空間技術(shù)與海洋技術(shù)

1、空間技術(shù)與海洋技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 空間技術(shù)空間技術(shù)v空間技術(shù)：空間技術(shù)：又稱航天技術(shù)，是探索、開發(fā)利用太空及地球又稱航天技術(shù)，是探索、開發(fā)利用太空及地球以外天體的一門綜合性技術(shù)。以外天體的一門綜合性技術(shù)。v太空泛指宇宙空間，太空泛指宇宙空間，即大氣層以外的外層空間，是人類在即大氣層以外的外層空間，是人類在陸地、海洋、大氣層空間以外的第四活動領(lǐng)域，陸地、海洋、大氣層空間以外的第四活動領(lǐng)域，被稱為第被稱為第四環(huán)境。四環(huán)境。v航空：航空：人類在大氣層內(nèi)的航行活動。人類在大氣層內(nèi)的航行活動。v航天：航天：人類在大氣層外到太陽系內(nèi)的航行活動。人類在大氣層外到太陽系內(nèi)的航行活動。一、空間和空間資源一、空間和

2、空間資源 v人類逐步擴(kuò)展的活動范圍：人類逐步擴(kuò)展的活動范圍：從陸地從陸地海洋海洋大氣層大氣層( (稠密空稠密空間間) )外層空間外層空間v人類的第一環(huán)境：人類的第一環(huán)境：陸地陸地v人類的第二環(huán)境：人類的第二環(huán)境：海洋海洋v人類的第三環(huán)境：人類的第三環(huán)境：大氣層大氣層v人類的第四環(huán)境：人類的第四環(huán)境：外層空間外層空間簡稱宇宙空簡稱宇宙空間或太空間或太空一、空間和空間資源一、空間和空間資源 v“天天” ( (外層空間簡稱外空外層空間簡稱外空) ) 的兩種理解：的兩種理解： 地球大氣層以外的無限遙遠(yuǎn)空間稱之為地球大氣層以外的無限遙遠(yuǎn)空間稱之為“天天” 地球大氣層外、太陽系以內(nèi)的有限空間叫做地球大氣層

3、外、太陽系以內(nèi)的有限空間叫做“天天”v通常把離地球表面通常把離地球表面100120km100120km以上的區(qū)域稱為外層空間以上的區(qū)域稱為外層空間第四環(huán)境可到達(dá)無窮遠(yuǎn)的宇宙深空第四環(huán)境可到達(dá)無窮遠(yuǎn)的宇宙深空。一、空間和空間資源一、空間和空間資源 v克服地球甚至太陽系的萬有引力?？朔厍蛏踔撂栂档娜f有引力。v克服真空?？朔婵?。v適應(yīng)劇烈變化的溫度環(huán)境。適應(yīng)劇烈變化的溫度環(huán)境。v防止有害輻射。防止有害輻射。一、空間和空間資源一、空間和空間資源 v 相對地面的高位置資源；相對地面的高位置資源；v 微重力環(huán)境資源；微重力環(huán)境資源；v 高真空、高潔凈環(huán)境資源；高真空、高潔凈環(huán)境資源；v 超低溫資源；

4、超低溫資源；v 太陽能資源；太陽能資源；v 月球及其行星資源等。月球及其行星資源等。二、空間技術(shù)：鋪向通天路二、空間技術(shù)：鋪向通天路v空間技術(shù)：空間技術(shù)：涵蓋航天技術(shù)和航宇技術(shù)涵蓋航天技術(shù)和航宇技術(shù)v由于在相當(dāng)長的時間內(nèi)，人類主要還是在太陽系內(nèi)由于在相當(dāng)長的時間內(nèi)，人類主要還是在太陽系內(nèi)從事活動，因此，從事活動，因此，當(dāng)今把航天技術(shù)和空間技術(shù)視為當(dāng)今把航天技術(shù)和空間技術(shù)視為同義詞已得到公認(rèn)。同義詞已得到公認(rèn)。v目的目的：利用空間飛行器作為手段來研究發(fā)生在空間：利用空間飛行器作為手段來研究發(fā)生在空間的物理、化學(xué)和生物等自然現(xiàn)象。的物理、化學(xué)和生物等自然現(xiàn)象。二、空間技術(shù)：鋪向通天路二、空間技術(shù)：

5、鋪向通天路1. 1. 空間技術(shù)的主要特點空間技術(shù)的主要特點空間技術(shù)是一門高度綜合性的科學(xué)技術(shù)，是很多現(xiàn)代科學(xué)空間技術(shù)是一門高度綜合性的科學(xué)技術(shù)，是很多現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)成就的綜合集成。和技術(shù)成就的綜合集成?？臻g技術(shù)是一門快速的、大范圍的、在宏觀尺度上最能發(fā)空間技術(shù)是一門快速的、大范圍的、在宏觀尺度上最能發(fā)揮作用的科學(xué)技術(shù)。揮作用的科學(xué)技術(shù)。空間技術(shù)對國家現(xiàn)代化和社會進(jìn)步具有重要作用。空間技術(shù)對國家現(xiàn)代化和社會進(jìn)步具有重要作用。空間活動也是高投入、高效益、高風(fēng)險的事業(yè)?？臻g活動也是高投入、高效益、高風(fēng)險的事業(yè)。二、空間技術(shù)：鋪向通天路二、空間技術(shù)：鋪向通天路2. 2. 空間技術(shù)的作用空間技術(shù)的作用

6、全波段天文觀測全波段天文觀測 ( (擺脫了大氣層阻礙，可以接收到來自宇宙天體的全部擺脫了大氣層阻礙，可以接收到來自宇宙天體的全部電磁輻射信息電磁輻射信息) ) 實現(xiàn)對空間環(huán)境的直接探測以及對月球和太陽系大行星的逼近觀測和直實現(xiàn)對空間環(huán)境的直接探測以及對月球和太陽系大行星的逼近觀測和直接取樣觀測接取樣觀測 迅速而大量地收集有關(guān)地球大氣、海洋和陸地的各種各樣的電磁輻射信迅速而大量地收集有關(guān)地球大氣、海洋和陸地的各種各樣的電磁輻射信息，直接服務(wù)于氣象觀測、軍事偵察和資源考察等方面息，直接服務(wù)于氣象觀測、軍事偵察和資源考察等方面 實現(xiàn)全球衛(wèi)星通信、廣播、導(dǎo)航和大地測量實現(xiàn)全球衛(wèi)星通信、廣播、導(dǎo)航和大地

7、測量( (衛(wèi)星作為空間無線電中繼站衛(wèi)星作為空間無線電中繼站) ) 在航天器上進(jìn)行各種重要的科學(xué)實驗研究在航天器上進(jìn)行各種重要的科學(xué)實驗研究( (利用空間高真空、強輻射和失利用空間高真空、強輻射和失重等特殊環(huán)境重等特殊環(huán)境) )二、空間技術(shù)：鋪向通天路二、空間技術(shù)：鋪向通天路3. 3. 空間技術(shù)的空間技術(shù)的1) 1) 空間技術(shù)使人類進(jìn)入第四環(huán)境。空間技術(shù)使人類進(jìn)入第四環(huán)境。2)2)在科學(xué)技術(shù)上，空間活動帶動和促進(jìn)了眾多學(xué)科的發(fā)展。尤其使現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)上，空間活動帶動和促進(jìn)了眾多學(xué)科的發(fā)展。尤其使現(xiàn)代通信技術(shù)躍入嶄新時代，目前代通信技術(shù)躍入嶄新時代，目前2/32/3以上的洲際通信由通信衛(wèi)星承以上的洲

