开发太空——21世纪的航天技术[格式PDF]（122页）

1、（京）新登字 130 号内容简介本书是21 世纪科普教育丛书之一，将向人们展示 21 世纪人类在空间领域的惊人之举，包括全球环境监测、太空信息高速公路、近地载人空间基地、新的天地往返运输工具、重返月球及开发火星。本书将大大丰富青少年的知识库，启迪想象力。对青少年开阔眼界、选择人生道路必定是有益的。本书适合初中以上文化程度的广大读者。图书在版编目（CI P）数据开发太空：21 世纪的航天技术杨照德，高放编著北京：科学技术文献出版社，1995.7（21 世纪科普教育丛书）ISBN 750232514X.开 .杨 高 .航天?技术?21 世纪?普及读物 .V4?49中国版本图书馆 CIP数据核字（9

2、5）第 04722 号科学技术文献出版社出版（北京复兴路 15 号 邮政编码 100038）北京燕山印刷厂印刷 新华书店北京发行所发行1995 年 7 月第 1 版 1995 年 7 月第 1 次印刷7871092 毫米 32 开本 8 印张 157 千字科技新书目：354125 印数：18000 册定价：9.50 元21 世纪科普教育丛书编辑委员会主 编 卢嘉锡 李绪鄂 惠永正副 主 编 刘昭东 杨牧之 邓 耘段瑞春 蒙建东 关家麟李裕镒编 委 （以下按姓氏笔划为序）于秀贵 王京文 申茂向甘师俊 石定寰 齐 让孙学琛 余培侠 沈德富林 泉 杨子荣 柯千红殷 广执行编委 卢祥之21 世纪科普教

3、育丛书第一辑1.有头脑的房子21 世纪的建筑2.第二次绿色革命21 世纪的农业3.开发太空21 世纪的航天技术4.大森林的未来21 世纪的林业5.清洁新能源21 世纪的能源6.信息世界的挑战21 世纪的信息技术7.创造奇迹的光21 世纪的激光技术8.把生命留住21 世纪的医药卫生9.地球村21 世纪的邮电通信10.人，怎样跨入新世纪21 世纪的教育序朱丽兰20 世纪行将结束，21 世纪即将来临。在这新旧交替的时代，人类社会都期待着一个崭新明天的到来。世界范围内的新技术革命日新月异，促使全球经济、社会的发展乃至人们的生活方式都不断发生重大变革。科技竞争，特别是人才竞争，已经成为世界各国全面竞争的

4、焦点。现在，许多国家都把提高国民的科学文化素质当成是 21 世纪竞争是否成功的关键。为适应世界潮流，迎接新世纪的挑战，普及科学文化知识，正受到社会各界的广泛重视。科技知识的传播，已经成为当前我国促进社会主义物质文明和精神文明建设、维护社会繁荣稳定的一项重要任务，也是今后依靠科技进步，提高全民素质，使我国经济和科技得以持续、快速、健康发展的重要保证。党中央、国务院最近号召全党、全国人民加强科学技术的普及工作，科学技术的普及程度，是国民科学技术文化素质的重要标志，同时也是全体科技工作者，运用科学技术，在亿万群众中构筑精神文明思想长城的重要任务。科学技术普及工作的重点之一，是青少年学生。今天的青少年

5、，就是明天的主人。国家的兴旺，民族的振兴，靠他们这一代。由卢嘉锡副委员长和国家科委其他同志发起并编撰的21 世纪科普教育丛书，就是面向青少年，力求比较全面、比较系统地展示未来世纪的宏伟蓝图，展望未来，预测未来，勾画未来，瞄准未来，跟踪最新的高技术，重点阐述 21 世纪初叶各学科领域的面貌，全新地描绘下一世纪人类发展的新趋势，描绘未来生活的新特点和五彩缤纷的各项新技术，鼓励、提倡“学科学、爱科学、讲科学、用科学”的社会风尚。这套丛书的出版，有利于宣传、普及科技知识，有利于引导和鼓舞广大青少年发扬爱国主义精神，有利于使他们增强建设祖国、奔向未来的使命感，有利于扩大他们的知识面，启迪他们的智慧，开阔

