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(3)水资源探测活动
自阿波罗登月计划后,自七十年代中到九十年代初探月活动处于低潮。1994年美国发射的“克莱门汀”号探测器(加图《集锦》P117)发现月球南极一个深坑不见阳光的角落可能有冰。接着在1998年又发射了“月球探月者”(加图《集锦》P117)进行水资源探测,利用中子光谱仪也认为在月球南北两极陨石坑底部存在着水与月球尘土混杂在一起。在“月球探月者”任务结束后利用剩下小量推进剂向可能有水的坑沿俯冲撞击,按计划中的设想,如果有水,就会从地球和哈勃空间望远镜能观察到氢离子和氢氧根离子。遗憾的是地面观测点未能观测到任何水的迹象。所以到现在为止月球上到底是否有水尚是一个未解之谜。
为发现火星上的水资源,迄今为止美国、前苏联都发射地近30个火星探测器。1996年美国发射的“火星探路者”,在火星上放出一个叫“漫游者”的小机器人。它边移动边观察周围景物,并对岩石做频谱分析。它所拍的照片显示火星在远古时代的确发生过特大洪水。
在2002年火星探测器“奥德赛”号又发现火星表层下1米深处有混在土中的冰。(加图PowerPoint;PP)其范围从火星南极绵延到南半球60°,预估水量可装满两个密歇根湖。另外有人还认为这仅是冰山的一角。(加图;PP)
载人飞船
迄今为止,苏联/俄罗斯、美国先后研制了8个系列的载人飞船。它们是东方号、上升号、联盟号、联盟T、联盟TM、水星号、双子星座号和阿波罗号。
(1)东方号系列飞船
东方号是苏联最早的载人飞船系列,从1961年4月到1963年6月共发射6艘。
(2)上升号系列飞船
上升号(加图)载人飞船是以东方号飞船为基础改进而成的。上升号一共只发射了2艘,1964年10月12日发射的上升…1号是世界上第一艘载3名航天员的飞船,1965年3月18日发射的上升…2上只有2名宇航员,其中,航天员列昂诺夫进行了人类首次太空行走,历时10分钟。
(3)联盟号系列飞船
联盟号是苏联/俄罗斯使用时间最长的载人飞船系列。它分为联盟号、联盟T、联盟TM三个发展阶段。联盟号能载3名航天员,具有轨道机动、交会和对接能力,可为空间站接送航天员,又能在对接后与空间站一起飞行,是苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。
(4)水星号系列飞船
水星号是美国第一个载人飞船系列,主要目的是试验飞船各系统及失重对人体的影响。从1961年到1963年水星号系列载人飞船共发射了6艘。1961年5月第一艘水星号飞船进行了载人亚轨道飞行,开始了美国载人航天历程,1962年2月,第3艘水星号进行了首次载人轨道飞行,航天员约翰格伦成为第一个进入太空的美国人。
(5)双子星座载人飞船
双子星座是美国第2个载人飞船系列,它的主要目的是在轨道上进行机动飞行、交会、对接及航天员舱外活动,为阿波罗飞船登月作技术准备。从1964年到1966年共发射了12艘双子星座载人飞船。1965年3月发射的双子星座…3是美国第一艘载2名航天员的飞船。在1965年6月发射的双子星座…4飞船上,怀特出舱21分钟,成为美国首次太空行走的航天员。1966年3月发射的双子星座…8与阿金纳火箭实现了美国两个航天器的首次空间对接。
(6)阿波罗载人飞船
阿波罗飞船首次实现了人类登上月球的梦想,其目的是把人送上月球、实现人对月球的实地考察,并为载人行星探险做技术准备,它由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成。
1968年10月,第一艘载人的阿波罗…7飞船发射升空。在次之前,阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。从阿波罗…7到阿波罗…18号,美国发射了12艘阿波罗载人飞船。其中1969年7月16日发射的阿波罗…11于7月20日实现了人类历史的首次登月,1971年7月26日发射的阿波罗…15飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个阿波罗计划中,共有6次登月成功,12名航天员登上月球。