8、際通信由通信衛(wèi)星承擔(dān)。擔(dān)。3 3）在經(jīng)濟(jì)上，太空活動具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。）在經(jīng)濟(jì)上，太空活動具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 4 4）在軍事上，占有空間優(yōu)勢就具有軍事戰(zhàn)略優(yōu)勢。）在軍事上，占有空間優(yōu)勢就具有軍事戰(zhàn)略優(yōu)勢。 5 5）在政治上，空間技術(shù)極大地提高了國家在綜合國力及其在國際活）在政治上，空間技術(shù)極大地提高了國家在綜合國力及其在國際活動中的地位。動中的地位。 1. 1. 萬有引力和宇宙速度萬有引力和宇宙速度萬有引力定律萬有引力定律 2rMmGf 第一宇宙速度第一宇宙速度(7.9km/s)(7.9km/s)：使物體繞地球作圓周運動使物體繞地球作圓周運動rMGrmrMmGvv22第二宇宙速

9、度第二宇宙速度(11.2 km/s):(11.2 km/s): 擺脫地球引力束縛，飛離地球擺脫地球引力束縛，飛離地球rMGmRMmGm20212122vvv2第三宇宙速度第三宇宙速度(16.7 km/s):(16.7 km/s): 擺脫太陽引力束縛，飛離太陽系擺脫太陽引力束縛，飛離太陽系2. 2. 反作用推力和運載火箭反作用推力和運載火箭 1500km1500km高空，高空， 空氣分子空氣分子= =3.23.210101010/ /3 3, , 浮力太小浮力太小。19031903年齊奧爾科夫斯基提出火箭公式年齊奧爾科夫斯基提出火箭公式MMP0lnvv v v為終速為終速, , v vP P噴氣

10、速度噴氣速度, , M M0 0為原始質(zhì)量為原始質(zhì)量, , M M為所剩質(zhì)量為所剩質(zhì)量多級火箭接力辦法多級火箭接力辦法: :在火箭垂直發(fā)射時，讓最下面一級先工作，在火箭垂直發(fā)射時，讓最下面一級先工作，完成任務(wù)后脫離，接著啟動上面一級，進(jìn)一步提高速度。完成任務(wù)后脫離，接著啟動上面一級，進(jìn)一步提高速度。nnNNNlnlnlnP22P11P0mvvvvv足足以以發(fā)發(fā)射射人人造造地地球球衛(wèi)衛(wèi)星星1 -3m321-13P2P1Psm13440ln625006sm2500vvvvNNN3. 3. 太空軌道和航天器的運行太空軌道和航天器的運行 低軌道衛(wèi)星一般直接入軌，即火箭連續(xù)工作，當(dāng)最后一級低軌道衛(wèi)星一般

11、直接入軌，即火箭連續(xù)工作，當(dāng)最后一級火箭發(fā)動機關(guān)機時，衛(wèi)星就可進(jìn)入預(yù)定軌道。中、高軌道衛(wèi)火箭發(fā)動機關(guān)機時，衛(wèi)星就可進(jìn)入預(yù)定軌道。中、高軌道衛(wèi)星常?；腥胲墶Ｆ浒l(fā)射軌道由火箭發(fā)動機工作時的主動段、星常?；腥胲?。其發(fā)射軌道由火箭發(fā)動機工作時的主動段、發(fā)動機關(guān)機后靠慣性飛行的滑行段和發(fā)動機兩次工作時的加發(fā)動機關(guān)機后靠慣性飛行的滑行段和發(fā)動機兩次工作時的加速段組成。地球靜止軌道衛(wèi)星常常采用過渡轉(zhuǎn)移軌道入軌。速段組成。地球靜止軌道衛(wèi)星常常采用過渡轉(zhuǎn)移軌道入軌。四、空間技術(shù)的三大組成部分四、空間技術(shù)的三大組成部分v三大組成部分：航天器、運載器、地面測控系統(tǒng)三大組成部分：航天器、運載器、地面測控系統(tǒng)v航天

12、系統(tǒng)航天系統(tǒng)：運載器、航天器、發(fā)射場和回收設(shè)施、航天測控、：運載器、航天器、發(fā)射場和回收設(shè)施、航天測控、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)和用戶臺站數(shù)據(jù)采集網(wǎng)和用戶臺站( (網(wǎng)網(wǎng)) )等互相配合等互相配合, , 協(xié)調(diào)工作，共同組協(xié)調(diào)工作，共同組成的系統(tǒng)。成的系統(tǒng)。1.1.航天器航天器( (亦稱亦稱空間飛行器空間飛行器、太空飛行器太空飛行器) )：飛向宇宙空間或在：飛向宇宙空間或在宇宙空間飛行的所有裝置的統(tǒng)稱。宇宙空間飛行的所有裝置的統(tǒng)稱。航天器按原理分：航天器按原理分： 近地軌道宇宙飛行器近地軌道宇宙飛行器 行星際宇宙飛行器行星際宇宙飛行器按應(yīng)用分：按應(yīng)用分：無人航天器無人航天器載人航天器載人航天器衛(wèi)星式，登月式衛(wèi)星

13、式，登月式人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星( (繞地運行繞地運行) ) 空間探測器空間探測器 人造飛船人造飛船空間站空間站航天飛機航天飛機 科學(xué)衛(wèi)星科學(xué)衛(wèi)星應(yīng)用衛(wèi)星應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)試驗衛(wèi)星技術(shù)試驗衛(wèi)星通信、氣象通信、氣象偵查、導(dǎo)航偵查、導(dǎo)航測地、等測地、等探月球探月球探行星探行星航天器的設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)化和星體結(jié)構(gòu)的積木化航天器的設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)化和星體結(jié)構(gòu)的積木化可根據(jù)不同任務(wù)的需要，換裝不同科可根據(jù)不同任務(wù)的需要，換裝不同科研或應(yīng)用方面的有效載荷。既有利于研或應(yīng)用方面的有效載荷。既有利于衛(wèi)星的總裝和測試，又便于利用航天衛(wèi)星的總裝和測試，又便于利用航天飛機對衛(wèi)星進(jìn)行空中維修和更新。飛機對衛(wèi)星進(jìn)行空中維修和更新。航天器分

14、成兩個艙航天器分成兩個艙: :標(biāo)準(zhǔn)化公用艙標(biāo)準(zhǔn)化公用艙專用設(shè)備艙專用設(shè)備艙具有電源、推進(jìn)、姿控、通信與數(shù)據(jù)處理等多種基本功能具有電源、推進(jìn)、姿控、通信與數(shù)據(jù)處理等多種基本功能 航天器基本上是無動力的，依靠運載火箭，通常為第二級航天器基本上是無動力的，依靠運載火箭，通常為第二級火箭提供的初速來運動。運載火箭在燃料耗盡后就自動分離火箭提供的初速來運動。運載火箭在燃料耗盡后就自動分離，向地球下落；，向地球下落；航天器或者進(jìn)入繞地球軌道，或者在給以一航天器或者進(jìn)入繞地球軌道，或者在給以一定動量情況下，繼續(xù)飛向太空目的地。定動量情況下，繼續(xù)飛向太空目的地。航天器現(xiàn)階段采用的三種電源航天器現(xiàn)階段采用的三種

