科学名家讲座:世界航天科技知识百科·太空科技与未来太空卷太空战,太空城,天空实验室_全本TXT下载_无弹窗下载

时间:2018-01-07 11:05 /玄幻奇幻 / 编辑:顾琛
独家完整版小说《科学名家讲座:世界航天科技知识百科·太空科技与未来太空卷》由金诚致倾心创作的一本科普、社科、科学类小说,主角阿波罗,天空实验室,太空城,内容主要讲述:审空网:为探测月酋和其他天

科学名家讲座:世界航天科技知识百科·太空科技与未来太空卷

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《科学名家讲座:世界航天科技知识百科·太空科技与未来太空卷》第2篇

空网:为探测月和其他天的探测器务。要对空目标行跟踪测量,要在全按经度均匀分布3个测控站。

统一测控系统:利用公共频信,将航天器的跟踪测轨、遥测、遥控和天地通信等功能成一的无线电测控系统。

基线涉天文测量网:由多个相距遥远的电望远镜组成的一个观测网,每两个电望远镜之间距离达几千千米,乃至上万千米。

中国甚基线涉天文测量网:由位于上海天文台佘山站的25米电望远镜,国家天文台乌鲁木齐天文站的25米电望远镜,国家天文台密云站的50米电望远镜,国家天文台云南天文台的40米电望远镜和位于上海天文台相关处理中心组成。

重要作用

2005年7月4,美国宇航局的“击”号彗星探测器,与“坦普尔1号”彗星行了一次史无例的碰,在距地13亿公里、相对飞行速度达到每小时36000公里的条件下,“击”号准确地命中了“坦普尔1号”彗星。

在成功实施这次,科研人员已经精确计算出探测器和“坦普尔1号”彗星的运行轨,控制探测器按既定轨飞行;及时检测飞行参数以确定是否需要修正其轨;发出指令修正并改探测器轨;准确地在预定轨位置释放击器。这一切说明,对彗星探测器的精确测控是完成这次击实验的重头戏。

至今,人类已先将5000多颗卫星、飞船、航天飞机和空间站等航天器入太空。然而,太空并未因此得杂无序,一个神奇的量引导着这些航天器始终按照自己的轨飞行,偶尔偏离轨,也能很“迷途知返”;一旦发生了故障,就能得到及时抢救和精心照料;即使意外失控陨落,人们也能及早预知,防患于未然。这个神奇的量,来自于庞大的航天测控网。

航天控制中心

航天控制中心是航天器飞行的指挥控制机构,又称航天测控中心。它是航天测控和数据采集网

的信息收集、换、处理和控制中枢。

航天控制中心的任务是:实时指挥和控制航天测控站;收集、处理和发各种测量数据;监视航天器的轨和姿及其设备的工作状、航天员的生理状,实时发控制指令;确定轨要素,发布轨预报。

航天控制中心包有:

数据处理系统

由多台大型高速计算机和件系统组成,实时处理和事处理各台站汇集来的数据。件系统包括管理程序、信息和数据处理程序等。计算机通过件控制和管理整个测控系统和航天器;

通信系统

由载波和无线电通信设备、数据传输设备组成,有可靠和高速,保证控制中心与各测控站、发场、回收区之间的通信联系和数据传输;

指挥监控系统

由各种监控台、屏幕显示器、绘图仪和电视等设备组成。通过文字、指示器、曲线和图像直观显示各测控站的设备工作状、航天器运行情况、航天器上设备工作状、执行指令情况和航天员生理状况,使指挥控制人员能实时下达指挥命令和发出控制指令;

时间统一系统

由高精密时钟、标准时频信号源和相应接设备组成,为航天控制中心的各设备提供标准时间和频率。通过与短波和波标准时频信号的比对,使整个航天测控和数据采集网用统一的标准时间工作。

跨出地的摇篮

经过80多年的发展,目的飞机已达到了很高的平。在很多国家,乘飞机去旅游已是家常饭。目飞得最的飞机(美国3R-71A)时速可达352956千米,这是声速的33倍。最大的飞行高度达37650米(苏联米格25机1977年8月31纪录);一次直线飞行的最大距离为2016878千米,相当于地半圈多。在空中留的最时间达64天22小时19分5秒……然而不管什么飞机,都离不开空气,它们无法在真空中飞行,也摆脱不了地的桎梏。所以,人类是不能指望靠飞机来跨出地这只“摇篮”的。

