历史-高中一年级-太空探险

1、第6课 太空探险一、教学目标茫茫宇宙，浩瀚太空，千百年来引发了人类的无限遐思，给我们留下了许多美妙的传说，中国古代的“嫦娥奔月”的神话就是这种美好愿望的体现。然而，从远古对太空的幻想到真正进入太空，人类“飞天梦”的实现经历了漫长岁月。开始人们只能使用火箭来发射较轻的各种人造卫星，随着航天技术的飞速发展，才一步步把各种空间探测器、载人飞船、航天飞机直至轨道空间站的庞大部件送上太空，或飞向月球和太阳系中其它行星伙伴。1、知识与技能通过对课文内容的概括，识记（1）现代物理学和天文学是人类飞向太空的科学基础，现代火箭为人类架起通向宇宙的天梯。（2）苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星，中国发射了“东

2、方红”一号人造卫星，以及人造卫星的分类。（3）苏联加加林是进入太空第一人，美国阿姆斯特朗和奥尔德林成为登上月球的第一批人类使者及中国“神舟”五号顺利升空。（4）揭开火星生命之迷是火星探测的强大动因，苏联“火星”1号拉开了人类远征火星的序幕。2、能力与方法通过提取教材和教师讲授中显性、隐性的有效信息，培养学生依据史料，从具体史实出发，推导出相关结论，完成从“史实”到“史识”的学习过程。（1）通过对近现代自然科学、天文学等相关学科理论与实践以及各种物质条件的讲解，让同学们理解人类进入太空必须要具备相关的科学、技术、物质等条件，这是人类不断发展、完善自我的结果。（2）通过对人类所面临困境和月球资源描

3、述，分析、整理、归纳人类开发月球的原因。（3）通过对相关太空探测资料的收集、整理和归纳，理解人类探测太空的目的。3、情感、态度与价值通过对人造卫星、探测月球、卫星的讲解，认识人类走出长期以来生活的地球，走向更为广阔的时空，这是在人类科学技术发展、生产力发达、政治和平的前提下所进行的，同时又促进了前者的进一步发展，树立地球是个大家庭的观念，营造谐和、奋进的良好氛围。二、教材分析本课导言本课导言讲述的是中国明朝飞向太空的梦想与实践，但由于缺乏必要的条件和科学理论的支持而失败，但这并没有减少人们对浩瀚太空的遐想，人类不断地开始探询太空的奥秘。由此而引出宇宙探险。子目内容人造卫星。第一段大字阐述了人类

4、太空探险的科学基础和技术条件。第二段阐述了世界上第一颗人造卫星及中国“东方红”一号人造卫星发射成功的意义。第三段具体阐述了人造卫星的分类极其用途。本目教学重点苏联人造地球卫星发射的结果。这是人类几千年来不断探索、追求的结果，标志着人类太空时代的开始。同时，拉开了美、苏太空竞赛的序幕，并成为两国军备竞赛升级的重要导火索。教学难点是人类进入太空探险所必须的条件。人类诞生之初，认为地球是不动的，且所有的天体都在地球周围旋转。随着社会的发展、科学的进步，对自然的认识逐渐增多，科学家和探险者借助各种手段观察天体运行规律，对天体有了一个基本正确的认识。17世纪时人类已经为太空探险作了充分的准备。哥白尼用毕

5、生的精力研究了天空的自然规律，在他逝世前夕发表了天体运行论，提出了“日心说”。布鲁诺甚至还大胆地提出了宇宙无限的思想。意大利科学家伽利略随之以实际观察证明，刻卜勒则用数学方式表示出行星与卫星间按一定轨道运行，而牛顿的万有引力最终为人造卫星在地球外大气层活动，以及在太空中飞行提供了重要的理论。经过漫长的探索，人们找到了许多上天的工具，风筝、气球、飞机的出现，使人们上天的梦想变成了现实。现代火箭的实验成功，为人类架起通向宇宙的天梯。阿波罗登月。第一段大字阐述了人类开发月球的原因。第二段阐述了世界各主要国家登月的具体概括。本目教学重点和难点是人类开发月球的积极意义。开发月球是航天技术发展的必然趋势，

6、利用月球资源和在月球上建立长期人类活动基地是人类真正目的。同时，月球既是理想的科学研究和天文观测场所，还是飞向更远行星的中转站。火星探测。第一段大字阐述人类开始火星探测的原因及技术条件。第二段阐述了美苏两个主要国家火星探测概括。第三段阐述了人类探测火星的长远目标。本目教学重点和难点是人类探测火星的真正目的。随着社会的发展和人口的过度膨胀，环境污染、资源匮乏、土地减少等长期困扰人类的诸多难题日益突出，科学家开始把目光投向太空。人们通过探测月球和火星并建立实验基地，和人类生活、工作的“太空城”，并把它作为继续探索太阳系的中转站。历史事实：现代火箭的奠基人齐奥尔科夫斯基 齐奥尔科夫斯基是俄国的伟大科

7、学家，他一生致力于宇宙航空事业。他曾说过：“地球是人类的摇篮，但是，人类决不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天地和空间，人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。”他一生正是为不断探索新天地和新空间，小心翼翼地拼搏着。1857年，齐奥尔科夫斯基生于俄罗斯一个林业职员的家庭，9岁时，因害猩红热引起严重的并发症，使得他双耳失聪，从此失去了上学的权利。在母亲的耐心指导下，他仍在家里读书写字，后来母亲病故，使他变得沉默寡言、性格孤僻，整天沉浸在书本和幻想的天地中。16岁时，父亲对这个不幸的孩子说：“你快长大成人了，应该为将来作些准备。”齐奥尔科夫斯基回答说：“我要继续学习!”但是，

