(guó)成為世界上繼美國(guó)和前蘇聯(lián)之后第三個(gè)掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)的國(guó)家，這為中國(guó)開展載人航天技術(shù)的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1992年1月，中國(guó)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(guó)空間技術(shù)研究院為主來(lái)進(jìn)行研制?！?21工程”正式上馬時(shí)中央就提出了“爭(zhēng)8保9”的奮斗目標(biāo)，即1998年要在技術(shù)上有一個(gè)大的突破，1999年要爭(zhēng)取飛船上天。中國(guó)唐家?guī)X航天城，為中國(guó)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(guó)第一艘無(wú)人試驗(yàn)飛船“神舟”一號(hào)飛船在酒泉起飛，21小時(shí)后在內(nèi)蒙古中部回收?qǐng)龀晒χ懀瑘A滿完成“處女之行”。這次飛行成功為中國(guó)載人飛船上天打下非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2001年1月10日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“神舟”二號(hào)飛船。2002年3月25日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“神舟”三號(hào)飛船。2002年12月30日，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射“神舟”四號(hào)無(wú)人飛船。 2003年10月15日9時(shí)整，我國(guó)自行研制的“神舟”五號(hào)載人飛船在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。9時(shí)9分50秒，“神舟”五號(hào)準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。這是中

6、國(guó)首次進(jìn)行載人航天飛行。乘坐“神舟”五號(hào)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(guó)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(guò)21小時(shí)23分、60萬(wàn)公里安全飛行后，他于16日6時(shí)23分在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)成功著陸返回。 2005年10月12至17日，我國(guó)成功進(jìn)行了第二次載人航天飛行，也是第一次將我國(guó)兩名航天員同時(shí)送上太空。 2008年6月12日，中國(guó)載人航天工程辦公室新聞發(fā)言人宣布，神舟七號(hào)載人航天飛行任務(wù)將于2008年10月?lián)駲C(jī)實(shí)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(bǔ)。 二、衛(wèi)星技術(shù)及應(yīng)用[2]王世強(qiáng)，侯研. 衛(wèi)星通信系

7、統(tǒng)技術(shù)研究及其未來(lái)發(fā)展[J]，2009，17：19-20 2] 近50年來(lái)，我國(guó)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(guó)防建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步等方面，為增強(qiáng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技實(shí)力、國(guó)防實(shí)力和民族凝聚力發(fā)揮重要作用。 ??1.科學(xué)探測(cè)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星系列。1970年4月24日，中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅一號(hào)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，拉開了中國(guó)航天活動(dòng)的序幕。自此，中國(guó)成為繼蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)和日本之后世界上第五個(gè)能自行研制發(fā)射人造衛(wèi)星的國(guó)家。東方紅一號(hào)衛(wèi)星在跟蹤測(cè)軌技術(shù)、信號(hào)傳送方式和熱控制技術(shù)等方面優(yōu)于蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)和日本的第一顆人造衛(wèi)星，衛(wèi)星重量相當(dāng)于四個(gè)國(guó)家第一顆衛(wèi)星之

8、和。 ??1971年3月，中國(guó)成功發(fā)射了實(shí)踐一號(hào)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，衛(wèi)星在太空正常運(yùn)行8年多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)要求的壽命，這在20世紀(jì)60年代國(guó)外研制的衛(wèi)星中是少有的。至今，中國(guó)共發(fā)射成功了10顆科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)類衛(wèi)星，包括1981年9月用1枚運(yùn)載火箭同時(shí)發(fā)射的實(shí)踐二號(hào)、實(shí)踐二號(hào)甲、實(shí)踐二號(hào)乙3顆科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，1994年2月成功發(fā)射的實(shí)踐四號(hào)衛(wèi)星，1999年5月和2004年9月成功發(fā)射的實(shí)踐五號(hào)和實(shí)踐六號(hào)小衛(wèi)星， 2003年12月和2004年7月先后發(fā)射成功的探測(cè)一號(hào)和探測(cè)二號(hào)小衛(wèi)星，這些衛(wèi)星在空間環(huán)境探測(cè)、空間科學(xué)試驗(yàn)以及新技術(shù)試驗(yàn)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(guó)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(guó)、蘇聯(lián)之后世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)的國(guó)家。至今，中國(guó)已成功發(fā)射了5種不同類型的近地軌道共計(jì)22顆返回式衛(wèi)星，成功回收了21顆，衛(wèi)星在軌工作時(shí)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(guó)成功實(shí)現(xiàn)了在同一天、同時(shí)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(guó)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(guó)利用返回式衛(wèi)星，在資源調(diào)查、地圖測(cè)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(shí)，利用返回式衛(wèi)星平臺(tái)，為國(guó)內(nèi)外用戶進(jìn)行了100多項(xiàng)微重力和空間環(huán)境條件下的材料、生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及農(nóng)作物種子搭載試驗(yàn)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(guó)第一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星——東方紅二號(hào)發(fā)射成功，成為世界上第5個(gè)獨(dú)立研制和發(fā)射靜止軌道衛(wèi)星的國(guó)家，開辟了中國(guó)衛(wèi)星通信事業(yè)的新時(shí)代。到目前為止，中國(guó)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(hào)試驗(yàn)通信衛(wèi)星、東方紅二號(hào)甲實(shí)用通信衛(wèi)星、東方紅三號(hào)通信廣播衛(wèi)星、東方紅四號(hào)大型通信衛(wèi)星公用平臺(tái)。 ??從1988年至1990年，中國(guó)成功發(fā)射了3顆東方紅二號(hào)甲實(shí)用通信廣播衛(wèi)星，這