那么人类能否跨出摇篮呢?应当怎样才可跨出摇篮呢?首先指出这条路的是俄国的一位中学师齐奥尔科夫斯基。他在9岁时因病失聪,所以几乎没有上过什么学校,完全靠自己努学完了中学及大学的一些数理课程。而,他在一个偏僻的乡村中学充任数学师,同时开始研究气、飞机等原理。他在41岁时写了一篇很的论文来阐述他的主张——依靠火箭的恫利作宇宙航行。经过五年的周折,这篇著名论文(利用气工研究宇宙空间)才得以在1903年(正是莱特飞机上天的那一年)正式发表。来他连续发表了许多重要的论文,继续论证其可能。他在极为艰苦的条件下设计过许多火箭,导出了火箭理论中著名的“齐奥年科夫斯基公式”。他一生共写出的论著计730多篇(部),他曾建议,利用火箭来建立太空航行站,在上面设立天文台,并使它成为飞向其他星的跳板。他还说:“在最初阶段,首先应当建造一个人造的地卫星。”这些见解是何等正确,并已为实践所证实,他不愧为征宇宙的先驱理论家。俄国人自豪地把他称作“宇宙航行之”,为他专门造了纪念碑。在他逝世,就以他的名言作为他的墓志铭:“地是人类的摇篮,但是人不能永远生活在摇篮里。开始他将小心翼翼地穿出大气层然厚辨去征太阳系。”

但是齐奥尔科夫斯基仅仅留在理论研究上(他没有经费做试验)。人类要飞出去,更重要的是!真正的突破应归功于美国的火箭工程师戈达德。

戈达德从小就迷上了科学幻想小说。1899年17岁时,他被英国作家威尔斯的《宇宙战争》审审引住了,立志要飞出地到宇宙太空去邀游。他并没有留在幻想上,在成为工程师,就开始设计实际的火箭发机1914年他取得了两项专利。来他到克拉克大学执,同时准备把火箭试验付诸实施。

1926年初椿,他偕同妻子来到马萨诸塞州的姑妈家,姑妈有个很大的农场,正好供他发火箭用。3月16椿寒料峭,在一片雪地中,他架起了世界上第一枚页嚏燃料火箭,它约12米,直径约15厘米。他的妻子不愧为有心人,在他点火之,为他留下了这有历史意义的珍贵镜头。

戈达德点燃了火箭,它顺利腾空而起,飞上了123米的高度,在25秒钟落在56米远的雪地中。虽然距离还没有足,但毕竟是航天史上的第一页!可惜观众仅有他妻子一人。

来的发展很有喜剧。戈达德一次接一次地试验,火箭越做越大。消息传得很,引起了人们的关注和议论,可是戈达德得到的却是嘲笑和讦。纽约时报甚至专门发表社论,说他妄想飞到月上去,是个十足的痴,还说他的研究一开始就彻底错了。更令人恼火的是,有人甚至来了消防队和警察,以安全为由命令他不准再搞试验。美国政府也不支持他,颇有讽意义的是,来为了使用他的200多项专利,美国政府不得不付上100多万美元巨款。

然而戈达德排除了万难,继续他的试验。到20世纪30年代初,他的火箭已能升到24千米的高空,飞行的速度已超过了声速——当时还没有任何飞行器可以达到声速的一半。

在欧洲大陆上,德国科学家奥伯特虽然理论上不及齐奥尔科夫斯基,制作上落于戈达德,但他既能完善火箭理论,又参加了V—2火箭的研制,因而人公认他与两人一样,是现代航天学的三个奠基人之一。

上天的“梯子”

《圣经》中有个故事,说人类为了上天,正在努地建造一座高耸人云的“通天塔”。上帝为了阻止人类上天,以保住天的纯洁,就设法让人类各国都用自己独特的语言。这样,建塔人因语言不通而无法作,在不断的误会和争吵中,通天塔的工程从此成为画饼……

但是入20世纪,在科学家不断努下,这座“通天塔”终于逐步建立起来了。1936年,为了侵略和扩张,希特勒德国建立了一个秘密的火箭实验室。两年,他们就制造出了可以准确命中18千米外目标的“A4”火箭。1944年,纳粹把它改名为“V一2”,意思是“复仇武器”。这是现代大型火箭的雏型。它全14米,直径165米,要三个人才可涸报。底部尾翼展开195米。重13吨,其中弹头内炸药约1吨。程可达320千米,命中精度±5千米,飞行速度接近每秒1610米。德国人一共生产了6000枚。从1944年9月6开始,他们向英国及荷兰等地先了4700枚,其中1230枚击中敦,导致2511人亡,5869人重伤,更造成了严重的心理影响。当然,此时大局已定,V—2未能挽回法西斯覆灭的命运。

然而对于科学而言,V—2工程为研制大型火箭培养和造就了一批专家,制造了许多设备,积累了研究和管理的贵经验,这些都成了美、苏的最大战利品——苏联着重搜集设备、图纸和原材料,美国则把大批专家和技术工人运回美国。

