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航天

航天又称空间飞行、太空飞行、宇宙航行或航天飞行。

航天,又称空间飞行、太空飞行、宇宙航行或航天飞行,是指航天器在太空的航行活动。有的科学家曾把航天器在太阳系内的航行活动称为航天,航天器在太阳系外的航行活动称为航宇,现在则把航天器在太阳系内和太阳系外的航行活动统称为航天。航天活动的目的是探索、开发和利用太空与天体,为人类服务。航天的基本条件是航天器必须达到足够的速度,摆脱地球或太阳的引力。第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度是航天所需的特征速度。

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。

如今,航天的作用已经远远超出科学技术领域,航天技术对国家和国际的政治、经济、军事与社会生活都产生广泛而深远的影响。

中文名称航天英文名称Spaceflight
别称空间飞行、太空飞行、宇宙航行或航天飞行词语发明人钱学森

“航天”一词是钱学森首创

“航天”一词是钱学森首创。钱学森将人类在大气层之外的飞行活动称为“航天”,是从航海、航空“推理”而成的。钱学森说,他最初是从毛泽东主席的诗句“巡天遥看一千河”中得到启示。他还提出了“航宇”一词,亦即“星际航行”,他在《星际航行概论》一书中详尽地论述了行星之间以至恒星之间的飞行。如今,如果说“航宇”一词对于普通百姓还有点陌生的话,“航天”一词已经是家喻户晓了。

古代航天探索

人类很早就有遨游太空、征服宇宙的理想。宇宙的星球对人类一直充满着吸引力和神秘感,许多美丽的神话和传说,反映了人类对宇宙的向往和探索空间奥秘的心情。《嫦娥奔月》、《牛郎织女》,以及孙悟空腾云驾雾、一个筋斗十万八千里等古老的神话与传说,是在生产力与科学技术水平极度低下的古代,人类幻想利用与征服天空的愿望。人类为了实现腾空飞行的理想,经历了一段相当艰难曲折的过程。很早以前,人类就做过种种飞行的尝试与探索。在中国的西汉时期、欧洲的中世纪都有人模拟鸟类进行过飞行活动的尝试。

然而,真正航天飞行的历史是从火箭技术的历史开始的,没有火箭也就没有航天飞行。追溯源头,中国是最早发明火箭的国家。“火箭”这个词在三国时代(公元220-228年)就出现了。不过那时的火箭只是在箭杆前端绑有易燃物,点燃后由弩弓射出,故亦称为“燃烧箭”。随着中国古代四大发明之一的火药出现,火药便取代了易燃物,使火箭迅速应用到军事中。公元10世纪唐末宋初就已经有了火药用于火箭的文字记载,这时的火箭虽然使用了火药,但仍须由弩弓射出。真正靠火药喷气推进而非弩弓射出的火箭的外形被记载于明代茅元仪编著的《武备志》中,这种原始火箭虽然没有现代火箭那样复杂,但已经具有了战斗部(箭头)、推进系统(火药筒)、稳定系统(尾部羽毛)和箭体结构(箭杆),完全可以认为是现代火箭的雏形。

中华民族不但发明了火箭,而且还最早应用了串联(多级)和并联(捆绑)技术以提高火箭的运载能力。明代史记中记载的“神火飞鸦”就是并联技术的体现;“火龙出水”就是串、并联综合技术的具体运用。

世界上第一个试图乘坐火箭上天的“航天员”也出现在中国。相传在14世纪末期,中国有位称为“万户”的人,两手各持一大风筝,请他人把自己绑在一把特制的座椅上,座椅背后装有47支当时最大的火箭(又称“起火”)。他试图借助火箭的推力和风筝的气动升力来实现“升空”的理想。“万户”的勇敢尝试虽遭失败并献出了生命,但他仍是世界上第一个想利用火箭的力量进行飞行的人。今天,为了纪念这位传奇式的人物,国际上将月球表面东方海附近的一个环形山以“万户”命名。

虽然我们的祖先发明了火药、火箭,但由于长期的封建统治,致使中华民族的聪明才智得不到充分发挥,科学技术因而停滞不前。尽管欧洲人在中国发明火箭的几百年后才学会使用火箭,然而现代火箭技术还是首先在欧洲得到迅速发展。

13-14世纪,中国的火箭技术与其他火药兵器一同传到阿拉伯国家和印度,后又传入欧洲。至18世纪后期,印度军队在抗击英国和法国军队的多次战争中就曾大量使用火药火箭并取得了成功结果,由此推动了欧洲火箭技术的发展。曾在印度作战的英国人康格里夫(WilliamCongreve)在19世纪初对印度火箭作了改进,他确定了黑火药的多种配方,改善了制造方法并使火箭系列化,最大射程可达3km。19世纪70年代以后,火炮技术在使用性能方面有了新的突破,火箭终于被准确度很高的火炮所代替。虽然如此,这些初期火箭的原理都成为了近代火箭技术的最初基础。

