初中物理粤沪版八年级下册4 飞出地球集体备课课件ppt
展开它就要实现了! 飞出地球是人类很久以来的梦想,卷首语
宇宙的起源 宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。 《淮南子.原道训》注:“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。 千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西?
“大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。它是现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事啊实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。 根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。 宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
宇宙及其组成和结构 "宇宙是有限的还是无限的?有没有中心有没有边?有没有生老病死有没有年龄?"这些恐怕是自从有人类的活动以来一直被关心的问题。为了有一个更清楚的答案,让我们先来看看它的组成和结构吧。宇宙中的天体绚丽多彩,表现出了极高的层次性。
1.行星 我们居住的地球是太阳系的一颗大行星。太阳系一共有九颗大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外,还有60多颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等。他们都是离我们地球较近的,是人们了解的较多的天体。那么,除了这些以外,茫茫宇宙空间还有一些什么呢?
2.恒星和星云 晴夜,我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星,他们绝大多数是恒星,恒星就是象太阳一样本身能发光发热的星球。我们银河系内就有1000多亿颗恒星。恒星常常爱好“群居”,有许多是“成双成对”地紧密靠在一起的,按照一定的规律互相绕转着,这称为双星。还有一些是3颗、4颗或更多颗恒星聚在一起,称为聚星。如果是十颗以上,甚至成千上万颗星聚在一起,形成一团星,这就是星团。银河系里就发现1000多个这样的星团。 在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星-变星。它们有的变化很有规律,有的没有什么规律。现在已发现了2万多颗变星。有时侯天空中会突然出现一颗很亮的星,在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍,我们称它们为新星。还有一种亮度增加得更厉害的恒星,会突然变亮几千万倍甚至几亿倍,这就是超新星。
除了恒星之外,还有一种云雾似的天体,称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成,形状很不规则,如有名的猎户座星云。 在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里,还有些什么呢?是绝对的真空吗?当然不是。那里充满着非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场。随着科学技术的发展,人们必定可以发现越来越多的新天体。
3.银河系及河外星系 随着测距能力的逐步提高,人们逐渐在越来越大的尺度上对宇宙的结构建立了立体的观念。这里第一个重要的发展,是认识了银河。它包含两重含义,一是了解了银河的形状,二是认识了河外天体的存在。 银河系是太阳所属的一个庞大的恒星集团,约包括1011颗恒星。这种恒星集团叫星系。银河系中大部分恒星分布成扁平的盘状。盘的直径为25kpc(千秒差距,1秒差距=3.26光年=3.09亿亿米),厚度约为2kpc。盘的中心有一球状隆起,称为核球。盘的外部由几条旋臂构成。太阳位于其中一条旋臂上,距离银心约7kpc。银盘上下有球状的延展区,其中恒星分布较稀疏,称为银晕。晕的总质量约占整体的10%,直径约为30kpc。我们的太阳,就其光度,质量和位置讲,都只是银河系中一个极普通的成员。
此外重要的是,并非天穹上一切发光体都是银河系的一部分。设想有一个类似银河系的恒星集团,处于500kpc的距离上(银河自身大小为30kpc)。其表观亮度与2pc远处一颗类似太阳的恒星是一样的。因此对天穹上的某个光点,只有测定它的距离,才能区分它是银河系内的恒星还是银河系外的另一个星系。实际上,天穹上的大多数光点是银河系的恒星,但也有相当大量的发光体是与银河系类似的巨大恒星集团,历史上曾被误认为是星云,我们称它们为河外星系,现在已知道存在1000亿个以上的星系,著名的仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在,表明它代表宇宙结构中的一个层次,从宇宙演化的角度看,它是比恒星更基本的层次。 星系的质量差别很大。银河系的质量约为1011M⊙(太阳质量单位)。在明亮的星系中,这是典型的大小。质量很小的星系太暗,不易看到。小星系的质量可低达106M⊙。星系的典型尺度为几十千秒差距。若对视星等在23等以内的星系作统计,星系总数在109以上。 20世纪60年代以来,天文学家还找到一种在银河系以外象恒星一样表现为一个光点的天体,但实际上它的光度和质量又和星系一样,我们叫它类星体,现在已发现了数千个这种天体。
