专题 3
人类对太空的探索
前苏联发射的第一颗人造卫星——“卫星1号”。该卫星的直径约56厘米,重约82千克。
太空探索的历程
1、1957年10月,前苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上天空。
太空探索的历程
1、1957年10月,前苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上天空。
2、1959年,前苏联发射成功“月球”3号,第一次拍摄了人类从未见过的月球背面的照片。
1959年,俄罗斯月球探测器首次拍摄到月球背面,即所谓的总是背着地球的一面的情况。
3、1961年4月21日,前苏联宇航员加加林乘座“东方”号宇宙飞船用108分钟绕地球飞行一周,成为第一个飞出地球的人。
1961年4月21日人类首次邀游太空
进入太空的第一人-加加林
4、1969年至1972年,美国的“阿波罗”号登月计划先后6次将12名航天员送上月球。阿姆斯特朗在月球上留下了人类第一个足迹。
美国阿波罗登月飞船
阿波罗登月飞船释放登月舱
阿姆斯特朗:“我的一小步,人类的一大步”
5、1971年,前苏
联发射了世界上
第一个试验性载
人空间站----“礼
炮一号”。
礼炮1号空间站由轨道舱,服务舱和对接舱组成,呈不规则的圆柱形,总长约12.5米,最大直径4米,总重约18.5吨。它在约200多千米高的轨道上运行,站上装有各种试验设备,照像摄影设备和科学实验设备。容积100立方米,可住6名宇航员。礼炮1号空间站在太空运行6个月,相继与联盟10号,联盟11号两艘飞船对接组成轨道联合体,每艘飞船各载3名宇航员,共在空间站上停留26天。礼炮1号完成使命后于同年10月11日在太平洋上空坠毁。
俄罗斯“和平”
号空间站
俄罗斯“和平”号空间站是当时世界上重量最大、载人最多、寿命最长、技术最先进、在轨工作时间最长的空间站。(1986年---2001年、绕地球飞行近8万圈、接待12个国家的135名宇航员)
6、1973年,美国发射了大型载人航天站“天空实验室”。
美国的“天空实验室”空间站
7、1981年,美国生产的世界第一架航天飞机试航成功。
航天飞机
9、1997年7月4日,美国“探路者”飞船顺利在火星上着陆。
降落在火星上的探测器
10、2003年10月15日9点至16日6点,中国“神州”五号飞船首次栽人航天飞行获得圆满成功。
杨利伟在太空遨游21小时后安全返回。
中国太空第一人杨利伟
11、2005年10月12日至17日,中国“神州”六号飞船实现多人多天飞行。
我国航天员的太空摄影作品展出
我国航天员的太空摄影作品展出
我国航天员的太空摄影作品展出
这是费俊龙拍摄的作品,照片中的褐色部分是位于我国塔里木盆地中心的塔克拉玛干沙漠。
这是杨利伟拍摄的作品,他说这是他看到的地球最美的画面。
神州六号拍摄的地球照片
这是聂海胜拍摄的作品,他说,在太空拍照很不容易,得用胳膊支在某个固定物上来支撑身体。
费俊龙拍摄的神六飞船的太阳能帆板。
12、2006年1月,美国的冥王星探测飞船“新地平线”号发射升空,并将于2015—2017年抵达冥王星。
它将标志人类完成对太阳系内所有行星的初步探测。据悉,冥王星探测器将是人类发射的最高速飞行器。
国际空间站建成后的外观
国际空间站是建造中的新一代空间站。它由美国和俄罗斯牵头,联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。空间站从1994年开始分多个步骤建设安装,至2006年全部建成。建成后空间站将长110米,宽88米,质量超过400吨,将是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体。可供6至7名宇航员同时在轨工作。
联合国开发署公布的一份研究报告指出,全球每年用于开发太空的投资极高,这笔钱足以让世界上每个人都避免挨饿并享受到医疗服务和自来水。
美国每年在太空探索方面的耗资不低于1000亿美元,如此数量的资金足以帮助发展中国家所有失学儿童重返校园。除美国外,俄罗斯在太空方面的投资也高达960亿美元,国际空间站的建成也需要600亿美元的资金……
开发太空图什么?