15、電源( (帶動所攜帶的各種設(shè)備帶動所攜帶的各種設(shè)備) ) 太陽能電池太陽能電池( (多用于不載人的航天器多用于不載人的航天器) ) 化學(xué)能電池化學(xué)能電池( (載人航天器上通常用燃料電池載人航天器上通常用燃料電池, ,有時則為有時則為燃料電池與太陽電池的組合燃料電池與太陽電池的組合) ) 核能電池核能電池 ( (美國的深空探測器美國的深空探測器“先驅(qū)者先驅(qū)者”號號和和“旅行者旅行者”號用了小型的核反應(yīng)堆提供電源號用了小型的核反應(yīng)堆提供電源) )u在空間軌道上環(huán)繞地球運行的無人航天器在空間軌道上環(huán)繞地球運行的無人航天器u人造地球衛(wèi)星的軌道分類人造地球衛(wèi)星的軌道分類按形狀：按形狀：圓軌道；橢圓軌道。

16、圓軌道；橢圓軌道。按離地球的距離：按離地球的距離：低軌道（低軌道（500500千米以下）；中軌道（千米以下）；中軌道（600-600-20002000千米）；高軌道（千米）；高軌道（20002000千米以上）。千米以上）。按飛行方向：按飛行方向：順行軌道；逆行軌道；赤道軌道；極地軌道；順行軌道；逆行軌道；赤道軌道；極地軌道；具有特殊意義稱謂的軌道：具有特殊意義稱謂的軌道：近地軌道；地球同步軌道；對地近地軌道；地球同步軌道；對地靜止軌道；太陽同步軌道。靜止軌道；太陽同步軌道。1 1）人造地球衛(wèi)星）人造地球衛(wèi)星中國衛(wèi)星1970.4.241970.4.242002.72002.7，成功地發(fā)射了，成功

17、地發(fā)射了1616種類型種類型4949顆國產(chǎn)衛(wèi)星：顆國產(chǎn)衛(wèi)星：科學(xué)試驗衛(wèi)星：科學(xué)試驗衛(wèi)星：9 9顆顆(“(“實踐實踐”1 1號、號、2 2號、號、4 4號、號、5 5號）號）技術(shù)試驗衛(wèi)星：技術(shù)試驗衛(wèi)星：3 3顆顆返回式衛(wèi)星：返回式衛(wèi)星：1717顆（成功顆（成功1616顆）顆）通信衛(wèi)星：通信衛(wèi)星：1010顆（顆（“東方紅東方紅”2 2號、號、2 2號甲、號甲、3 3號等）號等）氣象衛(wèi)星：氣象衛(wèi)星：5 5顆（顆（“風(fēng)云風(fēng)云”1 1號、號、2 2號等）號等）資源衛(wèi)星：資源衛(wèi)星：2 2顆（顆（“資源資源”1 1號、號、2 2號）號）導(dǎo)航衛(wèi)星：導(dǎo)航衛(wèi)星：2 2顆（顆（“北斗北斗”導(dǎo)航試驗衛(wèi)星）導(dǎo)航試驗衛(wèi)星

18、）海洋衛(wèi)星：海洋衛(wèi)星：1 1顆顆 人造衛(wèi)星的種類和應(yīng)用人造衛(wèi)星的種類和應(yīng)用v按用途：科學(xué)衛(wèi)星；技術(shù)試驗衛(wèi)星；應(yīng)用衛(wèi)星。按用途：科學(xué)衛(wèi)星；技術(shù)試驗衛(wèi)星；應(yīng)用衛(wèi)星。u科學(xué)衛(wèi)星：科學(xué)衛(wèi)星：v空間物理探測衛(wèi)星空間物理探測衛(wèi)星v天文衛(wèi)星。天文衛(wèi)星。u應(yīng)用衛(wèi)星：應(yīng)用衛(wèi)星：v無線電中繼類，如通信衛(wèi)星，海事衛(wèi)星，廣播衛(wèi)星無線電中繼類，如通信衛(wèi)星，海事衛(wèi)星，廣播衛(wèi)星 。v對地觀測平臺類，如氣象衛(wèi)星，資源探測衛(wèi)星，偵察衛(wèi)星。對地觀測平臺類，如氣象衛(wèi)星，資源探測衛(wèi)星，偵察衛(wèi)星。1.1.導(dǎo)航定位基準(zhǔn)類，如導(dǎo)航衛(wèi)星，測地衛(wèi)星。導(dǎo)航定位基準(zhǔn)類，如導(dǎo)航衛(wèi)星，測地衛(wèi)星。2) 2) 探測器探測器研制和發(fā)射行星際探測器的主要研制

19、和發(fā)射行星際探測器的主要目的目的: : 對月球及太陽系內(nèi)各行星進(jìn)行系統(tǒng)考察與研究對月球及太陽系內(nèi)各行星進(jìn)行系統(tǒng)考察與研究行星際探測器主要采用三種飛行方法：行星際探測器主要采用三種飛行方法： 從目的星旁飛過從目的星旁飛過 繞目的星運轉(zhuǎn)繞目的星運轉(zhuǎn), , 成為目的星的衛(wèi)星成為目的星的衛(wèi)星 穿過目的星周圍大氣層，在目的星上著陸（分硬著陸和軟穿過目的星周圍大氣層，在目的星上著陸（分硬著陸和軟著陸）。著陸）。 載人航天載人航天人類駕駛和乘坐航天器從事探測、試驗、研究和生產(chǎn)的往返飛行活動。人類駕駛和乘坐航天器從事探測、試驗、研究和生產(chǎn)的往返飛行活動。1.1.載人航天器的分類載人航天器的分類 天地往返運輸機

20、天地往返運輸機載人飛船，航天飛機。載人飛船，航天飛機。 空間站空間站2. 2. 飛船和登月壯舉：飛船和登月壯舉：能保障航天員在太空短期生活和工作，執(zhí)行航能保障航天員在太空短期生活和工作，執(zhí)行航天任務(wù)并返回地面的航天器。天任務(wù)并返回地面的航天器。19611961年年4 4月月1212日日 世界第一位航天員尤世界第一位航天員尤里里加加林加加林 乘坐乘坐“東方號東方號”飛船環(huán)繞地球一周，安全返回地面。飛船環(huán)繞地球一周，安全返回地面。19691969年年7 7月月1616日日 美國美國“阿波羅阿波羅”1111號飛船載號飛船載3 3名航天員進(jìn)行首次登名航天員進(jìn)行首次登月活動。月活動。載人航天器需要配備維

21、持生命的系統(tǒng)載人航天器需要配備維持生命的系統(tǒng)和返回設(shè)備和返回設(shè)備, ,需要精確的對接技術(shù)需要精確的對接技術(shù) 載人研究經(jīng)過三個階段：載人研究經(jīng)過三個階段：第一，把人送入地球軌道并安全返回；第一，把人送入地球軌道并安全返回；第二，發(fā)展載人空間基本技術(shù)，如軌道第二，發(fā)展載人空間基本技術(shù)，如軌道機動飛行、交匯、對接以及考察宇航員機動飛行、交匯、對接以及考察宇航員出艙活動能力等；出艙活動能力等；第三，發(fā)展小型實驗性空間站，進(jìn)一步第三，發(fā)展小型實驗性空間站，進(jìn)一步考察人在長期空間條件下的生活和工作考察人在長期空間條件下的生活和工作能力。能力。 4) 4) 空間站空間站空間站的主要任務(wù)：空間站的主要任務(wù)：