4.星系团 当我们把观测的尺度再放大,宇宙可看成由大量星系构成的"介质",而恒星只是星系内部细致结构的表现。这样,为了了解宇宙结构,需关心星系在空间的分布规律。 星系的空间分布不是无规的,它也有成团现象。上千个以上的星系构成的大集团叫星系团。大约只有10%星系属于这种大星系团。大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。可以肯定的是,星系团代表了宇宙结构中比星系更大的一个新层次。这层次的尺度大小为百万秒差距,平均质量是星系平均质量的100倍。
5.大尺度结构 今天人们把10Mpc以上的结构称为宇宙的大尺度结构(目前观测到的宇宙的大小是104Mpc)。至今大尺度上的观测事实远不是十分明确的。有趣的是,有迹象表明,星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的"空洞"区,而星系聚集在空洞的壁上,呈纤维状或片状结构。这一层次的结构叫超星系团。它的典型尺度为几十兆秒差距。 从演化理论来考虑,尺度大到一定程度,应不再有结构存在。这是否符合事实,以及这尺度多大,都是十分重要,并需要有大尺度观测来回答的问题。现今对宇宙在50Mpc以上是否还有显著的结构现象存在,正是人们热烈争论中的焦点。 总之,若把星系看成宇宙物质的基本单元,那么星系的分布状况就是宇宙结构的表现。现在看来,直至50Mpc的尺度为止,星系的分布呈现有层次的结构。这就是我们对宇宙面貌的基本认识。
2、银河系的结构、大小和运动
我们肉眼看见的所有恒星,以及许许多多因为太暗而肉眼看不见的恒星,还包括我们的太阳和太阳系在内,都属于一个巨大的恒星系统,即银河系。银河系中还包括许多星团、星际介质和星云。 “不识庐山真面目,只缘身在此山中。“我们身处银河系之中,能够看到的是一条横贯夜空的银河。这是一条朦胧不清的光带,绵延天空一整周。平均宽度约为20度。银河是由许多遥远的恒星组成的,表明了银河系的恒星在这一带非常密集。在银河中还可以看待许多暗带,说明在银河的方向上有大量的星际介质和暗星云存在。
银河和银河系
现已知道,银河系的中心有一个突起的核球,半径有一万多光年,里面的物质非常密集,充满了浓厚的星际介质和星云。银河系还有一个扁平的盘,称为银盘。硬盘中恒星很密集,还有各种星际介质和星云及星团。银盘的直径有10多万光年,厚度只有几千光年。我们看到的银河,就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的。银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂,因此银河系属于旋涡星系。 银河系除了核球和银盘以外,还有一个很大的晕,称为银晕。银晕中的恒星很稀少,还有为数不多的球状星团。银晕的半径可能伸展到30万光年之远。
银河系的结构、大小和运动
银河系具有自转运动,但不像我们 地球这样整体转动。银河系自转的速度 ,起先随离开银河系中心的距离增大而 增大,但达到几十万光年后就停止增加 ,直到银晕中很远处都大致保持不变。 太阳在银河系中位于银盘之内,离 开银河系中心约2.6万光年。太阳参加银 河系自转的速度每秒200多千米。假定银 河系中的恒星质量都与太阳相同(这并不 是事实),那么可以推算出,在银河系中, 大约有1000多亿颗恒星。
太阳基本物理参数半径: 696295 千米. 质量: 1.989×1030 千克 温度: 5800 ℃ (表面) 1560万℃ (核心) 总辐射功率: 3.83×1026 焦耳/秒 平均密度: 1.409 克/立方厘米 日地平均距离: 1亿5千万 千米 年龄: 约50亿年
对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。 在人类历史上,太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中,太阳神则是宙斯(万神之王)的儿子。 太阳,这个既令人生畏又受人崇敬的星球,它究竟由什么物质所组成,它的内部结构又是怎样的呢? 其实,太阳只是一颗非常普通的恒星,在广袤浩瀚的繁星世界里,太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球最近,所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我们都非常遥远,即使是最近的恒星,也比太阳远27万倍,看上去只是一个闪烁的光点。
