天宫一号与宇宙飞行.ppt

,天宫一号与神舟八号太空之吻,今年下半年我国载人航天工程不同凡响，甩出了两个大手笔：（1）9月29日21:1600在酒泉卫星发射中心用长征2F型火箭成功地发射了“天宫一号”；（2）11月1日5:4807同样在酒泉卫星发射中心用长征2F/G型遥八火箭胜利地发射了“神舟八号”。而且是“零窗口”发射。为此，举国欢腾，于世触目！,“天宫一号”与“神舟八号”是什么东东？他们到太空中去干吗？宇宙飞行的历史、现状与未来又是如何？,天宫一号胜利升空天宫一号在太空中,天宫一号的英姿,待发射的神舟八号,神舟八号的英姿,一、天宫一号与神舟八号是什么东东？,1、天宫一号与神舟八号都是宇宙飞船作宇宙飞行的飞行器目前有两种：（1）宇宙飞船宇宙飞船是一种靠火箭发送的载人航天器。它比人造卫星复杂得多，它一般由返回舱、轨道舱、推进舱、对接舱组成，登陆飞船还配有登陆舱。世界上第一艘载人飞船是前苏联于1961年4月12日发射的，飞船上乘坐的航天员加加林成为世界上第一位太空人。,宇宙飞船相对空间比较小，只能一次性飞行，返回地球的只是其中的返回舱，它必须依靠火箭发射升空；但是宇宙飞船制造成本相对较低，安全系数相对较高。我国经过反复研究论证，决定采用宇宙飞船作为飞行器。,（2）航天飞机航天飞机是一种具有动力装置可以重复使用，往返于地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的航天器，它为人类自由进出宇宙空间提供了很好的工具。航天飞机既能像火箭那样垂直发射，把卫星或飞船送上轨道，又能像飞机或滑翔机一样，在完成航天运输之后，方便地下滑并水平地着陆地面。,航天飞机可以为轨道上的空间站轮换宇航员和运送物质，也可以对航天器进行检查维修，为航天器添加推进剂等。现在的航天飞机兼有火箭、飞船、飞机的多种功能，用途广泛；但是技术要求很高，制造成本也高，而且安全系数相对较差。,世界上第一架航天飞机是美国于1981年4月发射的“哥伦比亚”号航天飞机。不幸的是，这架航天飞机于2003年2月1日在返航途中发生故障而焚毁，机上7名宇航员全部遇难。前苏联也曾发射过“暴风雪号”航天飞机。,美国的哥伦比亚号,前苏联“暴风雪号”航天飞机,2、“天宫一号”是“目标飞行器”，“神舟八号”是“追踪飞行器”,先发射的“天宫一号”是后发射的“神舟八号”追踪的“目标”。“神舟八号”经过漫长的追踪，发现了目标“天宫一号”后，逐步接近，经过五次变轨，四次刹车最后与“天宫一号”交会对接，两者成为刚性的组合体。两年内，“天宫一号”还要与“神舟九号”（载人？）、“神舟十号”（载人）交会对接。,交会对接是一项复杂的尖端技术天宫一号与神舟号对接的难点：,天宫一号与神舟号都是重量达8吨的庞然大物，时速都高达28440公里，对接技术要求：相对速度不能超过0.2米/秒，横向偏差不超过18厘米，而对接口的直径仅区区0.8米！,天宫一号与神舟八号交会对接示意图,交会对接是一项太空的“高风险作业”,在国外载人航天活动早期，航天器间的空间交会对接过程中，经常发生故障与事故。1997年俄罗斯的两个航天器还发生过一次重大事故，“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站相撞，致使“和平”号空间站上的“光谱”号舱被迫关闭，部分氧气泄漏，动力系统也受损。,但是，交会对接又是一项太空作业中必不可少的技术。它用于大型空间设施的建造、运行与维修；用于为长期在轨运行的空间设施提供物资补给、人员运输和空间救援；用于登月等航天任务。,“天宫一号”与“神舟八号”已经顺利地完成了交会对接！,2011年11月3日凌晨1点36分在轨运行30圈的“神舟八号”飞船和在轨运行541圈的“天宫一号目标飞行器，在距离地面高度为343公里的轨道上经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤成功实施交会对接，实现两航天器刚性连接，形成组合体。完成了我国首次“太空之吻”！组合体飞行由目标飞行器负责控制，飞船目前处于停靠状态。,目前，组合体设备工作正常，各项在轨试验进展顺利。计划组合体运行12天后择机分离，之后第二次交会对接，组合体再运行2天，两飞船再度分离，计划到11月17日晚“神舟八号”的返回舱返回地面。当然，两飞船的分离本身也是一项相当复杂的技术，同样存在着高风险。,天宫一号与神舟八号交会对接,“天宫一号”与“神舟八号”各扮演什么角色?“天宫一号”相当于一个“旅馆”，供航天员生活、科研的场所；“神舟八号”则是一艘运载工具，专门为“旅馆”运送“旅客”航天员与“货物”仪器设备与航天员需用的食物、水等,“天宫一号”的优势,与美、俄早期交会对接试验相比，我们专门研制的“天宫一号”目标飞行器，可支持多次交会对接，减少发射次数，并按我国后续的空间实验室要求设计，可在完成交会对接任务的同时，验证空间站部分关键技术，还可同时开展空间科学实验和技术试验。相比之下，在技术、经济等方面更具优势。,（3）天宫一号又是个简易的空间实验室,可以进行一些相关的科学实验:1）环境的检测；2）空间技术实验；3）医学工程实验；4）再生生命保障实验（空间站内空气、水等的循环使用）而“神舟八号”也带有我国与德国合作太空科学实验的仪器设备。