空间站
到目前为止,太空建成的空间座共有9个,包括美国的1个天空实验室试验性空间站、苏联(俄罗斯)的7个礼炮号空间站和1个国际空间站。天空实验室于1973年进入太空,在太空运行6年,1979年进入大气层烧毁。苏联从1971年到1983年连续将七个礼炮号空间站送上天。和平号飞船自1986年开始运行,服役时间达15年。其中礼炮号与和平号都是采用联盟号载人飞船和进步号无人载货飞船作为天地往返运载工具。从1998年开始,由美国、俄罗斯、欧空局等16个国家开始联合建设国际空间站,预计到2005年之后才能完全建成。
(1)和平号空间站
最著名的也是功勋卓著的空间站当属苏联的和平号。它是由核心舱和5个专业舱段组成。总重达135吨,长达87米。是当时世界上重量最大、载人最多、寿命最长、技术最先进、在轨工作时间最长的空间站,也是世界上第一座采用多舱段组合方式的空间站。和平号空间站由核心舱及“量子”l号(用于天文观测及医学和生物学研究)、“量子”2号(用于在轨维修和工艺实验)、“晶体号”(用于研究空间加工工艺及牛产新材料和生物制品)、“光谱号”(用于对地遥感和生物学实验)和“自然号”(用于地球生态研究)等5个专用实验舱组成。从1986年第一个舱段入轨道后到2001年的15年中它绕地球飞行近8万圈,行程亿公里。先后102次与联盟TM号、进步号和美国航天飞机等运载工具对接过。接待过12个国家的135名宇航员。在和平号上俄宇航员波利亚科夫创造人连续在太空逗留438天的世界纪录。美国女宇航员露西德也创造了连续逗留188天的女子世界纪录。宇航员们在和平号上开展了天文观测、空间生命科学、空间加工工艺、新材料和生物、产品的制备等多个领域的进行了16500次科学实验和研究。
和平号原设计寿命为5年,但它超期服务了10年在太空运行了15年,于2001年3月23日在人工控制下葬身南太平洋。全世界的航天界都为之惋惜。人们会记住它为载人航天事业做出的巨大贡献。
(2)国际空间站
美国在阿波罗计划之后就把力量转向航天飞机,没有再搞空间站了。后来美国发现在空间站方面落后于苏联了。于是原想搞一个比和平号更大的自由号空间站。但由于经费太大,一个国家难以支持,于是与俄、欧空局、加拿大、日本等联合起来共建一个国际空间站。它是当前最大的国际空间合作项目。
国际空间站由一个大型桁架和多个舱段组成。建成后的国际空间站将包括6…7个主要舱段(功能货舱、服务舱、实验舱、居住舱等)、2…3个节点舱以及结构系统、供电系统、服务系统和运输系统等组成,其部件将由俄罗斯的联盟号TM和美国航天飞机分45次送入轨道,宇航员要进行1800小时共计144次出舱太空行走才能把这些材料组装完成。国际空间站总重达430吨,桁架长88米,太阳能帆板展开后有两个足球场大,电源功率110千瓦,可乘6名宇航员。各舱段的容积加起来有两架波音747飞机那样大。
国际空间站将开展蛋白质晶体、生命科学、材料科学、试验与加工、太空环境、天文和地球观测等研究,还将成为新型能源、航天运输技术、自动化技术和下一代传感器技术的测试基地。
1998年11月20日将俄罗斯负责研制的第一个组件“曙光号”功能货舱送上天,标志着国际空间站正式开始建设,随着美国的团结号舱和俄罗斯的星辰号服务舱相继送入太空,国际空间站正在紧锣密鼓的建设,相信它的建成将为人类移居太空开创了又一个新台阶。
航天飞机
航天飞机是世界上唯一的可重复使用的航天运载器。70…80年代,美国、苏联、法国和日本等国相继开始研制航天飞机,但由于技术和资金等原因,到目前只有美国研制的航天飞机投入使用。航天飞机用途广泛,可进行空间交会、对接、停靠、空间科学实验、发射回收或检修卫星。它曾在空间捕获一颗未能进入同步轨道的国际通信卫星6号,进行修理后,又把它送入同步轨道。它还发射过并三次整修哈勃空间望远镜。航天飞机通常可乘7人,飞行时间一般在2周以下,最长可达28天。