近代航天技术发展

可行的太空旅行的方案可以追溯到前苏联科学家齐奥尔科夫斯基,他在他的作品《利用反作用力设施探索宇宙空间》对火箭飞行的思想进行了深刻的论证,最早从理论上证明了用多级火箭可以克服地心引力进入太空的论点。他建立了火箭运动的基本数学方程,奠定航天学的基础。他首先肯定了液体火箭发动机是航天器最适宜的动力装置,论述了关于液氢液氧作为推进剂用于火箭的可能性,为运载器的发展指出了方向,这些观点仅仅几十年就成为了现实。他还指出过用新的燃料(原子核分解的能量)来作火箭的动力;并具体地阐明了用火箭进行航天飞行的条件,火箭由地面起飞的条件,以及实现飞向其他行星所必须设置中间站的设想。他还提出过许多的技术建议,如他建议使用燃气舵来控制火箭,用泵来强制输送推进剂到燃烧室中,以及用仪器来自动控制火箭等,都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。

航天成为可行工程始于1919年,罗伯特·戈达德发表了论文《到达超高空的方法》;其中把拉伐尔喷管应用到液态火箭发动机,其足够的动力使星际旅行成为可能。他还在实验室中证明了火箭可以在真空空间工作,但当时没有得到普遍认同。这篇论文对后来航天工程的关键人物极具影响,其中包括赫尔曼·奥伯特和沃纳·冯·布劳恩。

真正的近代火箭的出现是在第二次世界大战时的法西斯德国。早在1932年德国就发射A2火箭,飞行高度达到3km。1942年10月3日,德国首次成功地发射了人类历史上第一枚弹道导弹——V-2(A4型),并于1944年9月6日首次投入作战使用。第二次世界大战期间,先后大约有4300多枚V-2导弹袭击了英国、荷兰安特卫普港和其他目标,破坏严重。V-2是单级液体火箭,全长14m,箭体直径1.65m,最大射程320km,发动机熄火高度96km,飞行时间约320s,命中精度圆公算偏差5km,有效载荷约1吨。

V-2的成功在工程上实现了19世纪末、20世纪初航天技术先躯者的技术设想,并培养和造就了一大批有实践经验的火箭专家,对现代大型火箭的发展起到了继往开来的作用。V-2的设计虽不尽完善,但它却是人类拥有的第一件向地球引力挑战的工具,成为航天技术发展史上的一个重要里程碑。

第二次世界大战后,美、苏两国分别接收了参与V-2研制的部分专家、设备及资料,为这两个国家在第二次世界大战后迅速发展火箭和导弹技术创造了有利的条件。40年代末至50年代末,在V-2的基础上,以美国和前苏联为主研制的火箭武器得到了迅速发展,各种类型的导弹武器相继问世,并形成了一个完整的导弹武器系统。

火箭目前依然是到达太空的唯一实际手段。超音速燃烧冲压发动机等其他非火箭运载技术仍远低于轨道速度。

航天分类

载人航天

载人航天是由宇航员执行的太空探索,可以由单人或多人执行。载人航天需使用载人航天器进行。

神舟十号载人飞船与天宫一号对接历史上首次载人航天任务是发射于1961年4月12日的东方1号,苏联宇航员尤里·加加林在环绕地球轨道一周后安全返回地球。1963年6月16日,苏联宇航员瓦莲京娜·捷列什科娃执行东方6号任务时成为了第一名进入太空的女性。1966年,美国的双子星11号创造了最高地球轨道记录,飞行高度达1374千米。发射和修理哈勃太空望远镜的两次航天飞机任务也曾达到600千米左右的飞行高度。2003年,中国的神舟五号航天员杨利伟,成功围绕地球十四圈,中国为第三个成功进行载人航天的国家。

迄今为止,载人航天飞行目标在地球轨道之外的任务只限于月球,尽管月球本身也是地球的卫星。第一次去月球的载人任务阿波罗8号中,三位宇航员曾进入月球轨道。阿波罗10号第二次环绕了月球,在月球轨道进行了登月航天器的测试。阿波罗11号飞船第一次成功登陆月球。

人造卫星

人造卫星是由人类建造的航天器的一种,也是数量最多的一种。人造卫星以太空飞行载具如运载火箭、航天飞机等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星运行。

太空探索

太空探索是指以物理手段探索地球以外物体以及探索太空时涉及到的任何技术, 科学政策。人类历史上最著名并最有影响力的一次太空探索是在冷战美苏太空竞赛期间第一个人类成功踏上月球。

太空旅游

太空旅游指非以执行任务(例如进行实验或工作)为目的,而搭乘太空船参与太空飞行。在苏联解体后,由于航天的操作成本极大,同时要付给哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场地租与使用场地费,俄罗斯为筹措经费,开放了民间金钱赞助,报酬即为可让赞助者搭乘太空船进入太空,因此大多数太空游客为支付大笔费用的亿万富翁。由于NASA的太空任务仅供国际专门科研之用,故现今太空旅游仍以俄国为主。

