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第二章 航天 遨游太空,探索浩瀚的宇宙,是人类千百年来的美好愿望。航天事业,特别是载人航天事业是一项科技密集、综合性的尖端事业,它体现了现代科学技术多个领域的成就。载人航天技术的发展,可以反映一个国家的整体科学技术水平和高技术产业的水平,同时也体现了一个国家的综合实力。 第一节 什么是航天 航天是指人造卫星、宇宙飞船等飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动。航天工程是探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术。航天技术又叫空间技术,它涉及的技术门类几乎囊括了整个现代技术体系,可以说是综合性最强的高新工程技术。 航天分类 按航天器探索、开发和利用的对象划分,航天包括环绕地球的运行、飞往月球的航行、飞往行星及其卫星的航行、星际航行(行星际航行、恒星际航行)。按航天器与探索、开发和利用对象的关系或位置划分,航天飞行方式包括飞越(从天体近旁飞过)、绕飞(环绕天体飞行)、着陆(降落在天体上面)、返回(脱离天体、重返地球)。 执行军事任务(具有军事目的)的航天活动,称为军用航天;执行科学研究、经济开发、工业生产等民用任务(具有非军事目的)的航天活动,称为民用航天;执行商业合同任务(以营利为目的)的航天活动,成为商业航天。有人驾驶航天器的航天活动,称为载人航天;没有人驾驶航天器的航天活动,称为不载人航天。 航天系统 航天系统是指由航天器、航天运输系统、航天发射场、航天测控网、应用系统组成的完成特定航天任务的工程系统。其中应用系统指航天器的用户系统,一般是地面应用系统,如各类卫星的地面应用系统、载人航天器的地面应用系统、空间探测器的地面应用系统。 航天系统按是否可载人可分为无人航天系统、载人航天系统;按用途可分为民用航天系统和军事航天系统;按航天器种类可分为多种,如卫星航天系统、载人飞船航天系统、月球卫星航天系统等。 航天母舰 航天飞机 太空与航天艺术图 第二节 航天与航空的区别 航空指的是飞机等飞行器在地球附近大气层中的飞行活动。飞机、直升机、飞艇等飞行器被统称为航空器。这些机器要依靠空气浮升,依靠空气驱动,它们只能在大气层内飞行,而人造卫星、宇宙飞船冲到太空中,到宇宙空间中去活动。 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。 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,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。 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。 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。 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。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。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。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。 第三节 载人航天 载人航天是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。根据飞行和工作方式不同,载人航天器可分为载人宇宙飞船、载人空间站和航天飞机三类。 神舟八号载人宇宙飞船 和平号载人空间站 发射航天飞机 载人飞船按乘员多少,又可分为单人式飞船和多人式飞船。按运行范围,可分为卫星式载人飞船和太空站进行