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航空航天知识

(2018-05-16 05:19:05)
标签:

阿波罗计划

太空站

载人飞船

航天飞机

载人航天

分类: 前沿科技

1、航天飞机

航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送人员和货物的飞行器。它在轨道上运行时,可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务。航天飞机通常设计成火箭推进的飞机,返回地面时能像滑翔飞机或飞机那样下滑和着陆。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具,是航天史上的一个重要里程碑。

航天飞机的飞行轨道通常是近地轨道,高度在1000公里以下。需要在高轨道运行的有效载荷,也可以由航天飞机送上近地轨道后再从这个轨道发射进入高轨道。航天飞机的运载能力较大,往往采用多级组合的形式,可以串联或并联,也可以串、并联结合。

航天飞机进入轨道的部分叫做轨道器。它具有一般航天器所具有的各种分系统,可以完成多种功能,包括人造地球卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型太空站的许多功能。它还可以完成一般航天器所没有的功能,如向近地轨道施放卫星,向高轨道发射卫星,从轨道上捕捉、维修和回收卫星等。

到目前为止,世界上真正投入使用的航天飞机只有美国航天飞机一种。但美国航天飞机计划也有过惨痛的教训,1986128日发生了震惊世界的"挑战者"号爆炸事件。当时因固体火箭助推器一现场连接处的〇形密封环被烧穿,造成外贮箱破损,引起爆炸,7名航天精英在人们的注视之中踏上了不归之路。随后航天飞机停飞了32个月,一些系统进行了重新设计和改进。19914月出厂的"奋进"号是为代替失事的"挑战者"号而制造的。

2、载人飞船

载人飞船是能保障宇航员在外层空间生活和工作以执行航天任务并返回地面的航天器,又称宇宙飞船。它的运行时间有限,是仅能一次使用的返回型载人航天器。载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和太空站之间的"渡船”,还能与太空站或其他航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所载消耗性物资数量的限制,不具备再补给的能力,而且不能重复合作。

载人飞船具有多种用途,主要有:(1)进行近地轨道飞行,试验各种载人航天技术,如轨道交会和对接及宇航员在轨道上出舱,进入太空活动等;(2)考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响,发展航天医学;(3)进行载人登月飞行;(4)为太空站接送人员和运送物资;(5)进行军事侦察和地球资源勘测;(6)进行临时性的天文观测。

载人飞船一般由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成,登月飞船还具有登月舱。返回座舱是载人飞船的核心舱段,也是整个飞船的控制中心。返回座舱不仅和其它舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件,而且还要禁受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,里面装有各种实验仪器和设备。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。对接舱是用来与太空站或其它航天器对接的舱段。

3、载人航天

载人航天是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。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和更深入地认识整个宇宙,并充分利用太空和

载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动,开发太空极其丰富的资源。

根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、载人空间站和航天飞机三类。载人飞船按乘坐人数分为单人式飞船和多人式飞船,按运行范围分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。载人空间站又称为轨道站或航天站,可供多名航天员居住和工作。航天飞机既可作为载人飞船和空间站进行载人航天活动,又是一种重复使用的运载器。

目前,世界上只有美国和俄罗斯掌握了载人航天技术。前苏联于1961412日发射了人类第一艘载人飞船,航天员加加林乘坐飞船绕地球一周并安全返回地面。美国于1962220日发射了第一艘载人飞船。这两个国家在发射载人飞船之前,都进行过多次无人飞船发射试验。

4、太空站

太空站又称为"空间站""轨道站""航天站",是可供多名宇航员巡航、长期工作和居住的载人航天器。在太空站运行期间,宇航员的替换和物资设备的补充可以由载人飞船或航天飞机运送,物资设备也可由无人航天器运送。1971年前苏联发射了世界上第一个太空站"礼炮”1号,此后到1983年又发射了"礼炮”27号。1986年前苏联又发射了更大的太空站"和平"号,目前仍在轨运行。美国1973年利用"阿波罗"登月计划的剩余物资发射了"天空实验室"太空站。

太空站在科学研究、国民经济和军事上都有重大价值。它的用途包括天文观测、地球资源勘测、医学和生物学研究、新工艺开发、大地测量、军事侦察和技术试验等。太空站还可以作为人类造访火星等其它行星的跳板,并试验载人行星际探索技术。

太空站分为单一式和组合式两种。单一式太空站由运载火箭或航天飞机直接发射入轨;组合式太空站由若干枚火箭或航天飞机多次发射并组装而成。太空站通常由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳电池翼等部分组成。对接舱一般有数个对接口,可同时停靠多艘载人飞船或其它飞行器。气闸舱是航天员在轨道上出入太空站的通道。轨道舱是宇航员在轨道上的主要工作场所。生活舱是供宇航员进餐、睡眠和休息的地方。站内一般设有卧室、餐厅和卫生间等。服务舱内一般装有推进系统、气源和电源等设备,为整个太空站服务。专用设备舱是根据飞行任务而设置的安装专用仪器的舱段,也可以是不密封的构架,用以安装暴露于空间的探测雷达和天文望远镜等仪器设备。太阳电池翼通常装在站体外侧,为站上各仪器设备提供电源。