22、研究人對空間環(huán)境的適應(yīng)能力研究人對空間環(huán)境的適應(yīng)能力 控測天體、觀察地球、試制新材料和進(jìn)行生物學(xué)試驗等控測天體、觀察地球、試制新材料和進(jìn)行生物學(xué)試驗等空間站的主體結(jié)構(gòu)：空間站的主體結(jié)構(gòu)：生活艙生活艙工作艙工作艙( (儀器設(shè)備艙儀器設(shè)備艙) )：宇航員進(jìn)行各種研究的場所宇航員進(jìn)行各種研究的場所服務(wù)艙：承裝動力和能源系統(tǒng)服務(wù)艙：承裝動力和能源系統(tǒng)對接艙對接艙4) 4) 空間站空間站對接艙與空間站的?？看a頭，宇宙飛船和航天飛機等空間飛對接艙與空間站的?？看a頭，宇宙飛船和航天飛機等空間飛行器通過對接艙與空間站實現(xiàn)?？?，以便進(jìn)行人員輪換，物行器通過對接艙與空間站實現(xiàn)?？?，以便進(jìn)行人員輪換，物資供應(yīng)和廢物

23、處理等?？臻g站一般比人造衛(wèi)星和宇宙飛船大資供應(yīng)和廢物處理等?？臻g站一般比人造衛(wèi)星和宇宙飛船大得多，乘員也多，可為宇航員和專家提供較充裕的活動場所。得多，乘員也多，可為宇航員和專家提供較充裕的活動場所。由于空間站創(chuàng)造了人能長期生活的環(huán)境，對乘員要求不十分由于空間站創(chuàng)造了人能長期生活的環(huán)境，對乘員要求不十分嚴(yán)格，可根據(jù)需要選派各種專家去空間站長期工作。嚴(yán)格，可根據(jù)需要選派各種專家去空間站長期工作。5) 5) 航天飛機航天飛機航天飛機是一種多用途航天器。它能滿足發(fā)射、修理和回收航天飛機是一種多用途航天器。它能滿足發(fā)射、修理和回收衛(wèi)星以及運送人員、物資等需要，可多次重復(fù)使用，顯著降衛(wèi)星以及運送人員、物

24、資等需要，可多次重復(fù)使用，顯著降低了運載成本。它的出現(xiàn)是航天技術(shù)發(fā)展的一次飛躍，代表低了運載成本。它的出現(xiàn)是航天技術(shù)發(fā)展的一次飛躍，代表了載人航天器的發(fā)展方向。了載人航天器的發(fā)展方向。 2.2. 運載器運載器：人造天體或宇宙飛船運送到預(yù)定軌道上去的火箭人造天體或宇宙飛船運送到預(yù)定軌道上去的火箭 按不同飛行任務(wù)，運載火箭分三類：按不同飛行任務(wù)，運載火箭分三類：(1) (1) 探空火箭探空火箭: : 攜帶儀器射向高空進(jìn)行大氣測量攜帶儀器射向高空進(jìn)行大氣測量 (2) (2) 彈道式導(dǎo)彈彈道式導(dǎo)彈: : 攜帶各種彈頭打擊敵方目標(biāo)攜帶各種彈頭打擊敵方目標(biāo) (3) (3) 衛(wèi)星衛(wèi)星( (飛船飛船) )運載

25、器運載器: : 把衛(wèi)星或飛船送上軌道把衛(wèi)星或飛船送上軌道3.3. 地面測控系統(tǒng)地面測控系統(tǒng)：地面對航天器進(jìn)行跟蹤、遙控和保：地面對航天器進(jìn)行跟蹤、遙控和保持通信聯(lián)系；精確測量飛行器的姿態(tài)和軌道參數(shù)，并隨持通信聯(lián)系；精確測量飛行器的姿態(tài)和軌道參數(shù)，并隨時調(diào)整它的姿態(tài)偏差。時調(diào)整它的姿態(tài)偏差。 火箭之父 齊奧爾科夫斯基（齊奧爾科夫斯基（1857-19351857-1935）出生于俄國梁贊）出生于俄國梁贊州。州。19031903年發(fā)表專著年發(fā)表專著利用噴氣工具研究宇宙空利用噴氣工具研究宇宙空論證噴氣工具用于星際航行的可行性，推導(dǎo)出論證噴氣工具用于星際航行的可行性，推導(dǎo)出了著名的齊奧爾科夫斯基火箭公式

26、。該公式的創(chuàng)了著名的齊奧爾科夫斯基火箭公式。該公式的創(chuàng)立奠定了宇宙航行的理論基礎(chǔ)。書中他首次提出立奠定了宇宙航行的理論基礎(chǔ)。書中他首次提出了使用液體火箭的設(shè)想，認(rèn)為固體火箭推進(jìn)劑產(chǎn)了使用液體火箭的設(shè)想，認(rèn)為固體火箭推進(jìn)劑產(chǎn)生的能量較小，而且難以控制，而液體火箭則可生的能量較小，而且難以控制，而液體火箭則可以克服這些缺點。此外他首次論證了利用多級火以克服這些缺點。此外他首次論證了利用多級火箭克服地球引力的構(gòu)想。在他的科幻小說中，提箭克服地球引力的構(gòu)想。在他的科幻小說中，提到了宇航服、太空失重狀態(tài)，登月車等，設(shè)想和到了宇航服、太空失重狀態(tài)，登月車等，設(shè)想和現(xiàn)代太空技術(shù)完全一樣?，F(xiàn)代太空技術(shù)完全一樣

27、。 運載火箭的組成運載火箭的組成v位于火箭本體上：位于火箭本體上：有效載荷；箭體結(jié)構(gòu)；推有效載荷；箭體結(jié)構(gòu)；推進(jìn)系統(tǒng)；制導(dǎo)系統(tǒng)。進(jìn)系統(tǒng)；制導(dǎo)系統(tǒng)。v有箭上和地面分系統(tǒng)：有箭上和地面分系統(tǒng)：安全系統(tǒng)；遙測系統(tǒng)；安全系統(tǒng)；遙測系統(tǒng)；外彈道測量系統(tǒng)。外彈道測量系統(tǒng)。運載火箭的飛行運載火箭的飛行v垂直起飛段垂直起飛段v轉(zhuǎn)彎飛行段轉(zhuǎn)彎飛行段v過渡飛行段過渡飛行段運載火箭的發(fā)展運載火箭的發(fā)展中國先后研制成功中國先后研制成功1212種長征系種長征系列火箭列火箭, ,覆蓋了近地軌道、太覆蓋了近地軌道、太陽同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌陽同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道的低、中、高軌道范圍道的低、中、高軌道范圍, ,近近地

28、軌道運載能力達(dá)到地軌道運載能力達(dá)到9.59.5噸噸, ,地地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達(dá)到球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達(dá)到5.15.1噸噸, ,基本上滿足了發(fā)射不同基本上滿足了發(fā)射不同用途、不同重量衛(wèi)星的需求。用途、不同重量衛(wèi)星的需求。長征系列火箭已長征系列火箭已完成完成9090次飛行，次飛行，19961996年年1010月以來航天發(fā)射連續(xù)月以來航天發(fā)射連續(xù)4848次成功。次成功。五、五、 航天工程的主要發(fā)展方面航天工程的主要發(fā)展方面1. 1. 開發(fā)月球開發(fā)月球u地球上已有的各種元素月球上都有，而地球上沒有氦地球上已有的各種元素月球上都有，而地球上沒有氦-3-3的的儲量相當(dāng)豐富，可用作核聚變的原料。儲量

