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第4节 星际航行和空间技术
第一章 宇宙的起源和演化
华师大版九年级下册
人造卫星、载人航天飞船和空间站等航天器的发明已经使星际航行成为现实。
发展空间技术和开发空间资源不但能使我们深入探索宇宙的奥秘，还会给人类生活带来美好的前景。
离开地球，飞向星空，2003年10月15日我国“神舟5号”载人航天飞船冲天而起，实现了中华民族梦寐以求的夙愿。
“神舟5号”发射成功
我国首位宇航员 杨利伟
一、星际航行和航天器
1、人类对星际航行的渴望：
自古以来人类就向往着能自由地飞离地球，在宇宙空间遨游或者到别的星球去做客。但是，要离开地球去进行星际航行却是很困难的事。
第一个障碍：地球引力
保证星际
航行的安全
避免受到星际空间致命辐射的袭击
保证星际旅行中人类生存所必需的供给
所有航天器需解决
载人航天器需解决
我们离开地球要解决哪些问题？
第一宇宙速度：
使物体围绕地球运转而不掉下来的速度，数值为7.9km/s
小资料：第一、第二和第三宇宙速度
第二宇宙速度：
使物体脱离地球而成为太阳系内行星的速度，数值为11.2km/s
第三宇宙速度：
使物体离开太阳系而去的速度，数值为16.7km/s
多大的速度才能冲出地球？
第一宇宙速度：使物体围绕地球运转而不掉下来的速度，数值为7.9 km/s。
第二宇宙速度：使物体脱离地球而成为太阳系内行星的速度，数值为11.2 km/s。
第三宇宙速度：使物体离开太阳系而去的速度，数值为16.7 km/s。
所以，人类要绕地球飞行或登月，必须
达到第一宇宙速度（已成功）；
若人类想到达火星等太阳系的行星上去旅
行，则必须达到第二宇宙速度（已成功）。
若人类要离开太阳系去到更远的星球，
则非第三宇宙速度不可。
第一、第二和第三宇宙速度（km/s）
（1）20世纪50年代，人类终于迈开了星际航行的第一步。
1957年10月4日，苏联成功地发射了第一颗人造卫星，为人类的航天史揭开了光辉的一页。
（2）继苏联之后，美国、法国、日本和中国等国都先后发射了自己的人造卫星，航天器的种类也很快增加。
（3）我国于1970年4月24日，中国第一颗人造卫星“东方红1号”发射成功，向世人展示了中华民族的强大国力。
2、人类星际航行的历程：
第一个进入太空的地球人：加加林
3、航天器
目前，航天器基本上可分为无人航天器和载人航天器两大类。
无人航天器有人造卫星、无人航天飞船、空间探测器等；
载人航天器有载人航天飞船和空间站等。
此外，还有把各种航天器送入空间的运载火箭。
（注：运载火箭不是航天器，只是航天器的推送装置。）
人造卫星(无人)
航天飞船(无人/载人)
空间探测器(无人)
空间站(载人)
人造卫星是空间科学技术的结晶。自第一颗
人造卫星发射成功至今，在地球的上空已经先后
由数千颗人造卫星围绕地球运转过。人造卫星是
发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。
（1）人造卫星的主要功能是依靠它的高位置优势
对地面进行观测或作为微波通信的中继站。
（2）因此，按照使用功能的不同，人造卫星
可分成通信类卫星和对地观测类卫星两大类。
例如，各种通信卫星、电视转播卫星和导航
定位卫星都属于通信类卫星；气象卫星、资源卫星
和海洋卫星等都属于对地观测类卫星。
3.1、人造卫星
通信类卫星
对地观测类卫星
人造卫星是无人航天器，载人的人造卫星就成为载人航天飞船。
载人航天飞船和人造卫星不同之处：
①载人航天飞船必须具有应急营救、返回和生命保障系统。
②载人航天飞船的技术指标和制造技术要求都远比人造卫星高。
3.2、载人航天飞船
空间站是长期围绕地球运行的空间基地，它既能作为空间科学技术的研究室和试验站，又能作为人类飞向月球和其他行星的中间站。
3.3、空间站
空间站
运载火箭：由多级火箭组成的航天运输工具。是在导弹的基础上发展的，一般由2～4级组成。每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。要发射的卫星被安装在末级火箭里。
用途：把人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。
我国目前较先进的是长征5号系列运载火箭。
4、多级运载火箭
我们如何让各种航天器达到第一宇宙速度？
人类航天技术的发展
回顾中国航天的发展历程
中国首次载人航天飞行
2005年10月12日，发射了“神舟6号”载人航天飞船。
2008年9月25日，成功地发射了“神舟7号”飞船，于27日航天员首次完成空间行走。
2011年9月29日，中国成功发射“天宫1号”，它是中国首个目标飞行器和空间实验室。
2011年11月3日，“神舟8号”与“天宫1号”成功实现空间交汇对接。
2012年6月8日，载有三位航天员的“神舟9号”与“天宫1号”自动对接成功。
2021年6月17日，神舟十二号与空间站成功对接，中国人首次进入自己的空间站。
2023年5月26日，搭载神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速将会对接。
2023年12月14日，长征二号F运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器。
2023年12月15日21时41分，长征五号运载火箭成功将遥感四十一号卫星送入预定轨道。
中国航天史上的一些重要事件
二、空间资源和空间开发
1、空间资源
航天器的高位置及宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射等都是非常有用的空间资源。
2、空间开发
（1）高位置；
①可以用来作为微波通信的中继站；
②可以放置空间太阳能电站向地球输送电能；
③可以“登高望远”对地球表面的活动进行监测和了解地球表面的资源分布、海洋活动、气象变化等状况。
（2）利用高真空、高洁净、微重力、超低温可以制造或生产出地球上无法制造的高纯度、高均匀的晶体和药片，生产出新型的合金。
碳化硅晶片
光学KDP晶体
在空间高洁净和微重力的条件下，半导体材料有着更均匀的成分和渗透物的分布，甚至可获得无尺寸限制的晶体。
小资料：在空间生产半导体晶体
太空茄子：
果大、色美、味甜，富含维生素C和糖分。
太空椒：果大色艳，籽少肉厚，维生素c、铜铁等微量元素含量都比原来高。
（3）利用宇宙空间强辐射诱发物体的基因突变，可以进行作物品种的改良等。
（4）此外，月球和其他行星上的稀有金属也是可为人类利用的资源。
月壳由多种主要元素组成，包括：铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。铬、镍、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源。月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。
阅读P25小资料：了解探路者号
好奇号
探路者号
从“探路者号”到“好奇号”
勇气号
机遇号
凤凰号
第一个登上月球的人：阿姆斯特朗
我国“嫦娥一号”月球探测器
2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。
2007年10月24日，成功地发射了“嫦娥一号”月球探测卫星。
2013年12月14日，“嫦娥三号”在月面软着陆。
2018年5月21日，“嫦娥四号”中继星“鹊桥号”成功发射。
2018年12月8日，“嫦娥四号”探测器在西昌卫星发射中心成功发射。
2019年1月3日，“嫦娥四号”成功着陆在月球背面预选着陆区。
阅读P25小资料：中国探月工程与“嫦娥四号”