11、些衛(wèi)星采用了新的設(shè)計(jì)方案，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由2個(gè)增加到4個(gè)，使電視轉(zhuǎn)播能力由2個(gè)頻道增加到4個(gè)，電話傳輸能力由1000路增加到3000路，設(shè)計(jì)壽命由3年增加到4年半。這些衛(wèi)星為國(guó)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(guó)衛(wèi)星通信事業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 ??1997年5月，中國(guó)又成功發(fā)射了東方紅三號(hào)通信廣播衛(wèi)星。該星比東方紅二號(hào)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(gè)C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星設(shè)計(jì)工作壽命8年。東方紅三號(hào)通信廣播衛(wèi)星已納入中國(guó)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)?，能同時(shí)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(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星市場(chǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器短缺的矛盾，僅公眾通信一項(xiàng)，每年就可以節(jié)省數(shù)千萬(wàn)美元。 ?為適應(yīng)國(guó)內(nèi)外通信衛(wèi)星市場(chǎng)快速發(fā)展的需要，振興中國(guó)的通信衛(wèi)星民族產(chǎn)業(yè)，“九五”期間，中國(guó)開始了東方紅四號(hào)大型靜止軌道通信廣播衛(wèi)星公用平臺(tái)的研制開發(fā)工作。該平臺(tái)在設(shè)計(jì)思想上，堅(jiān)持通用性、繼承性、擴(kuò)展性和先進(jìn)性的原則，平臺(tái)的性能與目前國(guó)際上同類衛(wèi)星先進(jìn)平臺(tái)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(dòng)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(tái)為基礎(chǔ)的鑫諾二號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)研制完成，計(jì)劃2006年底前發(fā)射升空。靈活便捷的運(yùn)作方式和優(yōu)越的性能價(jià)格比，使東方紅四號(hào)大平臺(tái)具有很強(qiáng)的

13、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。目前，中國(guó)已與尼日利亞、委內(nèi)瑞拉等國(guó)家簽署了研制大容量、長(zhǎng)壽命通信衛(wèi)星的合同，這些合同的簽署，標(biāo)志著中國(guó)衛(wèi)星整星出口將實(shí)現(xiàn)零的突破。目前，以東方紅四號(hào)大平臺(tái)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(guó)成功發(fā)射了風(fēng)云一號(hào)太陽(yáng)同步軌道氣象試驗(yàn)衛(wèi)星，成為世界上第三個(gè)能研制發(fā)射極軌氣象衛(wèi)星的國(guó)家。1990年9月和1999年 5月，中國(guó)再次成功發(fā)射了風(fēng)云一號(hào)太陽(yáng)同步軌道氣象試驗(yàn)衛(wèi)星和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的風(fēng)云一號(hào)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(guó)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(hào)甲衛(wèi)星平臺(tái)為基礎(chǔ)研制的風(fēng)云二號(hào)地球靜止軌道氣象衛(wèi)星成功地定點(diǎn)于東經(jīng)105度的赤道上空。這一成就使中國(guó)成為繼美國(guó)、日本、歐洲航天局和俄羅斯之后世界上第五個(gè)能自行研制發(fā)射靜止氣象衛(wèi)星的國(guó)家。 ??至今，風(fēng)云一號(hào)氣象衛(wèi)星發(fā)射了3顆，風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星氣象衛(wèi)星發(fā)射了3顆。前2顆風(fēng)云一號(hào)衛(wèi)星裝有5通道的可見光和紅外掃描輻射計(jì)，第3顆風(fēng)云一號(hào)衛(wèi)星探測(cè)通道數(shù)增加到10個(gè)，增加了對(duì)云層、陸地和海洋的多光譜探測(cè)能力。風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星裝有3通道的可見光、紅外和水汽掃描輻射計(jì)，拍攝的云圖資料填補(bǔ)了中國(guó)西部、西亞和印度洋上的大范圍觀測(cè)空白，該星還具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)發(fā)功能。經(jīng)過(guò)空間運(yùn)行