29、相當(dāng)豐富，可用作核聚變的原料。u研究從近地空間擴(kuò)展到遠(yuǎn)地空間，從內(nèi)行星擴(kuò)展到外行星，研究從近地空間擴(kuò)展到遠(yuǎn)地空間，從內(nèi)行星擴(kuò)展到外行星，對太陽系所有行星進(jìn)行跟蹤觀測。對太陽系所有行星進(jìn)行跟蹤觀測。u進(jìn)一步掌握有關(guān)行星大氣、行星上火山和地質(zhì)學(xué)方面的知進(jìn)一步掌握有關(guān)行星大氣、行星上火山和地質(zhì)學(xué)方面的知識，為認(rèn)識太陽系演化理論、生命起源等基本問題增添新識，為認(rèn)識太陽系演化理論、生命起源等基本問題增添新內(nèi)容。內(nèi)容。u研究高能天體，有可能找到新能源。研究高能天體，有可能找到新能源。2. 2. 建立太空城建立太空城在地球和月球引力平衡的空間建造巨大的轉(zhuǎn)輪，本身自轉(zhuǎn)，以使在其內(nèi)在地球和月球引力平衡的空間建造

30、巨大的轉(zhuǎn)輪，本身自轉(zhuǎn)，以使在其內(nèi)產(chǎn)生慣性力場，即人造重力效果。產(chǎn)生慣性力場，即人造重力效果。材料：材料：主要來自小行星主要來自小行星電力：電力：來自太陽來自太陽城內(nèi)農(nóng)作物一年四熟，可供近萬人城內(nèi)農(nóng)作物一年四熟，可供近萬人在空間站內(nèi)長期生活和工作。在空間站內(nèi)長期生活和工作。預(yù)測，一個世紀(jì)后，居民達(dá)預(yù)測，一個世紀(jì)后，居民達(dá)1010億。億。還可以作為宇宙飛船的碼頭和基地還可以作為宇宙飛船的碼頭和基地操作：操作：用火箭將太陽能發(fā)電衛(wèi)星發(fā)射到空間軌道上，發(fā)電衛(wèi)星在太空將太陽用火箭將太陽能發(fā)電衛(wèi)星發(fā)射到空間軌道上，發(fā)電衛(wèi)星在太空將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，電能通過微波發(fā)生器把直流電轉(zhuǎn)換成微波電能，通過微波傳能轉(zhuǎn)化

31、成電能，電能通過微波發(fā)生器把直流電轉(zhuǎn)換成微波電能，通過微波傳送到地面接收電站，再向用戶供電。送到地面接收電站，再向用戶供電?？臻g發(fā)電站組成：空間發(fā)電站組成：太空部分太空部分 太陽能發(fā)電衛(wèi)星太陽能發(fā)電衛(wèi)星( (在比地面上高在比地面上高4-54-5倍的空間地倍的空間地球同步軌道上建立太陽能電站。球同步軌道上建立太陽能電站。) )地面部分地面部分 接收電站。接收電站。3. 3. 建立空間發(fā)電站建立空間發(fā)電站若用空間太陽能發(fā)電，可獲得相當(dāng)于目前世界發(fā)電總量若用空間太陽能發(fā)電，可獲得相當(dāng)于目前世界發(fā)電總量5 5萬倍萬倍以上的電力。以上的電力。試驗表明試驗表明, , 天上生產(chǎn)的單晶體可比地面上的大天上生產(chǎn)

32、的單晶體可比地面上的大1010倍倍在零重力條件下，晶體的晶格排列整齊，晶體生長均勻，大大提高晶體的完善在零重力條件下，晶體的晶格排列整齊，晶體生長均勻，大大提高晶體的完善性。性。 如干擾素如干擾素. .4. 4. 建立空間工廠建立空間工廠利用外層空間特殊的環(huán)境和條件利用外層空間特殊的環(huán)境和條件( (如高真空、強輻射和航天器產(chǎn)生如高真空、強輻射和航天器產(chǎn)生的零重力的零重力) )加工生產(chǎn)某些性能優(yōu)異的新材料、新產(chǎn)品的大型航天器。加工生產(chǎn)某些性能優(yōu)異的新材料、新產(chǎn)品的大型航天器。太空工廠生產(chǎn)任務(wù)兩種類型太空工廠生產(chǎn)任務(wù)兩種類型: : (1) (1) 利用零重力、高真空的空間環(huán)境，生產(chǎn)地球上急需的優(yōu)質(zhì)

33、大型單晶體、利用零重力、高真空的空間環(huán)境，生產(chǎn)地球上急需的優(yōu)質(zhì)大型單晶體、火箭和航天用器的高強度復(fù)合材料、光學(xué)儀器用高級玻璃、原子反應(yīng)堆用的火箭和航天用器的高強度復(fù)合材料、光學(xué)儀器用高級玻璃、原子反應(yīng)堆用的耐高溫金屬材料及高純度藥品等。耐高溫金屬材料及高純度藥品等。(2) (2) 開發(fā)月球或其他行星上的原材料，生產(chǎn)空間用的大型結(jié)構(gòu)，如光學(xué)與射開發(fā)月球或其他行星上的原材料，生產(chǎn)空間用的大型結(jié)構(gòu)，如光學(xué)與射電天文觀測儀器、遠(yuǎn)空間研究實驗室、太陽能發(fā)電站和永久性空間住宅等。電天文觀測儀器、遠(yuǎn)空間研究實驗室、太陽能發(fā)電站和永久性空間住宅等。5. 5. 建立太空農(nóng)場建立太空農(nóng)場u美、日、歐美、日、歐21

34、21世紀(jì)太空計劃重點研究項目：植物在密封太世紀(jì)太空計劃重點研究項目：植物在密封太空艙內(nèi)進(jìn)行長期實驗。空艙內(nèi)進(jìn)行長期實驗。u太空農(nóng)場可能建成球冠狀，利用其外面可以轉(zhuǎn)動的反射鏡太空農(nóng)場可能建成球冠狀，利用其外面可以轉(zhuǎn)動的反射鏡調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，從而使植物處于像地球上的生長環(huán)境一樣。調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，從而使植物處于像地球上的生長環(huán)境一樣。u太空農(nóng)場種植莊稼，無需除草和噴灑農(nóng)藥，所以沒有污染，太空農(nóng)場種植莊稼，無需除草和噴灑農(nóng)藥，所以沒有污染，生產(chǎn)出的蔬菜和水果非常潔凈。生產(chǎn)出的蔬菜和水果非常潔凈。宇航專家們預(yù)測，未來的某一天，帆飛船將踏上飛往另一顆宇航專家們預(yù)測，未來的某一天，帆飛船將踏上飛往另一顆恒星的旅

35、程。這將需要邊長恒星的旅程。這將需要邊長10001000米、密度每平米米、密度每平米0.10.1克的帆?？说姆?。此外，還需要建造一個強力激光器或微波源，為飛船提供輔此外，還需要建造一個強力激光器或微波源，為飛船提供輔助能量。飛船將依靠繞地球軌道運行的、比太陽光強助能量。飛船將依靠繞地球軌道運行的、比太陽光強6 6倍的倍的強力激光器和一個置于土星和海王星間的面積為得克薩斯州強力激光器和一個置于土星和海王星間的面積為得克薩斯州大小的巨型聚焦透鏡提供能量。這樣飛船即可在太空以大小的巨型聚焦透鏡提供能量。這樣飛船即可在太空以1/101/10光速的速度飛行，在光速的速度飛行，在4040年時間內(nèi)即可到達(dá)距