,二、天宫一号的任务,1、天宫一号目标飞行器作为交会对接的目标，与神舟八号、神舟九号与神舟十号飞船配合完成空间的交会对接任务。2、实现飞船和天宫一号目标飞行器对接完成后的组合体的控制和管理。神舟八号和天宫一号实现空中的交会对接后，两个飞行器合成一个飞行器，要实现能源、信息、热环境、姿态、轨道控制等的整体控制和管理。,3、实现航天员的在轨驻留，为航天员在组合体内工作生活提供基本条件。4、进行空间技术试验，为未来空间站的建造进行先期的技术验证。,三、天宫一号是怎样的“蜗居”？（1）结构,长约9米、最大直径3.35米、重量约8吨，采用两舱结构，分别是实验舱和资源舱。实验舱可容纳3名航天员生活，航天员活动的有效空间为15立方米。资源舱则包括发动机和电源装置等，外部安置太阳翼，用于提供轨道与姿态控制、电力能源供应、热控环控。天宫一号目标飞行器将使用折叠式的5片太阳能电池板，这是中国中低轨道航天器最复杂的太阳翼设计。,（2）人性化的设计,实验舱内的照明、睡眠区、空气成分都有良好的控制。舱内还有健身器材，主要用于航天员的下肢功能，针对失重状态下血液上涌给身体带来的不适，配备了“下体负压桶”还有用彩色变换，为航天员营造天地之间的氛围：地板-深赭色（有“地”的稳重感，舱顶灰白色（有“天”的轻盈感）由于舱内空间毕竟有限，所以采用设备“隐藏设计”,2019/12/14,29,可编辑,三、天宫一号上的苏州“身影”,1、苏州半导体总厂光电三分厂为天宫一号制造了四种器件：光耦合器（控制系统）红外发光管（记录仪）光敏三极管（记录仪）LED显示器件（信号指示）2、东菱振动试验仪器有限公司为天宫一号的部件进行振动与声振试验,3、高新区科技城的中国兵器工业集团第214所苏州研发中心参与了“神舟八号”两种混合集成电路的研制。这两套设备一个负责太阳能帆板的姿态控制；另一个则负责“神舟八号”与“天宫一号”的对接,四、我国的载人航天工程,三部曲之一载人航天飞行（1999-2005）神舟1号到载人的神舟5号（杨利伟）、神舟6号（费俊龙与聂海胜）,实现了载人飞船把航天员安全地送上天又安全地返回地面，这是第一步的发展战略；,三部曲之二出舱活动与交会对接（2008-2016）神舟7号翟志刚的舱外太空行走到天宫号系列与追踪飞行器（神舟号系列）的交接，建立天宫二号天宫三号空间实验室；,三部曲之三建立中国的空间站（2020）计划在2020年，建立我国首个基本型的空间站（约85吨）。现在服役的“国际空间站”（450吨）将于2020年退役。,费俊龙与聂海胜出神舟六号返回舱,神舟七号飞船中的翟志刚出舱并挥动五星红旗,五、空间开发的意义与前景,1、浩瀚的太空有着丰富的资源已探知月球上有着蕴藏量非常可观的铁、硅、钛与氦等资源，尤其是氦，它是核聚变发电重要的原料；,2、在太空存在着特殊的环境,太空中存在着微重力、高真空、高位置、极端温度和无菌等特殊环境条件，可以加工制造地面上难以得到的材料、药物，进行各种科学实验；空间站也是研究长期航天飞行对人的生理和心理影响的极好场所，是研究航天飞行对人的生理和心理影响的极好场所；是研究航天环境对生物的生长和遗传影响的实验室；是开发和利用太空的重要基地。,中国空间站的设想图,“和平号”空间站中快乐的宇航员,六、地面测控技术为了保证航天器在轨道上正常工作，地面必须依靠所建立的测控系统对航天器进行遥测、遥控、跟踪和通信。为此，除了航天器上应载有测控设备之外，还必须在地面建立测控（包括通信）系统。地面测控系统由测控中心与分布在全球各地的测控台、站及测试船组成。这些台、站和船上通配备有精密跟踪雷达、光学跟踪望远镜、多普勒测速器、遥测解调器、,遥控发射机、电子计算机与通讯设备等。,航天地面测控中心航天地面接收站,航天海上测控船,七、人类宇宙飞行的回眸,1、“嫦娥奔月”的美丽传说后羿射日，后羿与嫦娥，王母娘娘与长生不老药，无耻蓬蒙，嫦娥奔月，后羿设案遥祭2、“万户”飞天之举最先奔月的实践者是我国古代的一个叫“万户”的木匠出身的官吏，他期望利用风筝与土火箭把自己送上月球。最后以失败告终。失败的原因何在？就是地球强大的引力场。,嫦娥奔月,万户飞天示意图,三个宇宙速度,万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”3、第一颗人造卫星是前苏联于1957年10月4日发射的PS-1号人造地球卫星，揭开了人类向太空进军的序幕,中国的第一颗人造卫星是于1970年4月24日发射的“东方红一号”卫星。,4、中国第一颗人造卫星,“嫦娥一号”是中国自主研制、发射的第一个月球探测器。以中国古代神话人物嫦娥命名。,5、世界航天第一人,世界上第一艘载人飞船是前苏联于1961年4月12日发射的“东方1号”飞船。飞船连同火箭总长7.35米，重4725千克。飞船在绕地球飞行一圈，历时1小时48分钟后成功回收。飞船上乘坐的宇航员加加林成为世界上第一位宇航员,6、中国航天第一人,我国于2003年10月15日9:00成功发射了“神舟五号”载人飞船，杨利伟成为中国航天第一人。,7、世界第一个空间站,前苏联是首先发射载人空间站的国家