15、測(cè)試表明，風(fēng)云一號(hào)和風(fēng)云二號(hào)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(guó)際水平。這些氣象衛(wèi)星的業(yè)務(wù)化應(yīng)用在中國(guó)天氣預(yù)報(bào)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(tái)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(diǎn)。 ??5.地球資源衛(wèi)星系列。1999年10月，中國(guó)和巴西聯(lián)合研制的第一顆數(shù)字傳輸對(duì)地遙感衛(wèi)星——資源一號(hào)01星發(fā)射成功。星上裝有5譜段CCD相機(jī)、4譜段紅外多光譜掃描儀、2譜段寬視場(chǎng)成像儀等。繼資源一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功后，2003年10月，我國(guó)又與巴西合作研制發(fā)射成功了資源一號(hào)02星。這兩顆衛(wèi)星的研制和發(fā)射成功，填補(bǔ)了我國(guó)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(cè)繪和環(huán)保等眾多部門，取得了顯著的應(yīng)用成果，被譽(yù)為“南南合作”的典范。2000年9月，中國(guó)自行研制的中國(guó)資源二號(hào)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(hào)系列衛(wèi)星更高，而且形成了三星聯(lián)網(wǎng)，表明我國(guó)衛(wèi)星研制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。 ?在資源系列衛(wèi)星發(fā)射成功的同時(shí)，2002年5月，中國(guó)發(fā)射成功了第一顆海洋水色水溫監(jiān)測(cè)衛(wèi)星——海洋一號(hào)衛(wèi)星；2006年4月，又發(fā)射成功了中國(guó)首顆微波遙感衛(wèi)星——遙感衛(wèi)星一號(hào)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(guó)際水平。目前，中國(guó)已經(jīng)建成了中國(guó)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(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心。我國(guó)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(yùn)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(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星相繼定點(diǎn)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(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)的第三顆衛(wèi)星發(fā)射成功，使中國(guó)初步形成了第一個(gè)區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這項(xiàng)成就表明，中國(guó)成為繼美國(guó)和蘇聯(lián)之后世界上第三個(gè)能自行研制發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星的國(guó)家。 三、航天與生活：航天技術(shù)用于日常生活的十項(xiàng)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間套上金屬牙套的事實(shí)，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(wú)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(gè)問(wèn)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(guó)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(lái)美國(guó)的一家太陽(yáng)眼鏡制造商得到美國(guó)航天局的技術(shù)授權(quán)，用特殊塑料涂層作出了太陽(yáng)眼鏡，其耐劃痕能力比普通眼鏡強(qiáng)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(guó)太空總署開發(fā)，為宇航員進(jìn)行太空旅行而設(shè)計(jì)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(diǎn)，能夠根據(jù)您身體的曲線和溫度自動(dòng)調(diào)整形狀，從而化解身體各壓迫點(diǎn)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(jì) 人們?cè)谏〉臅r(shí)候，測(cè)量體溫時(shí)使用傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)不僅費(fèi)時(shí)，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(cè)的耳溫計(jì)終天解決了這一難題，由于節(jié)省了大量時(shí)間，它甚至緩解決了美國(guó)醫(yī)院護(hù)士短缺的難題。這種新產(chǎn)品是美國(guó)宇航局與美國(guó)diatek公司研制的。 5、鞋墊 美國(guó)阿波羅計(jì)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(shuō)過(guò)，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(yùn)動(dòng)鞋公司都采取了這項(xiàng)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(guó)航天局的某一項(xiàng)發(fā)明，而且是對(duì)幾十年來(lái)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(guó)航天局就建造了衛(wèi)星，用來(lái)讓人們觀察外部空間的狀況，后來(lái)，利用這種衛(wèi)星技術(shù)，衛(wèi)星電話應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)在全球每天有200顆左右的通信衛(wèi)星在運(yùn)轉(zhuǎn)為我們提供服務(wù)。 7、煙霧探測(cè)器 正所謂哪里有煙，哪里就有火。在20世紀(jì)70年代，美國(guó)航天局的工程師們?cè)O(shè)計(jì)了太空實(shí)驗(yàn)室，他們同時(shí)考慮到了火災(zāi)問(wèn)題，他們需要提前知道，以便采取補(bǔ)救措施。因此美國(guó)航天局和美國(guó)