6、他们的视野，造就他们，培养他们，使他们成为下一世纪的合格主人。相信这套丛书会成为他们的良师益友，同时也寄望这套丛书，在科学技术普及工作的事业中发挥更大的作用。1995 年 5 月注：本文作者系国家科委常务副主任。编者的话在刚刚步入 20 世纪时，征服宇宙的先驱思想家、理论家齐奥尔科夫斯基曾预言：人类首先小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。如今，任何一名中学生谈论起飞向太空来，都会比几十年前的任何一名学者懂得的多。不久前人们可能对某些事情还是陌生的、不理解的，可是，现在却已成为司空见惯的，能够接受的。自第一颗人造卫星问世以来，地球本身的信息，地球周围的空间信息，日夜不断地涌向地球，这些

7、信息已在通信、导航、资源探测、气象观测、军事侦察等方面得到广泛应用。至今已有 300 多名航天员飞上了天，12 名航天员登上月球。人们还利用航天飞机、空间实验室和空间站，进行空间材料加工和药物制备的试验。从此人类把世世代代习惯于在重力环境中的思维与活动，扩展到了微重力环境，又为未来的空间工业化、商业化展现出动人的前景。太空资源得天独厚，将激励一代乃至数代天才的事业家去开发，寻找新机会，创建新企业。航天事业可代表一个国家的希望所在，也是明天的技术发祥地，在空间领域领先的国家，必然在技术上领先，而在技术上领先的国家将成为 21 世纪的强国。21 世纪初期，大型国际空间站将建成。人类重返月球，建设月

8、球基地，继而月面开发，建成火星基地。这一时期将产生飞向月球的班机，飞向火星的渡船。直接造福人类的人造卫星，将进一步发展，不久用户就可用室内天线直接收看卫星电视节目；飞机、车船上的通信终端只需要五号电池供电就能进行移动通信；太阳发电卫星源源不断地向地球供给洁净的电能。21 世纪是开发太空的世纪，是人类频繁进入太空值得纪念的世纪。前人已为我们创造了飞机、火箭、卫星、飞船。时代赋予我们新的使命，可以确信，通过我们这几代人的辛勤劳动和聪明才智，一定能创造出无数的奇迹。生活中充满了新知识的探求，人一旦产生了新的念头，便会狂热地去追求，直至实现。太空在召唤，群星在等待着年轻一代去开发。要么准备行动，要么无

9、所作为，这就是我们面临的抉择。编 者1995 年 5 月目录序朱丽兰（）编者的话（）人类雄伟的一步（1）闯过四道难关（2）运载火箭架起通天桥（5）人造卫星资源撒向人间（12）载人飞船轨道握手（24）探测器飞向太阳系（31）减灾防灾拯救地球（42）灾害袭击环境恶化（43）消灾降福找到金钥匙（46）八星凌空普照大地（51）漫长的距离在缩短（59）空间信息高速公路（60）机动灵活的卫星移动通信（64）大容量的激光卫星通信（70）天地往返一瞬间（75）航天飞机的功勋（76）大型火箭东山再起（83）三角快艇乘风破浪（87）航空航天共建通天路（92）空间资源开发利用（98）“天空”“礼炮”鸣锣开道（99）

10、“和平”“自由”太空联姻（103）浪漫而富有诗意的失重生活（110）哺育空间新材料成长（118）太空天药走进人间（125）新兴的太空科技工业（131）空间太阳能发电站（132）前景广阔的空间建筑业（138）大显神威的空间机器人（143）妙手回春的空间医院（149）人类重返月球建基地（155）未开垦的处女地（156）开发月球的前奏曲（161）建立月球前哨站（167）月球资源的利用（172）开辟火星新天地（182）待破译的火星生命之谜（183）撩开火星的面纱（190）通向火星之路（197）共建载人火星基地（203）世外桃源空间城（209）空间城畅想曲（210）空间环境预报中心（218）空间天文观测

11、站（222）冲出太阳系的桥梁（225）跨世纪的接力（229）传递航天的使命（231）空间技术与现代社会（235）肩负的历史责任（238）未来是你们的（241）人类雄伟的一步自古以来人类就有遨游太空的愿望，为了实现飞向太空的理想，曾经历了一段艰难曲折的旅程。16 世纪以来，科学技术的进步、现代工业的兴起使人类得以从幻想转向科学探索。19 世纪后期到 20 世纪初，涌现出许多富于探索精神的航天先驱者。大约经过半个世纪努力，人类终于在 1957 年将人造卫星送入太空，从而开创了航天新纪元。1961 年加加林乘东方 1 号宇宙飞船进入太空，人类实现了遨游太空的伟大理想。1969 年阿姆斯特朗乘坐阿波罗