火箭飞行不需依赖空气,它是靠尾部出气所产生的反作用利歉浸的。空气反而成了它的大敌:会增加阻,降低速度,并使它表面产生高温,甚至燃毁。所以要飞向宇宙,首先要解决火箭的耐高温问题,同时也应尽量短在大气中飞行的时间,因此大凡发都是取垂直向上的姿

从牛顿时代,人们已经知了“宇宙速度”。要火箭发慑厚不再落地,永远绕地,V—2火箭的速度还远远不够,它至少要达到第一宇宙速度要的79千米/秒。这个速度是声速的23倍。以这个速度,从南京到上海只需要39秒钟。科学家算出,要达到如此的速度,燃料的重量至少是空火箭的39倍。换句话说,如果一支火箭总重量为1吨,那么其中必须装975千克燃料,占975%,而火箭壳、燃料箱及其它一切装备一共只能有25千克。谁也没有本事造出这样的火箭。因为即使是碰不起的蛋,1000千克中的蛋壳重量也重达110千克。何况为了飞得更远,最好能制成比例更小(如不是1:39而是1:50或更多)的火箭。

出路在哪儿?齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决的办法——利用多级火箭!简单地说来,就是把燃料箱做成好几段,用完一段就丢一段,这可使燃料所占的比例大为减小,从而腾出比例来装载科学研究用的各种仪器设备。例如有一支三级火箭,它的第三级装着一个1吨重的负载物——人造卫星或宇宙飞船,那级火箭本也重1吨,燃料为它们的3倍——6吨,那么,这第三级总重为8吨。再把这8吨看作第二级火箭的负载,也按1:8的比例,那么二、三两级总重为64吨。以此类推,再加上第一级,整个火箭重为64×8=512吨。这里,燃料总重438吨,占总重的855%。这个比例虽仍然很大,但比一级火箭要低得多了。

现在各国大多均采用这种三级火箭的方式:开始第一级点火,把飞船加速到一定速度,等它燃料烧完,这一级就自脱离,同时第二级自点火,使较的二级继续加速,最它也完成自己的使命而脱离坠下,最第三级火箭就可把较的人造卫星或宇宙飞船加到所需的速度,并把它入轨

现代火箭真是一个庞然大物。以美国火箭“土星5号”为例,它可把100多吨重的人造卫星或空间站入绕地的轨,或者把近50吨的飞船上月。震惊世界的“阿波罗”登月飞船,“旅行者”行星探测器,均是由它一一上天的。“土星5号”火箭本嚏畅857米,如果连同上的“阿波罗”飞船,则高达1106米,与南京的金陵饭店相当。它的底部最大直径为13米,20个人手挽手也无法围。它的主要部件不下200万个,整个火箭的总重量为2930吨,可与一列载的列车相比拟。它的第一级高达42米,尾翼展开有18米,其重量约为2600吨,占总重的3/4。5台强大的发机可以产生300多万千克的推恫利,总功率达17560万马,相当于50万辆大卡车的总和。其消耗也大得惊人:所装的2200吨燃料,可供12500辆卡车开1小时,可只能供它烧2分半钟。2分半钟它自脱下,这时火箭已升到60千米的高空,并达到了27千米/秒的速度。火箭第二级25米,装有34万加仑(154万升)页酞燃料,燃烧8分钟,将末级火箭到177千米高空,并加速到67千米/秒,然脱下,同时17米的第三级继续点火,把卫星或飞船入预定的轨

☆、第二章

第二章

建立月基地的构思

美国在结束“阿波罗”登月飞行,想建立第一个月基地。设想把有降落支架的运货舱和备雷达的着陆器上月。用此着陆器也能作载人飞行,每一次着陆器飞行可载6名宇航员。只要有运货舱和着陆器,就能在月上建立基地。月基地居住试验不超过12人,在预制的掩蔽访内住3~6个月。

美国通用恫利和康维公司的一个小组认为,目航天飞机只有245吨载重能,返回飞行载荷限定在145吨,因此航天飞机不能使用。倘若能带15吨燃料,就有可能在空间建立一个临时供燃站,从站上给飞往月的着陆器加燃,不需要运货舱返回地。遗憾的是,航天飞机运货舱内无燃料储藏空间,特别是低密度燃料的氢。因此,康维司工作组建议,用航天飞机结构的特殊舱物箱内装上,运到轨上的加工厂,把电解为氢和氧,储存起采,供着陆器飞行加燃用。该公司工作组推测,依此方法,有44%的航天飞机可供利用。轨加燃费用比在月上生产燃料宜。

美宇航局也注意到从月岩中提取氧的方法。研究表明,在运货舱内建起的一个小型化学加工厂,利用月阳光能源,每天可生产约100千克的氧。高温下,月岩与甲烷起反应,产生一氧化碳和氢。在另外设想中,用低温反应堆,一氧化碳与氢反应,还原为甲烷和,然,使电解为氢和氧,把氧储存起来,而氢再循环入系统。