组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中氢约占71%, 氦约占27%, 其它元素占2%。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层,像地球的大气层一样,可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层,即光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面,是太阳大气的最底层,温度约是6000摄氏度。它是不透明的,因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是,天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究,建立了太阳内部结构和物理状态的模型。这一模型也已经被对于其他恒星的研究所证实,至少在大的方面,是可信的。 太阳的核心区域虽然很小,半径只是太阳半径的1/4,但却是太阳那巨大能量的真正源头。太阳核心的温度极高,达1500万℃,压力也极大,使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生,从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递,才得以传送到达太阳光球的底部,并通过光球向外辐射出去。
太阳光球就是我们平常所看到的太阳园面,通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构,很象一颗颗米粒,称之为米粒组织。它们极不稳定,一般持续时间仅为5~10分钟,其温度要比光球的平均温度高出300~400℃。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。 光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年。
紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。 在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥。
7、地幔圈和外核液体圈
地球基本参数平均赤道半径: ae = 6378136.49 米 平均极半径: ap = 6356755.00 米 平均半径: a = 6371001.00 米 赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2 平均自转角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒 扁率: f = 0.003352819 质量: M⊕ = 5.9742 ×1024 公斤
地心引力常数: GE = 3.986004418 ×1014 米3/秒2 平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3 太阳与地球质量比: S/E = 332946.0 太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5 回归年长度: T = 365.2422 天 离太阳平均距离: A = 1.49597870 × 1011 米 逃逸速度: v = 11.19 公里/秒 表面温度: t = - 30 ~ +45 表面大气压: p = 1013.250毫巴
地球各圈层结构 人们对于地球的结构直到最近才有了比较清楚的认识。整个地球不是一个均质体,而是具有明显的圈层结构。地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。 在天文学 中,研究地球内部结构对于了解地球的运动、 起源和演化,探讨其它行星的结构,以至于整 个太阳系起源和演化问题,都具有十分重要 的意义。 地球 圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地 球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大 气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈可 进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外 核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和 地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球 外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位 于地面以下平均深度约150公里处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈,目前主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。
大气圈 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界,在2000 ~ 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下,土壤和某些岩石中也会有少量空气,它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克,相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征,在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。