太空开发的意义
1、环境资源
利用高真空、强辐射和失重等地面实验难以模拟的物理条件,可以在卫星上进行各种科学实验。
目前,正在使用的人造卫星有200多个,其中一些用于全球的广播电视以及通信,受益者占世界人口的三分之二以上。此外,在太空中还可进行一些地球上难以进行的重要科学实验,使人类从太空中获得财富和资源。
由于太空中几乎没有重力,没有空气和水分,在这个特殊的环境中,各种比重不同的物体可以在一起“和平共处”,几乎没有地面上的对流、沉淀和流体静压力等现象,可以生长出地面上得不到的晶格缺陷少、组分均匀、结构完整和性能优良的晶体材料,因此,在飞船上进行空间材料科学实验,对于获取高质量的晶体材料,了解晶体材料生长过程中重力对流等因素对晶体品质的影响,指导地面批量生产具有重要意义。
太空育种
在太空中进行育种试验,目前已经取得了初步成果。在太空培育的水稻种子,不仅穗长、粒大,而且生长期平均缩短了10天,其中蛋白质增加了20%;经过太空“脱胎换骨”的青椒种,长势旺盛,高产优质,抗病能力强,其维生素含量较地面品种提高20%;经受太空“点化”的小麦良种,其基因、品质、性态都产生了很大变异,已培育成功矮杆、抗倒伏、成熟早的优良后代;接受太空“包装”的大豆、西红柿等作物种子,在地面种植后,颗粒大、色泽鲜、产量高,成为超凡脱俗的佼佼者。
科学家算了一笔细账,经过太空“旅行”的粮食种子回到地面后,再经过选育繁殖,可在1亿亩土地上进行推广种植,按每亩增产15%的保守计算,就增产40亿千克粮食,够2000万人吃一年。
由于在高真空、宇宙高能离子辐射等条件下,种子产生变异。而这些种子经过地面培育后,可以筛选出高产优质抗病力强的种子,而太空花则长得更为鲜艳。
蚕卵、鸡蛋、茶叶:
遨游太空5天回到地面之后,鸡蛋孵出小鸡,蚕卵孵成蚕,“太空鸡”“太空蚕”就诞生了。还有10克云南普洱茶也成为“神六”乘客,研究茶叶进入太空会不会产生变异。
中国首批太空实验育种动物诞生
乌鸡是一种营养价值很高的补品,又有极高的经济价值。随飞船上天的还有一盒乌鸡蛋,它的主人是中科院研究生院和中国农业大学。试验的目的是研究空间环境对胚胎生长发育遗传变异的影响,试图从中选出优良的新品种,这些在太空中处于休眠状态的鸡蛋,返回地面后再孵化,他们本来是准备空间孵化装置的,处于搭载重量的考虑,就没有实现,不然的话,飞船落地后,也许你就可以看到一群欢蹦乱跳的乌鸡从舱内爬出来。
太空制药
由于高空和失重,太空也可成为理想的“制药厂”,我国的神舟飞船就曾进行紫杉醇生物菌种搭载试验。紫杉醇是世界公认的抗癌药物,目前主要从红豆杉树皮中提取,每2000棵红豆杉可提取1千克,而红豆杉是世界濒危的珍稀保护物种。传统的提取方法不仅耗费大量的珍稀植物红豆杉,也使得每千克紫杉醇成品价格高达500万美元。如果将来试验成功,就会使这种药物的价格大大降低,给更多的癌症患者带来福音。随着航天生物技术蓬勃发展,将会有更多的防治癌症、肝病、糖尿病,肺气肿、突发性心梗等疑难杂症的药物进行太空搭载试验。
在“神舟”飞船中进行的空间生物学研究,是我国航天领域首次多物种、多种生物综合性生物学研究。飞船上将携带石刁柏,圆红萝卜,蛋白核小球藻,鱼星藻,螺旋藻,果蝇,心肌组织小型动物龟,灵芝大肠杆菌,大鼠心肌细胞、胚胎、腿部肌肉等植物、动物、水生生物、微生物、细胞和细胞组织的空间通用生物培养箱,真可谓是一个进军太空的“生物军团”。
图为太空实验中呈
螺旋式生长的苔藓
太空冶炼
冶金专家早就期望能把两种性质完全不同的金属如铝和钨,熔炼成高性能的合金,但却从未如愿。航天技术的发展,为解决这个难题提供了条件——把这两种金属拿到太空去冶炼。由于那里高真空和失重的特殊环境,使得在地球上“很不听话”的液态小钨球在铝液中非常彻底地熔解,就像白糖溶解在热水中一样,成功地炼出了“亲密无间”的新型铝钨合金。
科学家还在空间站或航天飞机上建立了专门的生产车间,成功地生产出了各种合金、半导体、光学玻璃、陶瓷和超纯蛋白等工业材料。砷化镓是目前用途最广的半导体材料,又是制造集成电路最理想的材料,每千克价值达100万美元,美国一家公司一年内就在太空生产了40克优质砷化镓。
1、环境资源
太空开发的意义
2、空间资源
宇宙空间极其辽阔,人类可以利用人造卫星
观测地球、收集各种地球信息等。也可在月
球或其他星球上建立可供人类生活的大型太
空城。
太空城里生活着十几万人。人们吃、喝、用的生活必需品从地球上运来吗?那就太牛了!其实太空城完全能自给自足。人们在那里种植粮食和蔬菜,饲养牲畜,开设工厂,空气和废水都回收处理循环使用。太空城像地球一样,是一个自我封闭的生态系统,唯一的依靠就是太阳。
太空城
这是一座圆筒形的城
市,长32千米,直径6.4
千米,可以住十几万人;
从城市的一头走到另一
头,得花个六七小时。它
是全封闭的,生活环境和
地球完全一样。太空城里
具有跟地球相同的重力作
用,要不然生活在那里的人和物都会因为失重飘荡在空中,上不着天下不着地了。
1、环境资源
3、太阳能资源
在围绕地球的轨道上设置太阳能动力站,把太阳能最大限度地变成动能,然后输送到地球上。
太空开发的意义
2、空间资源
太空发电
人们利用半导体的光电效应,研究出一种硅太阳能电池,当阳光照到这种电池板上,就能产生电流。太空有丰富的阳光资源,把它装在卫星上就能不停地发电,并能连续工作7年。
如今科学家已制造出1颗小型太空发电卫星,这颗卫星在赤道上空的轨道上运行,输出功率为1万千瓦。科学家还设想要建设更大的空间太阳能电站,它是重量高达万吨以上的巨大同步卫星,将在距地表3.6万公里的轨道上,展开几十平方公里的太阳能电池列阵向着太阳,把产生的电流转换成微波能量发射回地面。据估计,一颗这样的卫星可为一座现代化工业城市供电。
3、太阳能资源
1、环境资源
4、矿产资源
月岩中含有地壳里的全部化学元素和约60种矿藏(地壳内的矿物约有3000种),并且富含地球上所稀缺的核燃料氦-3。
太空开发的意义
2、空间资源
月球岩石的分析资料和科学研究表明,月海表面实际上是由类似地球玄武岩的岩石组成的,月海在31亿年前充满了熔融的岩浆,那时的月海确实是“海”,但不是由水构成的海,而是炽热的“岩浆海”。
月球岩石:上图月海玄武岩,下图克里普岩