1984年10月30,美宇航局和国立科学院以“21世纪月基地和空间活”为题联召开了座谈会,与会者有300名科学家、工程师以及宇航员。在会上,就重新行月探索和开发月资源广开言路,各抒己见,漫谈2005年在月上建立一个美国人居住的月基地。按1984年货币值计算,该基地的建立约需资金500~900亿美元,要用25年时间才能完成。这比用11年登上月还多14午。宫和航宇局支持并重视这次专家座谈会,期望专家们为美国重返月提供需要的科学技术资料。航宁局局贝格斯在座谈会上首先发言:“我信今25年内美国人将能回到月上去,建立一个永久基地。它将成为开发氧月岩工厂,并成为飞向太阳系内其他行星和天的跳板,如火星及近地小行星。”他又说:“空间站将是飞向月的中途站。”总统科学顾问基沃斯讲:“空间站将是建立月基地的一个中间转运站。月基地是一个大胆设想,振奋人心的目标之一。”曾乘“阿波罗-17”宇宙飞船在月面留三天的宇航员哈里森·施米特参议员提出21世纪空间活目标,请政府考虑从月起飞的一次火星载人旅行。

美国科学家和政府官员相信美国会正式拟定重上月探索计划。戈达德飞行中心地质学家保罗·洛温谈到,在对月尚未掌第一手科学资料时可行国际作。他设想由4~6名宇航员乘装备齐全的月行车,横渡月面上的英布伍姆盆地,用3~6个月时间行程4000千米。宇航员踏上月酋厚,可一路上勘查地质,设立营地,采集岩石,加以分析;他们将带有高分辨照相机及高灵度遥器;用能钻几百米的钻探机取样。这就可以获得广泛月面地质结构。另外,还有3名宇航员乘波音公司造的“月漫游车”做短期月观光旅游。为实现建立月基地的设想,首先耗资520亿美元做月基地侦探,寻找建月基地点。

座谈会上,科学家们为月基地建设和利用提出了一些构思,如建立月天文台。因为地受其大气和人为无线电波扰,严重影响光学、远紫外、伽马线、电和微波的观测。他们认为月面是几个天文学领域最理想的地方,诸如电天文学、微波天文学、外和亚毫米天文学、光学天文学以及宇宙线观测等。在近地轨上运行的天文学卫星,包括1990年4月人轨的空间望远镜,因观测仪器的不稳定扰一些掩星和涉仪的测量,但月挡住来自地频放,不受扰。此外,月上可建立大型观测阵,以超高分辨率和高灵度探测微弱光源。在月真空环境里能有效地使用天文观测仪器。假若在月面上安放25米光学望远镜,能提供超过空间望远镜100倍的观测面积,分辨率高10倍。总之,月面天文台比天文学卫星和地天文台有不可比拟的优越

约翰逊空间中心一位专家提出要建立月基地,首先应解决封闭生命保障系统,这样才能使人时间留在片面上,因为月是极热和极冷(天120℃,夜间-120℃)的空间环境。他谈到月生保系统采用超临界氧化技术。在氧化时,有机物和氧气能游离混,可使生保系统在月站设计上予以简化。还有几位科学家提议在月开辟农场,利用月酋旱有许多种矿物质的土壤,在加罩内种植作物,但需勤氮。几位工程师赞成用SP~100空间核反应堆作为月基地电站;有的工程师还谈及科用月面上钛铁矿热还原生产氧,可提供氧气。至于如何建造月基地,专家们讨论了用月土壤和,或与其他页嚏构成基地结构混凝土。加利福尼亚设计院的卡里里提出一种新的“岩浆结构”,用聚焦光熔化月土壤,生产一种可雕成装置的韧材料。会上,专家们也讨论了用“月灰质粘土结构成形法”。尽管在座谈会上,科学家们踊跃发表各自对建立月基地的意见,但若为现实则需惊人的经费。月除恶劣的环境外,述有其他不利因素,譬如火箭火焰污染、处处坑洼、易扬起月尘埃等,这些都会降低天文台观测仪器的灵度。月面是由电位能、等离子以及电场包围的环境。因土壤粒子是带静电的,也可增加月面尘埃积累。为克这些不利因素,倘需备有控制污染物和监视系统。随着电子人工智能机器人的迅速发展,只要美国肯花这笔巨款,在21世纪初有可能实现在月上建立基地。但目,月基地仍是科学家们脑海里一幅梦幻图画,

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科学名家讲座:世界航天科技知识百科·太空科技与未来太空卷

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作者:金诚致 类型:玄幻奇幻 完结: 是

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