水圈 水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等,它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球,可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋,它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为1.66×1024克,约为地球总质量的3600分之一,其中海洋水质量约为陆地(包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏,那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合,组成地表的流体系统。
生物圈 由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物,是指有生命的物体,包括植物、动物和微生物。据估计,现有生存的植物约有40万种,动物约有110多万种,微生物至少有10多万种。据统计,在地质历史上曾生存过的生物约有5-10亿种之多,然而,在地球漫长的演化过程中,绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部,构成了地球上一个独特的圈层,称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。
岩石圈 对于地球岩石圈,除表面形态外,是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成,从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面(莫霍面),一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一,平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系,因此,岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多,而大洋盆地约占海底总面积的45%,其平均水深为4000~5000米,大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中,其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此,整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成,对它们的研究,构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的“全球构造学”理论。 软流圈 在距地球表面以下约100公里的上地幔中,有一个明显的地震波的低速层,这是由古登堡在1926年最早提出的,称之为软流圈,它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面,它位于约60公里深度以下;在大陆地区,它位于约120公里深度以下,平均深度约位于60~250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在,将地球外圈与地球内圈区别开来了。
地幔圈 地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面(称为莫霍面)之外,在软流圈之下,直至地球内部约2900公里深度的界面处,属于地幔圈。由于地球外核为液态,在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的,所以也称为古登堡面,它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔(33~410公里深度的B层,410~1000公里深度的C层,也称过渡带层)、下地幔的D′层(1000~2700公里深度)和下地幔的D″层(2700~2900公里深度)组成。地球物理的研究表明,D″层存在强烈的横向不均匀性,其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟,它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层,而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。 外核液体圈 地幔圈之下就是所谓的外核液体圈,它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的,其中2900至4980公里深度称为E层,完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层,它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。