航天系统包括什么

1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星史泼尼克一号在前苏联发射成功,开创了人类航天新纪元,宇宙空间开始成为人类活动的新疆域,并且将这一年定为第一个国际空间年。近半个世纪以来,航天技术已经在世界范围内取得了巨大的进展,航天技术已经广泛应用于科学活动、军事活动、国民经济和社会生活的许多部门,产生了极其重大而深远的影响。

航天是指进入、探索、开发和利用太空(即地球大气层以外的宇宙空间,又称外层空间)以及地球以外天体各种活动的总称。航天活动包括航天技术(又称空间技术),空间应用和空间科学三大部分。航天技术是指为航天活动提供技术手段和保障条件的综合性工程技术。空间应用是指利用航天技术及其开发的空间资源在科学研究、国民经济、国防建设、文化教育等领域的各种应用技术的总称。空间资源系指地球大气层以外的可为人类开发和利用的各种环境、能源与物质资源,入空间高远位置、高真空、超低温、强辐射、微重力环境、太阳能以及地球以外天体的物质资源等。

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。

航天系统是现代典型的复杂工程大系统,具有规模庞大、系统复杂、技术密集、综合性强,以及投资大、周期长、风险大、应用广泛和社会经济效益十分可观等特点,是国家级大型工程系统。组织管理航天系统的设计、制造、试验、发射、运行和应用,要采用系统工程方法,在航天工程实践中形成了航天系统工程,进一步丰富和发展了系统工程的理论和方法。完善的航天系统是一个国家航天实力和综合国力的重要标志,目前世界上只有为数不多的国家拥有这种实力。

中国航天发展

1970年4月24日,中国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”,成为继苏联、美国、法国、日本之后世界上第五个能独立发射人造卫星的国家。中国航天发展几十年来取得了辉煌的成就,中国是世界第三个掌握航天器返回地球技术的国家,世界第三个独立掌握载人航天技术的国家,世界第三个掌握空间交会对接技术的国家,世界第五个成功探月的国家,世界第三个成功软着陆月球的国家,世界第三个进行双百次航天发射的国家。

2003年我国成功发射神舟五号载人飞船

2003年我国成功发射神舟五号载人飞船

截止2015年3月10日,中国共进行217次航天发射(其中长征系列运载火箭共进行了203次发射)。中国能够发射地球同步通信卫星、气象卫星、返回式卫星、导航定位卫星、中继通信卫星、遥感卫星、高分辨率地球观测卫星,同时中国也能发射探月卫星、月球着陆探测器、神舟载人飞船、天宫空间实验室,中国成为世界上为数不多的在航天领域全面发展的国家。

在未来几到十几年内,中国航天将有进一步的发展。中国将于2016年进行长征五号运载火箭长征七号运载火箭的首飞,将于2016年发射天宫二号空间试验室、神舟十一号载人飞船天舟一号货运飞船,将于2017年左右发射嫦娥五号月球探测器进行探月返回地球,将于2020年左右完成北斗卫星导航系统的建设,将于2022年左右完成建造中国自己的空间站,将于2030年左右进行可载人登月的重型运载火箭的首飞。

我们为什么要发展航天技术

航天技术是一个国家综合国力日益强大的重要标志。航天科技是一项综合性很强的高新科技,它代表着国家科学技术的研究能力和经济能力, 如果没有高度发达的科学技术和科研能力,就不可能发展航天事业。

航天科技是世界上最昂贵的科学技术,需要国家大量的资金投入,如果一个国家没有雄厚的经济基础和强劲的经济能力也不可能发展航天事业。同时,航天科技还与防务力、社会力等密切相关。

航天技术可以促进科学技术的发展和提高一代人的科学素养,可以带动航天相关工业的发展,航天是个投入产出比相当高的行业,在航天领域每投入一元钱,可以等到8-14元的回报。

航天科技对相关产业有着明显的促进和带动作用。中国近年来开发使用的1100多种新材料中,80%是在航天技术的牵引下完成的。目前我国已有2000多项航天技术成果移植到国民经济各个部门,民用航天产值已占据航天总产值的半壁江山,投入产出比高达1:10。

粗略估计,由我国航天产业所辐射出来的产业链,已经达到1200亿元的规模。仅卫星领域而言,卫星广播电视教育使我国几千万人通过这所“空中学校”接受培训,直接节省资源可折合数百亿元。矿产、地质、铁道、桥梁等部门利用资源卫星进行勘察,节约的资源和所取得的收益都相当可观。

然后却有人在指责发展航天技术是浪费金钱去发展面子工程的航天技术,而不是关注贫穷山区的孩子。这些人没有看到航天技术对国民经济、对科学技术所带来的作用。我们不能因为有人饿肚子就放弃探索太空探索人类未知领域的求知欲。美国宇航局马歇尔太空飞行中心的科学部门副主管厄尔斯特·斯图林格博士曾在给一位修女的回复中详细的说明了我们为什么要探索太空的理由。

500年前我们的祖先放弃了海洋,100年后我们不能让我们的后代会埋怨我们放弃了太空。

航天
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最新更新:2015-08-06 14:48
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