12、 11 号宇宙飞船登月获得成功，创造了人类涉足地球以外另一天体的记录。60 年代以来，通信卫星、气象卫星、资源卫星、导航卫星、测地卫星、天文卫星、空间物理观测卫星、军事应用卫星等，成为科学研究、国民经济部门必然的技术装备，并取得显著的经济效益与社会效益。航天是 20 世纪最有影响的科学技术领域。闯过四道难关人类的活动范围，经历了从陆地到海洋，从海洋到大气层，再从大气层到外层空间的逐步扩展过程。其中的每一次飞跃，都大大增强了认识和改造自然的能力，促进了生产力的发展和社会进步。众所周知，陆地为地球表面未被海水浸没的部分；海洋为地球表面广大的连续海水水体；大气层指地表以外包围地球的气体。科学家把距地

13、表 100120 公里以下称为稠密大气层，而把稠密大气层之外的空间区域，称为外层空间，简称太空或空间，亦有称为宇宙空间或外空，在中国还称为天。什么叫航天，活动范围有多大，航天道路有多长，按照大百科全书定义，航天就是载人或不载人的航天器在太空的航行活动，又称为空间飞行或宇宙航行。有人把太阳系内的航行活动称为航天，太阳系外的航行活动称为宇航。航天有时也泛指航天工程或航天技术。人们常常把航天器与飞行器的概念相混淆。其实在大气层内或太空飞行的器械都叫飞行器。飞行器分为三类：航空器、航天器、火箭和导弹。在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。而在太空飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫星

14、、载人飞船、空间探测器、航天飞机、空间站等。航天不同于航空，比如，飞机是靠着它那一双又长又宽的机翼，在飞行中产生升力，才能被空气托住，而不会从空中掉下来。但是飞机飞行高度如果超过 30 千米，就会因为那上面的空气太稀薄而托不动飞机，使飞机有掉下来的危险。如何才能打开太空王国的神秘大门，曾有不少人为之奋斗终生。经过长期的知识积累和大量的科学实验，人类逐步认识到要进入太空王国，必须闯过下列四道难关：地球引力关。它就好像是如来佛的手掌，孙悟空都没有能跳出这个手掌。地球的引力在 160千米高度可减小 1，直至 2700 千米的高度才减小一半，最终要达到将近每秒 8 千米的速度才能跳出这个手掌。一般的民

15、航飞机航行速度每秒不到 0.3 千米，而声音的传播速度每秒不足 0.4 千米，子弹刚出枪口的速度大约每秒 1 千米，因而它们都跳不出这个手掌。由此看来，至少要比子弹的速度大 8 倍，才有可能克服地球引力而不落到地球上，也就是说，在地球表面附近运动的物体，只有达到第一宇宙速度，即 7.9 千米秒的时候，才能成为地球的卫星。达到第二宇宙速度，即 11.2 千米秒的时候，才能像地球、金星、火星等星体那样，成为太阳系的一颗新行星。当达到第三宇宙速度，即 16.7 千米秒的时候，就可以飞出太阳系。不过，物体一旦进入太空后，还需要适应失重环境。真空关。众所周知，地面上的大气压力是 760 毫米汞柱（l 毫

16、米汞柱133.32 帕），每立方厘米体积内约有 2 千亿个分子。大气密度和大气压力随地面高度的增加，按指数规律迅速减小。在 200 千米的高空，大气压力和密度只有海平面的 109 量级。当前我国在地面上能抽得的最高真空度大约是 1012毫米汞柱，这样的真空度，每立方厘米体积内约含有 32000 个分子，也就是说，大约相当于 1500 千米高空的真空度。而在行星际空间，每立方厘米含有的分子或原子数平均不到 100 个，恒星际空间平均只有 10 个。我们知道，人离不开氧气，而一般汽车、轮船或飞机的发动机也需要“呼吸”空气里的氧气才能工作。而且，轮船和飞机还需要流体的浮力和反作用力才能运行。人们不能指望普通飞机飞上太空，只能靠火箭去完成这一任务。急剧变化的温度环境关。地球上最热的地方大约 40，最冷的地方也不过零下 40。而在空间离地球不远处，向阳面的温度可高达 200，背阳面可冷到零下 100。在远离恒星的空间，环境温度接近于绝对零度；而在恒星附近，温度则高达几百至几千摄氏度。地面上的热量交换、传导、对流和辐射都起作用。可是在太空，主要依靠辐射进行热交换。有害辐射关。人们不难理解，地球的大