固体内核圈 地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了,它位于5120至6371公里地心处,又称为G层。根据对地震波速的探测与研究,证明G层为固体结构。地球内层不是均质的,平均地球密度为5.515克/厘米3,而地球岩石圈的密度仅为2.6~3.0克/厘米3。由此,地球内部的密度必定要大得多,并随深度的增加,密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计,在100公里深度处温度为1300°C,300公里处为2000°C,在地幔圈与外核液态圈边界处,约为4000°C,地心处温度为 5500 ~ 6000°C。
人类航空发展史 1901-1910年 人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型。 同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1.8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。
人类航空发展史 1911-1920年 1919年,美国马萨诸塞州性情孤僻的罗伯特·戈达德用复杂的计算说明,登月火箭是可以制造出来的。“戈达德”这个名字在美洲大陆很快传为笑柄。戈达德在姨妈的农场里深居简出,并于1926年3月16日成功地点燃了历史上第一支液体驱动火箭。
人类航空发展史 1921-1930年 1923年,研究凡尔纳的专家兼物理学家海尔曼·奥伯特发表了一本长达92页、公式连篇的小册子。他想使这本名为《奔向太空的火箭》的小册子成为宇航的初级课本。 奥伯特指出,火箭也可以在真空中飞行,而且速度比逸出的驱动气体要快,“在一定条件下会出现一种效率特别高的飞行器,它能轻而易举地飞抵另一个陌生的天体”。他画出一张包括太空导弹的宇航站的草图。似乎很自然,这个宇航幻想家也已考虑建造一个太空镜。奥伯特的文章激起了宇航的巨大兴趣。当时人类似乎只有一个愿望——离开地球。
人类航空发展史 1931-1940年 1932年,年轻的苏联成立了第一个宇航组织。该组织不久后便成为红军的一个分支机构,因为在火星上建立共产主义之前,工程师要研制军用导弹,以维护地球上的秩序。1929-1930年度在德国取得很大成功的一部影片叫《月亮夫人》。奥伯特曾作为科学顾问参加了该片的拍摄。观众中坐着一位名为布劳恩的高年级学生和内贝尔、维利·莱和克劳斯·里德尔先生。他们联合组成了“宇航协会”,过着僧侣般严格自律的生活。不久后,他们在柏林的赖尼肯多夫“火箭发射地”试验喷气式火箭,并计算出飞往火星的抛物线。陆军武器局的两位工程师瓦尔特·多恩贝格尔和卡尔·贝克尔装扮成老百姓参加了该协会。从1934年起,火箭研究工作在德国成为机密。
人类航空发展史 1941-1950年 1942年10月3日,“A4”号导弹成功地进行了第一次发射。此后的V2导弹弹身上画上了传说中的“月亮夫人”。它飞到了90公里的高度。“Aggregat 4”号导弹是个“原始细胞”,由此生长出了两个超级大国的导弹和宇宙空间计划。这些计划给本世纪剩余的日子打上了烙印,为人类的自我毁灭提供了可能。 佩讷明德基地表明,这样高度综合的导弹技术需要一定的管理和财政支持,这只能由国家来提供——也就是由军方来承担。布劳恩后来解释说,他参加纳粹党、并于1940年成为党卫军冲锋队小队长是为了能够继续发展导弹计划。
对能工巧匠来说,佩讷明德是个天堂。最优秀的工程师云集此地,能够立即把他们的图纸转化为成品。这里有风洞和实验室,并研制出第一枚巡航导弹、第一个电子模拟计算器,完善了陀螺仪控制技术、无线通讯和精密水泵。 1944年9月8日,当第一枚“报复性武器”V2导弹击中伦敦时,佩讷明德人捧着香槟碰杯。在战争末期,总共6000枚V2导弹中大约有一半被发射到安特卫普、伦敦、马斯特里赫特和其它城市。估计V2导弹使12685人丧命,其中三分之二为平民。在希特勒死后两天,这些工程师决定向美国人投诚。
人类航空发展史 1951-1960年 50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说:“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。 加利福尼亚的兰德军事研究所专家认为,第一个发射人造卫星的国家将“在军事和科学方面都成为领袖国家”。这就是美国对塔斯社于1957年10月4日报道苏联成功发射人造卫星一号——第一颗进入环绕地球轨道运行的卫星——感到震惊的原因。美国当时还在忙于改建“红石地地短程战术导弹”,以便能从土耳其向苏联发射核弹头。美国的卫星计划也还在制定之中。现在,第一颗人造地球卫星是在为世界共产主义服务。氢弹之父爱德华·特勒说,美国输掉了这场“比珍珠港更重要的战役”。直到里根总统任命他为“星球大战计划”的顾问,他的心情才恢复了平静。 围绕争夺太空优势的竞争进入了重要关头。坐落于哈萨克斯坦草原上的拜科努尔航天中心的技术人员竭尽所能使美国同行心灰意冷。1957年,他们把一条名为“莱伊卡”的母狗送上了绕地球运行的轨道;而在美国卡纳维拉尔角“先锋”号从一米半的高度坠落到发射台爆炸。
人类航空发展史 1961-1970年 1961年,加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝。 1961年5月25日,肯尼迪说,“在60年代结束之前要把人送上月球,并让他安全返回地球”。把星条旗插到这块无生命的石头星球上的计划将花费250亿美元。国会批准了这项计划,同时批准部署1000枚“民兵地地洲际战略导弹”和656枚“北极星中远程战略潜艇核导弹”。登月竞争就此展开。在“阿波罗”计划达到高潮时,共有50万人参与了这个行动。为了节省时间,美国航天局把起飞试验的次数限制到了最低点。“双子星座”号载人飞船试验了对接技术和控制技术;“徘徊者”号和“月球轨道器”号在月球表面寻找适合着陆的地点。“阿波罗8”号成功地围绕月球飞行。宇航员在1968年圣诞节向人类奉送了《创世纪》中的诗句。1969年7月20日,“阿波罗11”号幸运地在月球上降落,这成为本世纪第一次通过电视对全球转播的事件。