36、我們最近的阿爾年時間內(nèi)即可到達(dá)距我們最近的阿爾法半人馬座恒星。法半人馬座恒星。 6. 尋找地外文明尋找地外文明第二節(jié) 海洋技術(shù)v海洋是人類最后的邊疆，從人造衛(wèi)星上看地球，地球是個蔚海洋是人類最后的邊疆，從人造衛(wèi)星上看地球，地球是個蔚藍(lán)的大圓球，那是大氣層和水層的反射光形成的景象。地球藍(lán)的大圓球，那是大氣層和水層的反射光形成的景象。地球總面積約為總面積約為5 5億平方千米，其中陸地面積約億平方千米，其中陸地面積約1 14949億平方千米，億平方千米，只占地球表面的只占地球表面的2929，而海洋面積約，而海洋面積約3.613.61億平方千米，占地億平方千米，占地球表面的球表面的7171。v地球上的

37、海洋水估計有地球上的海洋水估計有13.713.7億立方千米，占了地球總水量的億立方千米，占了地球總水量的94.294.2。地球在太陽系的成員中，得天獨厚，充滿了水。地球在太陽系的成員中，得天獨厚，充滿了水。最早出現(xiàn)的是原核生物，后來發(fā)展到真核生物。最早出現(xiàn)的是原核生物，后來發(fā)展到真核生物。5.75.7億年前，海洋中開始出現(xiàn)各種動植物。大約億年前，海洋中開始出現(xiàn)各種動植物。大約1.31.3億年后，億年后，各種動植物開始向陸地遷移，開始了陸上植物的進(jìn)化。各種動植物開始向陸地遷移，開始了陸上植物的進(jìn)化。 海洋是生命是的搖籃海洋是生命是的搖籃: : 地球上最早的生物出現(xiàn)在海地球上最早的生物出現(xiàn)在海洋洋

38、(30(30億年前生命誕生億年前生命誕生) ) 目前地球上目前地球上80%80%的生物資源的生物資源在海洋中在海洋中 今天地球上的生物種類今天地球上的生物種類動物動物: 100: 100萬種萬種植物植物: 40: 40萬種萬種微生物微生物: 10: 10萬種萬種海洋生物海洋生物: 20: 20萬余種萬余種在不破壞生物平衡的條件下，在不破壞生物平衡的條件下，海洋每年可提供海洋每年可提供3030億噸水產(chǎn)品，億噸水產(chǎn)品，能夠養(yǎng)活能夠養(yǎng)活300300億人口。億人口。在海洋水產(chǎn)品中，人們吃得最多的是魚類。全世界有魚類在海洋水產(chǎn)品中，人們吃得最多的是魚類。全世界有魚類2 2萬多種，中國海域約有萬多種，中國

39、海域約有20002000種。種。 v據(jù)調(diào)查，地球上生物資源的據(jù)調(diào)查，地球上生物資源的8080是在海洋中，海洋中的動植是在海洋中，海洋中的動植物多達(dá)幾十萬種，僅魚類就有二萬五千多種，可供提煉蛋白物多達(dá)幾十萬種，僅魚類就有二萬五千多種，可供提煉蛋白質(zhì)和抗菌素藥物的生物就更多了，達(dá)質(zhì)和抗菌素藥物的生物就更多了，達(dá)3030多萬種。多萬種。v中西藥中所用的上百種海味以及魚肝油、精蛋白和胰島素等中西藥中所用的上百種海味以及魚肝油、精蛋白和胰島素等藥物都來自海洋生物?？晒┦秤玫乃a(chǎn)資源，在不破壞生態(tài)藥物都來自海洋生物?？晒┦秤玫乃a(chǎn)資源，在不破壞生態(tài)平衡的情況下，每年可以開發(fā)平衡的情況下，每年可以開發(fā)303

40、0多億噸。多億噸。v但目前人類每年的捕撈量僅為但目前人類每年的捕撈量僅為7 7千萬噸至千萬噸至9 9千萬噸，還不到其千萬噸，還不到其中的中的1 13030。地球上生物的生產(chǎn)能力，每年約為。地球上生物的生產(chǎn)能力，每年約為15401540億噸有億噸有機碳，其中機碳，其中1313 5050億噸來自海洋，等待著人類去開發(fā)。億噸來自海洋，等待著人類去開發(fā)。巨大的海洋資源寶庫巨大的海洋資源寶庫: : 巨量的多金屬結(jié)核巨量的多金屬結(jié)核, , 其中錳含量約其中錳含量約20002000億噸億噸 海底磷礦、硫化礦、砂礦海底磷礦、硫化礦、砂礦 海水中含有大量化學(xué)元素，可提取的元素包括鈾、氘、氚等海水中含有大量化學(xué)元

41、素，可提取的元素包括鈾、氘、氚等8080余種余種 海洋的潮汐能、海浪能、海流能、海水熱能等可再生能源的理論儲海洋的潮汐能、海浪能、海流能、海水熱能等可再生能源的理論儲量約為量約為15001500億千瓦，其中可開發(fā)利用的約億千瓦，其中可開發(fā)利用的約7070多億千瓦，相當(dāng)于目前發(fā)電多億千瓦，相當(dāng)于目前發(fā)電總量的十幾倍；總量的十幾倍；含含3030多種金屬元素多種金屬元素: : 錳錳25%, 25%, 鐵鐵14%, 14%, 鎳鎳1.9%1.9%，銅，銅0.5% 0.5% ，鈷，鈷0.4%0.4%大洋底的寶藏之一大洋底的寶藏之一-錳結(jié)核錳結(jié)核結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): : 團(tuán)塊團(tuán)塊-以巖石碎屑，動、以巖石碎屑，動、植

42、物殘骸的細(xì)小顆粒，植物殘骸的細(xì)小顆粒，鯊魚牙齒鯊魚牙齒等為核心，呈同心圓一層一層等為核心，呈同心圓一層一層成的，像一塊切開的蔥頭。由此被命名為成的，像一塊切開的蔥頭。由此被命名為“錳結(jié)核錳結(jié)核”，又稱它，又稱它為多金屬團(tuán)塊。大小尺寸變化從幾微米到幾十厘米，重量最大為多金屬團(tuán)塊。大小尺寸變化從幾微米到幾十厘米，重量最大的有幾十公斤。的有幾十公斤。大洋底的寶藏之一大洋底的寶藏之一-錳結(jié)核錳結(jié)核生存生存: : 海洋海洋2000-60002000-6000米水深海底的表層，米水深海底的表層，4000-60004000-6000米米 水深海底的品質(zhì)最佳。水深海底的品質(zhì)最佳。總儲量總儲量: : 估計在估計

43、在3000030000億噸以上。其中以北太平洋分布面積最億噸以上。其中以北太平洋分布面積最廣，廣，儲儲量占一半以上，大約量占一半以上，大約1700017000億噸。錳結(jié)核密集的地方，億噸。錳結(jié)核密集的地方，每平方米面積上有每平方米面積上有100100多公斤。多公斤。生長速度生長速度: : 平均每千年長平均每千年長1 1毫米，每年增加毫米，每年增加10001000萬噸。萬噸。 錳結(jié)核的物質(zhì)資源錳結(jié)核的物質(zhì)資源, , 大致有四方面大致有四方面: : 來自陸地，大陸或島嶼的巖石風(fēng)化后釋放出鐵、錳等元素，來自陸地，大陸或島嶼的巖石風(fēng)化后釋放出鐵、錳等元素，其中一部分被海流帶到大洋沉淀；其中一部分被海流