去年1120日,俄罗斯的一枚"质子"号运载火箭在哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射场起飞,成功地发射了"国际太空站"的第一个组件"曙光"号舱。

"国际太空站"计划是1984年由美国总统里根提出的,原名"自由"号,由美国牵头,现有16个国家参与建造,定于2004年投入使用。继"曙光"号舱之后,美国去年124日又发射了"节点”1号舱,并同"曙光"号对接到一起。站上的各种设备将由俄罗斯火箭和美国航天飞机分45次运送到轨道上。

"国际太空站"由重新设计的"自由"号和俄原准备建造的"和平”2号两部分组成,两部分的交接处就是已率先发射的"曙光"号舱。全站建成后重426吨,跨度为108.588.4米,将运行在高约400公里、与地球赤道呈51.6度夹角的一条轨道上。该站初期可乘3人,后期可增至6人。它的规模大大超过了"和平"号。

5、联盟飞船

19674月至19815月共发射40艘,其中22艘与"礼炮"号航天站对接。自197912月起,前苏联开始发射在"联盟"号飞船基础上改进的可载三人的"联盟”T号飞船系列,到19844月已发射10艘,其中6艘与"礼炮"号航天站对接。"联盟"号和"联盟”T号飞船具有轨道机动、交会和对接能力,是前苏联载人航天计划的重要组成部分。

"联盟"号飞船既能自主长期飞行,为载人航天站接送航天员,在对接后又可作为航天站的构件舱和它一起联合飞行。

"联盟"号飞船的最大直径约2.7米,总长7.5米,重约6.8吨,由近似球形的轨道舱、钟形返回座舱和圆柱形服务舱组成。轨道舱分隔成工作区和生活区两部分,是航天员在轨道上工作和生活的场所。它的前端有一个与"礼炮"号航天站对接的舱口,航天员通过这个对接舱口进入"礼炮"号航天站。在没有对接任务的自主飞行中,对接舱口可安装科学仪器。返回座舱是飞船上升、轨道机动、对接和返回地球时航天员乘坐的舱段,它与轨道舱相通,航天员可在两舱之间来往活动。返回座舱壁上有2个舷窗,舱内有操纵设备、显示仪器、减震座椅、生命保障系统、制动火箭和降落伞等。为防止再入地球大气层时过热,返回舱表面覆盖一层防热材料。返回舱具有特殊外形,便于再入大气层时减速、降低过载和提高着陆精度。返回座舱是密封的,可在水面上降落。服务舱内装有轨道飞行中所需要的仪器和动力装置。服务舱的密封部分装有定向和稳定系统,而在非密封部分装有供机动飞行和返回地球时用的推进剂、发动机和辅助电源等。

舱外装有天线、热控制系统的散热器和两个太阳电池翼。"联盟"号飞船在进入返回轨道前抛弃轨道舱和服务舱,返回舱单独再入大气层。航天员可操纵座舱,改变攻角以获得升力,调节航向以减小着陆偏差。"联盟"号飞船在轨道上曾作过编队飞行、对接和交会试验以及材料焊接、对地观测、天文观测、地球资源勘测和生物学试验等。

6、阿波罗计划

"阿波罗",是希腊神话中的太阳神。

"阿波罗计划",是美国总统约翰.肯尼迪于1961年批准的、旨在60年代末把人送上月球并安全返回的航天计划。为此,发展了"水星""双子星座""阿波罗”3种飞船。

"阿波罗"登月飞船由指令舱、服务舱和登月舱3部分组成。"阿波罗"飞船在19631966年曾进行了多次不载人飞行试验。196810月,“阿波罗-7"号首次进行载人环绕地球飞行;同年12月,"阿波罗-8"号实现了人类首次环绕月球飞行。随后,"阿波罗-910"号分别在环地和环月轨道上进行了登月舱的模拟登月降落试验。

1969716日,"阿波罗-11"进行人类首次登月飞行;721日,航天员阿姆斯特朗和奥尔德林成为第一批登上月球的人。从此,“阿波罗-12"号至"阿波罗-17"(除“13"号外)都成功地登上了月球。每次有两名航天员在月面上放置自动试验装置,采集了月球岩石和土壤标本,有的还乘坐月面车进行月面考察。

"阿波罗计划"197212月结束,历时11年,耗资约250亿美元,有2万多家公司、厂商,120多所大学、研究所,数十万人参加了这项计划。先后有12名美国航天员登上月球,在月面停留累计299.6小时,航天员出舱在月面活动累计80小时,带回月球岩土标本389.7公斤。

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