人类航空发展史 1971-1980年 苏联工程师在登月竞赛失利之后,把精力集中于装配载人空间站。苏联的第一代空间站为“礼炮”号,是世界上最早建立的轨道空间站。1971年第一个空间站“礼炮1”号被送入轨道,在返航途中压力阀提前打开,导致3名宇航员丧生。之后,苏联“礼炮-2”号、“礼炮-3”号、“礼炮-4”号和“礼炮-5”号5个空间站。它们每个的重量约19吨,长16米,只有一个对接口,可与“联盟”号载人飞船对接。在此类空间站上,宇航员连续停留最长的时间为63天。
人类航空发展史 1981-1990年 1981年4月第一架航天飞机“哥伦比亚”号起飞,全美国都为之骄傲。美国航天局向国会兜售这项计划时称,它是可以重复使用的“太空航天飞机”,能节省费用,但该计划的实际花费达到了天文数字——100亿美元。此后,美国的航天飞机频繁起飞,完成了不少太空任务,比如卫星发射、太空实验等等。而苏联在1988年11月15日才在拜科努尔航天中心成功地发射了第一架航天飞机“暴风雪(buran)”号,而且这架航天飞机还是在无人驾驶状态下升空的。美国的航天飞机在1986年遭受了重大挫折。当年1月28日上午,美国航天飞机“挑战者”号从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的发射架上升空,73秒种后突然爆炸,价值12亿美元的航天飞机被炸成碎片坠入大西洋,机长斯科比、美籍日本人鬼冢等7名机组人员全部遇难。
人类航空发展史 1991-2000年 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程。 1993年克林顿政府提出,将“自由”号空间站计划由美国独自建造改为国际合作建设,把美国在航天领域内的对手俄罗斯拉进来,再联合日本、欧洲航天局及加拿大作为伙伴共同筹建。美国吸引俄罗斯参加国际空间站的建设可谓老谋深算,既可以利用俄罗斯现成的硬件及载人航天技术和经验,降低空间站的成本,又可以防止俄罗斯航天技术的扩散,可谓“一箭双雕”。 而继承了苏联航天科技成果的俄罗斯则由于国内政局动荡,经济困难,已无力独自开展大规模的航天活动,所以也乐意与美国联手建造空间站。这样,两个冷战时期的宿敌决定携手起来共建国际空间站。经过5年准备,空间站于1998年底正式“开工”兴建。
国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成。这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力;第二阶段从1998年11月开始:俄罗斯使用“质子-K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住;第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人。
国际空间站预计将在2004年建成,完工后由6个实验舱(美国一个、欧洲航天局一个、俄罗斯三个)、一个居住舱、两个连接舱、服务系统及运输系统等组成,是一个长88米,重约430吨的庞然大物,站上居住舱容积为1200平方米。 美、俄等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类:照此下去,征服太空不是梦。
中国载人航天工程指挥部负责人10月10日宣布,我国将于10月15日至17日择机进行首次载人航天飞行。 我国航天事业起步于二十世纪五六十年代。1970年4月24日,第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功,我国成为世界上第五个发射卫星的国家。1975年11月26日,首颗返回式卫星发射成功,3天后顺利返回,我国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。30多年来,我国共研制发射了15种类型、51颗人造地球卫星,成功率达90%以上,初步形成了4个卫星系列——返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列和“实践”科学探测与技术试验卫星系列,“资源”地球资源卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列也即将形成。1992年,我国载人飞船正式列入国家计划进行研制,这项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。“神舟”号飞船载人航天工程由“神舟”号载人飞船系统、“长征”运载火箭系统、酒泉卫星发射中心飞船发射场系统、飞船测控与通信系统、航天员系统、科学研究和技术试验系统等组成,是我国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程。
1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星发射成功,使中国成为世界上第五个能独立发射卫星的国家。