44、帶到大洋沉淀； 來自火山，巖來自火山，巖漿噴發(fā)產(chǎn)漿噴發(fā)產(chǎn)生的大量氣體與海水相互作用時，生的大量氣體與海水相互作用時，從熔巖搬走一定量的鐵、錳，使海水中鐵、錳越來越富集；從熔巖搬走一定量的鐵、錳，使海水中鐵、錳越來越富集； 來自生物，浮游生物體內(nèi)富集微量金屬，它們死亡后，尸來自生物，浮游生物體內(nèi)富集微量金屬，它們死亡后，尸體分解，金屬元素也就進(jìn)入海水；體分解，金屬元素也就進(jìn)入海水； 來自宇宙，有關(guān)資料表明，宇宙每年要向地球降落來自宇宙，有關(guān)資料表明，宇宙每年要向地球降落2000-2000-50005000噸宇宙塵埃，它們富含金屬元素，分解后也進(jìn)入海水。噸宇宙塵埃，它們富含金屬元素，分解后也進(jìn)入海

45、水。最具開發(fā)利用價值的海岸帶砂和礫石：最具開發(fā)利用價值的海岸帶砂和礫石： 海岸帶砂和礫石由各種途徑進(jìn)入海洋的泥沙和塵埃中包含有海岸帶砂和礫石由各種途徑進(jìn)入海洋的泥沙和塵埃中包含有各種不同的元素。不同成分的塵埃顆粒，密度、比重不同，各種不同的元素。不同成分的塵埃顆粒，密度、比重不同，粒徑大小不同，扁、圓形狀也有差異。這些特征各異的礦物粒徑大小不同，扁、圓形狀也有差異。這些特征各異的礦物碎屑，在波浪、海流作用下，分別聚集沉積在一起，就形成碎屑，在波浪、海流作用下，分別聚集沉積在一起，就形成了海濱砂礦床。了海濱砂礦床。海濱砂礦大宗應(yīng)用：海濱砂礦大宗應(yīng)用：建筑用砂和礫石。建筑用砂和礫石。7070年代以

46、來，世年代以來，世界每年開采海濱建筑用砂和礫石的價值，也在界每年開采海濱建筑用砂和礫石的價值，也在2 2億美元以上。億美元以上。v海洋礦藏資源：海洋礦藏資源：科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，海水中蘊藏著科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，海水中蘊藏著8080多種元素，諸如金、銀、銅、鐵、鋁、鎢、汞、多種元素，諸如金、銀、銅、鐵、鋁、鎢、汞、銻、氧、鎂、溴、碘、銣、銫、鎳、鈾、鍶等等，銻、氧、鎂、溴、碘、銣、銫、鎳、鈾、鍶等等，陸地上有的一切礦物資源，大海底下都有。陸地上有的一切礦物資源，大海底下都有。v海洋能源：海洋能源：潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能和海水鹽度差能。和海水鹽度差能。 除

47、海上通道之外，人們正在開拓新的利用領(lǐng)域，包括除海上通道之外，人們正在開拓新的利用領(lǐng)域，包括建設(shè)海上城市、海上機場、海下橋梁、海底隧道、海底建設(shè)海上城市、海上機場、海下橋梁、海底隧道、海底隧道等，以期拓展人類生存的空間。隧道等，以期拓展人類生存的空間。海洋空間正引起人們越來越大的興趣：海洋空間正引起人們越來越大的興趣： 海水本身也是一種重要資源，它不僅可以通過脫水處理變海水本身也是一種重要資源，它不僅可以通過脫水處理變成淡水，還可以直接用于工業(yè)冷卻、印染、清潔、消防，甚至成淡水，還可以直接用于工業(yè)冷卻、印染、清潔、消防，甚至將來有可能用于農(nóng)業(yè)灌溉。將來有可能用于農(nóng)業(yè)灌溉。 從現(xiàn)代海洋技術(shù)的發(fā)展來

48、看，目前主要集中在從現(xiàn)代海洋技術(shù)的發(fā)展來看，目前主要集中在海洋探測海洋探測技術(shù)技術(shù)和和海洋資源開發(fā)技術(shù)海洋資源開發(fā)技術(shù)兩兩部分。部分。 人類用科學(xué)方法大規(guī)模、系統(tǒng)地對世界海洋進(jìn)行人類用科學(xué)方法大規(guī)模、系統(tǒng)地對世界海洋進(jìn)行考察大約有考察大約有5050年左右。年左右。海洋探測技術(shù)主要方面：海洋探測技術(shù)主要方面： 在海洋表面進(jìn)行調(diào)查的科學(xué)考察在海洋表面進(jìn)行調(diào)查的科學(xué)考察船、自動浮標(biāo)站船、自動浮標(biāo)站 在水下進(jìn)行探測的各種潛水器在水下進(jìn)行探測的各種潛水器 在空中進(jìn)行監(jiān)測的飛機、衛(wèi)星在空中進(jìn)行監(jiān)測的飛機、衛(wèi)星1. 1. 科學(xué)考察船科學(xué)考察船u海洋科學(xué)考察船的海洋科學(xué)考察船的任務(wù)任務(wù)：調(diào)查海洋、研究海洋：調(diào)

49、查海洋、研究海洋u它調(diào)查的主要它調(diào)查的主要內(nèi)容內(nèi)容有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地球磁有海面與高空氣象、海洋水深與地貌、地球磁場、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源場、海流與潮汐、海水物理性質(zhì)與海底礦物資源( (石油、天然氣、礦石油、天然氣、礦藏等藏等) )、海水的化學(xué)成分、生物資源、海水的化學(xué)成分、生物資源( (水產(chǎn)品等水產(chǎn)品等) )、海底地震等。、海底地震等。 大型海洋調(diào)查船性能要求：大型海洋調(diào)查船性能要求：穩(wěn)性和適航性能好，能經(jīng)受住大風(fēng)大浪的襲擊。船上的機電穩(wěn)性和適航性能好，能經(jīng)受住大風(fēng)大浪的襲擊。船上的機電設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、通訊系統(tǒng)等先進(jìn)燃料及各種生活用品的裝設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、通訊

50、系統(tǒng)等先進(jìn)燃料及各種生活用品的裝載量大具有優(yōu)良的操作性能和定位性能載量大具有優(yōu)良的操作性能和定位性能日本海洋科學(xué)技術(shù)中心宣布，他們研制的無人駕駛深海巡航探測日本海洋科學(xué)技術(shù)中心宣布，他們研制的無人駕駛深海巡航探測器器“浦島浦島”號，在號，在30003000米深的海洋中行駛了米深的海洋中行駛了35183518米，創(chuàng)造了世界米，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。紀(jì)錄?！捌謲u浦島”號全長號全長9.79.7米、寬米、寬1.31.3米、高米、高1.51.5米、重米、重7.57.5噸，水噸，水中行駛速度為中行駛速度為4 4節(jié)，巡航速度為節(jié)，巡航速度為3 3節(jié)，最大潛水深度是節(jié)，最大潛水深度是35003500米。米。“浦島浦