21、霍尼韋爾公司聯(lián)合研究，為空間實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了首個(gè)煙霧探測(cè)器。后來(lái)這種煙霧探測(cè)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(jiǎn)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(zhǎng)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(guó)宇航局的調(diào)查顯示，安全槽的出現(xiàn)使美國(guó)的公路交通事故減少了85%。 9、無(wú)線工具 當(dāng)你用手持無(wú)線式真空吸塵器在家里輕松的吸取塵土和面包屑時(shí)，你實(shí)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(shí)候首次發(fā)明了電池驅(qū)動(dòng)工具，此后美國(guó)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(wú)線醫(yī)療儀器、手提式真空吸塵器等無(wú)線工具。 10、水過(guò)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(huì)生病，這將給他帶來(lái)極大的困擾。在這種情況下，美國(guó)在上個(gè)世紀(jì)50年代初就發(fā)明了水過(guò)濾技術(shù)。后來(lái)，為了使干凈的水在更極端的情況能保持較長(zhǎng)的清潔時(shí)間，美國(guó)航天局又進(jìn)一步改善了水過(guò)濾器技術(shù)。如果你仔細(xì)觀察，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)水過(guò)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(yùn)動(dòng)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(shí)與技能 1．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)． 2．知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度． 過(guò)程與方法 通過(guò)用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力． 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過(guò)介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況．激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情． 2．感知人類探索宇宙的夢(mèng)想．促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價(jià)值觀． 教學(xué)重點(diǎn) 第一宇宙速度的推導(dǎo)． 教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系． 教 學(xué) 活 動(dòng) （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(shí)代的

24、新紀(jì)元。我國(guó)在70年代發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來(lái)，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(hào)試驗(yàn)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(shí)。 （二）進(jìn)行新課 1、牛頓的設(shè)想 （1）牛頓對(duì)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(shí)，這顆炮彈將不會(huì)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(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因。 人造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供。 （3）人造衛(wèi)星的運(yùn)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(wàn)有引力提供向心力，則 ， ∴， 可見：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，線速度小。 提出問(wèn)題：角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？ ， 可見：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，角速度小，周期長(zhǎng)。 引入：高軌道上運(yùn)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(yùn)行速度 2、宇宙速度 （1）第一宇宙速度 ⑴推導(dǎo)： 問(wèn)題：牛頓實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)？地球半徑為6370km。 分析：在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑即為地球半徑。由萬(wàn)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(yùn)動(dòng)；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?？梢?，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(yùn)動(dòng)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(yáng)運(yùn)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(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就

27、會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。 （3）第三宇宙速度。 大?。骸? 意義：使衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)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(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)，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(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。 3、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)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(wú)能量補(bǔ)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(yùn)行速度： 運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼

28、著”地面飛行時(shí)，運(yùn)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(shí)，運(yùn)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(duì)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(yùn)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(yùn)動(dòng)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(mèng)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(wèn)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(lái)的夢(mèng)想，那么夢(mèng)想成真了嗎?請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“夢(mèng)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(hào)”載人飛船．火箭點(diǎn)火起飛繞地球飛行一圈，歷時(shí)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(shí)32分，“阿波羅11號(hào)”成功登臨月球，蛾人航天技術(shù)迅速發(fā)展． 1992年，中國(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)．2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)“神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)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(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)．這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國(guó)家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)． 伴隨著“神舟’五號(hào)的發(fā)射成功，中國(guó)已正式啟動(dòng)“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程。 參考文獻(xiàn)：