目前航天飞机的主要任务是向国际空间站运送宇航员和各种建设用部件和补养。美国原设想使用可多次重复使用的航天飞机可以节约花费。但结果全然不同,每架航天飞机的研制费非常高,最新的奋进号研制费达20亿美元,而且每次发射费用1亿多美元。因此至今只做了6架航天飞机,其中一架企业号为样机,另外有五架工作机,分别是哥伦比亚号、挑战者号、发现号、阿特兰蒂斯号和奋进号。航天飞机的可靠性还是非常高,自1986年1月挑战者号发射失败后一直到2002年4月为止已成功飞行过110次。
我国的载人航天活动
载人航天指载人航天器在宇宙空间的航行活动,其目的主要是人在太空直接参与探索、开发和利用太空及天体。包括绕地球飞行、飞往月球或飞往其他行星等。载人航天工程是我国航天史上最大、最复杂的系统工程。1999年11月20…21日我国神舟一号试验无人飞船首次试验飞行取得圆满成功,这标志着我国在载人航天领域迈出了可喜的第一步。神舟二号和神舟三号分别于2001年1月10日和2002年4月1日发射成功后。现在正准备发射神舟四号,我国进行载人航天飞行的日子不会很远了。
载人航天器与不载人航天器的最大区别是载人航天器必须设置环境控制和生命保障系统,以保证航天员在发射入轨、在轨运行和返回着陆时能正常工作和生活。载人航天器由七个独立系统组成:
(1)航天员系统
这是一个以航天员为中心的医学与工程相结合的复杂系统。它负责航天员的选拔和培训;在空间对航天员进行医学监测和保障;负责航天服和生命保障系统的研制。
(2)飞船应用系统
开展对地观测、微重力条件下的科学实验,空间生命科学和空间天文学实验。
(3)载人飞船系统
它是载人航天工程的核心系统,是由轨道舱、返回舱、推进舱及两对太阳能帆板组成。轨道舱是航天员在轨飞行期间的工作和生活舱段,在飞行试验结束后留在天上,继续运行,并可作为将来做交会对接试验的空间对接目标。推进舱内有许多大大小小的火箭发动机,用来进行姿控,变轨、制动,在返回时扔掉在大气层内烧毁,唯一可返回地面的是返回舱。三个航天员在上升段和返回段都坐在返回舱里面。返回采用升力控制方案及降落伞回收方案。
(4)运载火箭系统长二F
运载火箭长征二号F是在长二E的基础上提高可靠性进行了大量改进。为保证航天员的安全,增设了故障检测和逃逸救生系统。
(5)发射场
采用了垂直总装、垂直测试,箭、船整体垂直运输至发射塔架和远距离测试发射技术。
(6)测控通信系统
采用了全新的S波段统一系统。为提高全球覆盖率派出四艘测量船分布在太平洋、印度洋和大西洋建成陆海全球测控通信网。
(7)着陆场
有落区跟踪雷达、预测落点,和S波段测控设备和回收队、人员和装备 。 想看书来
航天测控网
航天测控网是“航天测量控制与通信网”的简称,其主要任务是对运载火箭和航天器进行跟踪测量,确保它们功能正常运行。航天测控网由航天测控中心、若干个分布在全国或全球的航天测控站和通信系统组成。
我国航天测控网从1967年开始建设,至今已建成包括西安卫星测控中心(加图)、多个地面测量站及海上测量船队在内的、功能完善的先进测控系统圆满地完成了我国各种运载火箭卫星和试验飞船的测控任务,还为多颗商用外国卫星的发射提供了测控支持。
测控站是航天测控网的基本组成部分,其任务是直接接收测量信息和将控制指令发送给航天器。在对航天器进行控制的过程中,测控站配合航天测控中心完成部分控制任务,也可根据规定的程序独立实现对航天器的控制。
航天测控站一般由测量系统、遥测系统、通信系统、电视系统、时间统一系统、计算机系统和辅助设备组成。
航天测控站分为固定站和机动站两类,机动站又包括陆上车载站、海上测量船。
测控船是航天测控网的一个组成部分,起着水上机动测控站的作用,其优点是可