51、島”號上安裝著高精度的導(dǎo)航裝置及測試儀器，使用鋰電池號上安裝著高精度的導(dǎo)航裝置及測試儀器，使用鋰電池作動力。這艘無人駕駛的深海探測器，使用無線通信手段向海面作動力。這艘無人駕駛的深海探測器，使用無線通信手段向海面停泊的母船停泊的母船“橫須賀橫須賀”號上傳送了用水中攝像機拍攝的深海彩色號上傳送了用水中攝像機拍攝的深海彩色圖像。日本海洋科學(xué)技術(shù)中心認(rèn)為，這一裝置在世界上居領(lǐng)先地圖像。日本海洋科學(xué)技術(shù)中心認(rèn)為，這一裝置在世界上居領(lǐng)先地位。以這次航行試驗成功為基礎(chǔ)，海洋科學(xué)技術(shù)中心還計劃開發(fā)位。以這次航行試驗成功為基礎(chǔ)，海洋科學(xué)技術(shù)中心還計劃開發(fā)性能更高的無人駕駛深海探測器，并且使用燃料電池作動力源。

52、性能更高的無人駕駛深海探測器，并且使用燃料電池作動力源。2. 2. 潛水器潛水器u核潛艇活動范圍：核潛艇活動范圍：300300400400米的海洋深處米的海洋深處u現(xiàn)狀：占地表現(xiàn)狀：占地表77%77%以上面積的海洋深處以上面積的海洋深處30003000米米u潛水器征服了深海潛水器征服了深海潛水器深海探測的工具，進(jìn)行水下工程的重要設(shè)備潛水器深海探測的工具，進(jìn)行水下工程的重要設(shè)備載人潛水器載人潛水器無人潛水器無人潛水器19531953年，法國人奧古斯特年，法國人奧古斯特皮卡德設(shè)計建成的皮卡德設(shè)計建成的“里雅斯特里雅斯特”號自航式浮水號自航式浮水器，器，19601960年年1 1月月2323日由奧古

53、斯特日由奧古斯特皮卡德的兒子雅克皮卡德的兒子雅克皮卡德以及另一名皮卡德以及另一名潛水員美國海軍上尉唐納唐潛水員美國海軍上尉唐納唐維爾什共同乘坐，闖蕩萬米深淵維爾什共同乘坐，闖蕩萬米深淵馬里亞馬里亞納海溝。創(chuàng)下了納海溝。創(chuàng)下了1091610916米的世界紀(jì)錄。米的世界紀(jì)錄。3. 3. 海洋衛(wèi)星海洋衛(wèi)星主要技術(shù)主要技術(shù): : 傳感技術(shù)傳感技術(shù)u海面溫度分布圖海面溫度分布圖: : 測量海面的溫度及其特征，對數(shù)據(jù)分析并打印成表測量海面的溫度及其特征，對數(shù)據(jù)分析并打印成表u海浪高度海浪高度: : 即主動微波遙感即主動微波遙感( (雷達(dá)成像系統(tǒng)雷達(dá)成像系統(tǒng)) )，利用海面，利用海面“粗糙度粗糙度”不同不同

54、的原理來進(jìn)行分析處理的原理來進(jìn)行分析處理u衛(wèi)星上向海面發(fā)出雷達(dá)波：衛(wèi)星上向海面發(fā)出雷達(dá)波： 無浪平靜海面無浪平靜海面( (光滑面光滑面): ): 雷達(dá)波發(fā)生鏡反射雷達(dá)波發(fā)生鏡反射, ,雷達(dá)接收不到回波。雷達(dá)接收不到回波。 海面有波浪海面有波浪(“(“粗糙粗糙”面面): ): 雷達(dá)波向各個方向散射，發(fā)生漫反射，雷達(dá)收雷達(dá)波向各個方向散射，發(fā)生漫反射，雷達(dá)收到一部分回波。電腦算出海面的到一部分回波。電腦算出海面的“粗糙粗糙”度，從而得知海浪的高度。度，從而得知海浪的高度。海洋地質(zhì)調(diào)查主要技術(shù)手段：海洋地質(zhì)調(diào)查主要技術(shù)手段： 利用人造衛(wèi)星導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)利用人造衛(wèi)星導(dǎo)航、全球定位系統(tǒng)(GPS)(G

55、PS)、無線電導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，確定調(diào)查船或觀測點在海上的位置；利用回聲測深系統(tǒng)，確定調(diào)查船或觀測點在海上的位置；利用回聲測深儀，多波束回聲測深儀及旁測聲納測量水深和探測海底地儀，多波束回聲測深儀及旁測聲納測量水深和探測海底地形地貌；用拖網(wǎng)、抓斗、箱式采樣器、自返式抓斗、柱狀形地貌；用拖網(wǎng)、抓斗、箱式采樣器、自返式抓斗、柱狀采樣器和鉆探等手段采取海底沉積物、巖石和錳結(jié)核等樣采樣器和鉆探等手段采取海底沉積物、巖石和錳結(jié)核等樣品；用淺地層剖面儀測海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和品；用淺地層剖面儀測海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和結(jié)構(gòu)特征。用地震、重力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢矸椒?，結(jié)構(gòu)特征。用地震、重

56、力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢矸椒?，探測海底各種地球物理場特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源，有探測海底各種地球物理場特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源，有的還利用放射性探測技術(shù)探查海底砂礦。的還利用放射性探測技術(shù)探查海底砂礦。 1. 1. 海洋石油和天然氣開發(fā)海洋石油和天然氣開發(fā)u 中東地區(qū)中東地區(qū): : 石油儲量最多石油儲量最多, , 占占56.8%56.8%；u 歐洲歐洲: : 天然氣儲量最多天然氣儲量最多, , 占占54.6%54.6%u 亞洲、大洋洲亞洲、大洋洲: : 石油、天然氣只有石油、天然氣只有5%5%u 在海洋進(jìn)行石油和天然氣的勘探開采工作要比陸地上在海洋進(jìn)行石油和天然氣的勘探開采工作要比陸地上困難多

57、。必須具備一些與陸地不同的特殊技術(shù)，如平困難多。必須具備一些與陸地不同的特殊技術(shù)，如平臺技術(shù)、鉆井技術(shù)和油氣輸送技術(shù)等。臺技術(shù)、鉆井技術(shù)和油氣輸送技術(shù)等。u中國海域的生物種類豐富多樣，已有描述記錄的物種達(dá)中國海域的生物種類豐富多樣，已有描述記錄的物種達(dá)2 2萬多種。萬多種。u未來海洋農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向未來海洋農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向: : 海洋水產(chǎn)生產(chǎn)農(nóng)牧化：海洋水產(chǎn)生產(chǎn)農(nóng)牧化：通過人為干涉，改造海洋環(huán)境，以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)生物生長通過人為干涉，改造海洋環(huán)境，以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)生物生長發(fā)育所需的良好環(huán)境條件，同時也對生物本身進(jìn)行必要的改造，以提高它們的發(fā)育所需的良好環(huán)境條件，同時也對生物本身進(jìn)行必要的改造，以提高它們的質(zhì)量和產(chǎn)量。質(zhì)量和產(chǎn)量。 藍(lán)色革命計劃：藍(lán)色革命計劃：著眼于大洋深處海水的利用。將深層水抽上來，遇到充足的著眼于大洋深處海水的利用。將深層水抽上來，遇到充足的陽光，就會形成一個產(chǎn)量倍增的新的人工生態(tài)系統(tǒng)。溫差可以用來發(fā)電或直接陽光，就會形成一個產(chǎn)量倍增的新的人工生態(tài)系統(tǒng)。溫差可以用來發(fā)電或直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這項工作將引發(fā)一場海水養(yǎng)殖的革命，稱為用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這項工作將引發(fā)一場海水養(yǎng)殖的革命，稱為“藍(lán)色革命藍(lán)色革命”。 海水農(nóng)業(yè)