1975年11月26日,我国首颗返回式卫星发射成功。这是参观者在西安卫星测控中心参观我国第一颗返回式卫星。图中左边的锅形物就是返回舱。
1979年, “远望”1号航天测量船建成并投入使用,我国成为世界上第4个拥有远洋航天测量船的国家。图为在海上执行测量任务的远洋航天测量船“远望”1号。
这是酒泉卫星发射中心的航天纪念塔。1958年开始建设的这个发射中心地处戈壁大漠深处,是中国第一个卫星发射场,也是中国规模最大的航天发射中心。
这是酒泉卫星发射中心的航天纪念塔。
酒泉卫星发射中心航天员公寓。
这是酒泉卫星发射中心的的火箭发射塔架。
这是酒泉卫星发射中心的垂直总装测试厂房。
中国首枚人造地球卫星东方红1号
1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星从酒泉卫星发射中心升空,在太空昼夜不停地向全球播放“东方红”乐曲和遥测信号,向全世界宣布中国已进入宇宙空间。
从“神舟”一号到“神舟”四号
我国首次载人航天大回放:非凡21小时
神舟飞船飞行程序组图
从“神舟”一号到“神舟”四号 “神舟”一号飞船于1999年11月20日在酒泉卫星发射中心发射升空,飞船返回舱于次日在内蒙古自治区中部地区成功着陆。这次发射,首次采用了在技术厂房对飞船、火箭联合体垂直总装与测试,整体垂直运输至发射场,进行远距离测试发射控制的新模式。我国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。 “神舟”二号飞船于2001年1月10日在酒泉卫星发射中心发射升空,在轨飞行7天后成功返回地面。这是我国第一艘正样无人飞船。飞船上进行了微重力环境下的空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验,各种仪器设备性能稳定,工作正常,取得了大量数据。与“神舟”一号试验飞船相比,“神舟”二号飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,飞船技术状态与载人飞船基本一致。 “神舟”三号飞船于2002年3月25日发射。飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人,能够定量模拟航天员呼吸和血液循环的重要生理活动参数。“神舟”三号轨道舱在太空留轨运行180多天,成功进行了一系列空间科学实验。 “神舟”四号飞船于2002年12月30日成功发射,在完成预定空间科学和技术实验任务后,于1月5日在内蒙古中部地区准确着陆。这艘飞船除没有载人外,技术状态与载人飞船完全一致。飞行中,先后进行了对地观测、材料科学、生命科学实验及空间天文和空间环境探测等。
2003年10月14日,党的十六届三中全会刚刚闭幕,中共中央总书记胡锦涛就乘专机,于当晚19点50分抵达甘肃酒泉鼎新机场。这时离我国首次载人航天工程,神舟五号的发射时间还有13个小时。 在沉沉的夜色中,酒泉卫星发射中心迎来新的一天。 10月15日,对于执行神舟五号发射任务的工作人员说,这一天是从凌晨1点开始的。 再过8个小时,举世瞩目的神舟五号飞船就将发射。为了这一刻,他们已经度过了不知道多少不眠之夜。 5点20分,国家主席胡锦涛不顾疲劳亲自来到被称作问天阁的航天员公寓,为即将出发的航天员杨利伟送行。 5点28分,杨利伟在首飞梯队的另外两名航天员翟志刚,聂海胜的陪同下,向首次载人航天工程总指挥李继耐请示出征。
这时候首次载人航天工程各系统总指挥,总设计师也已经到达酒泉发射现场。 6点15分杨利伟进入由中国人自己研制的神舟五号飞船,开始例行的一系列检查。 进入飞船后不久,载人航天工程各系统负责人郑重的在发射任务责任书上写下自己的名字。 酒泉卫星发射中心,这个世界上第三大发射场此刻已经为神舟五号发射做好了一切准备。 6点39分,在北京航天员杨利伟的家中,他8岁的儿子杨宁康刚刚起床,再过一会,他就要和妈妈还有爷爷奶奶一起去北京指控中心观看神舟五号的发射。 7点钟,当杨利伟的家人来到北京指挥中心的时候,北京的各系统工作人员也都已到位。
1、准备就绪 2、火箭发射 3、程序转弯 4、抛逃逸塔5、抛助推器 6、整流罩分离 7、船箭分离 8、展开帆板
9、测控站对 10、按预定 11、飞船接受 12、飞船调姿1 飞船监控 轨道飞行 发射信息13、飞船调姿2 14、轨道仓 15、推进仓 16、进入黑障 ~ 返回仓分离 返回仓分离 区
17、出黑障区 18、拉出引导伞 19、拉出减速伞 20、拉出主伞 21、抛防热板 22、缓冲发动机工作 23、发射信标 24、现场回收
杨利伟,男,汉族,辽宁绥中县人,中共党员,大学文化。1965年6月出生,1983年6月入伍,1988年9月入党,现为中国人民解放军航天员大队三级航天员,正团职,中校军衔,1992年、1994年两次荣立三等功。 杨利伟1987年毕业于空军第八飞行学院,历任空军航空兵某师飞行员、中队长,曾飞过歼击机、强击机等机型,安全飞行1350小时,被评为一级飞行员,1996年起参加航天员选拔,1998年1月正式成为我国首批航天员。经过5年多的训练,他完成了基础理论、航天环境适应性、专业技术等8大类几十个科目的训练任务,以优异的成绩通过航天员专业技术综合考核,光荣地被选拔为我国首次载人航天飞行首飞梯队成员。
课间活动请同学们注意安全
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