8、耳聋使得他无法走进正规大学深造，后来在莫斯科契尔特夫图书馆里自学。3年里他自学了高等数学、物理学、化学和天文学等。3年后，齐奥尔科夫斯基被父亲接回家，当上了家庭教师。一年以后，他又以优异的成绩通过考试，取得了中学教师的资格，被派到博罗夫斯克县城中学教数学。耳聋和性格孤僻，使他不喜欢交际，被人称为“怪老师”。他的这种性格，正好使他有更多时间和精力去研究自己确定的奋斗目标。1881年，他研究气体运动理论，并写成论文，寄到彼得堡的物理化学协会，可惜的是，他所研究的课题，早就有人研究过了，他的论文被退了回来；后来，他又给协会寄去一篇题为生物机体力学的论文，得到俄国著名生物学家谢切诺夫的好评，他因此被选

9、为物理化学协会的会员。1883年，他利用学校假期，写成外层空间的论文。在这篇文章中，他第一次提到宇宙飞船的运动必须利用喷气的原理，并画出第一张宇宙飞船的工作原理草图。他这样写道：“让我们假设一个装满压缩气体的大桶子，如果扭开桶子的一端的活门，那幺气流就会不断地从大桶中冲出，把气体质点推向空间，气体的弹性也同样不停地推动着大桶”。这个设想的大桶，正是现今飞船的粗糙模型。两年后，他又写出了气球理论和实践的科学论文，并应邀到莫斯科自然科学爱好者协会报告自己研究的成果。当他用低沉的声调讲述自己对金属飞艇的设计时，全场听众产生极大反响，一些著名的科学家如门捷列夫、斯图列托夫和儒柯夫斯基等，也对这位不幸的

10、年轻人表示了热情和支持，并试图帮助他在莫斯科找个合适的工作，以便他更好地从事研究。当他从莫斯科回来时，发现家中出事了：原来邻居失火，波及他家，大火把他的图书、工具、模型和手稿都化为灰烬。他到莫斯科工作的希望也破灭了。在双重打击下，他病倒了，然而，他的研究工作却没有中断。他说：“生活带给我很多不幸，我要用对事业的热情去战胜它。”他的设计又重新开始了，一边设计，一边制作全金属飞艇模型。他把设计手稿的第一部分和精心制作的飞艇模型寄给门捷列夫，门捷列夫仔细研究后，将它推荐给俄罗斯技术协会第七航空部门，但他的劳动成果却被沙俄统治者轻易地扼杀了。又一次沉重打击，又一次重新奋斗，齐奥尔科夫斯基又进行了飞机机

11、翼的动力学研究，并获得了很好的成就。1892年，齐奥尔科夫斯基被调到卡卢加省女子教会学校任物理教员。在那里，他遇到了几位知音，在大家的帮助下，他建造了俄国第一座实验风洞送风机。通过实验，他大胆预言：人类终将实现用翅膀飞行他的预言很快被证实。1903年，美国人莱特兄弟制成了世界上第一架载人飞机，并亲自驾驶自己制造的“飞鸟I”号飞上了蓝天。齐奥尔科夫斯基还认为，人类不但能像鸟一样在天空飞行，还能飞向太空。他说：人类不能永远生活在地球上，而应该在宇宙中自由飞行。他的预言，现在也已成为事实。在今天的人们看来，却并没什幺值得惊奇的，可是，在那时，他的这些话，被人们视为神话。由于他说了这些“神话”，所以一

12、些人说他是“怪人”、“神经病”、“疯子”。但他不计较，相信总有一天能把预言变成现实。为了说服更多的人，他用科学幻想小说的形式宣传自己的理想。他发表了在月球上和对地球和天空的幻想两部科幻小说，生动地描写人在小行星上怎样飞起来，宇宙空间站的温室里怎样长出了水灵灵的蔬菜。现在看来，他的科幻小说已经成为纪实性散文了。他的小说在当时也遭到了一些人的讽刺和打击。有一天，学校老师拿来一本新杂志，让齐奥尔科夫斯基看。杂志上登着一幅漫画：一个穿着破烂衣服的人，头顶地，脚朝天，倒立在飞行器上，腋下夹着许多大大小小的星球，下面写着“不久前出版了齐奥尔科夫斯基的在月球上和对地球和天空的幻想两本小册子，这位无名作者异想

13、天开，想访问月球了。无聊的文人，请你发发善心，不要让广大读者，尤其青少年读者们，把宝贵的时间浪费在你这些荒诞不经的幻想上去，希望你赶快从月球回到地球上来，把自己的灵感放到有用的地方。”教师还故意在旁边挖苦他，说：“真遗憾，同事们，谁也不知道咱们学校有这样一名伟大作家。过去传说他在课余从事科学研究，写科学论文。咳，原来他在杜撰骗人的故事！” 神学课老师瓦西里对他说：“你是教师，怎幺突然干起这种事来啦?太可耻了，我替你祈祷，上帝宽恕你的罪孽吧”。面对这些讥讽嘲笑，齐奥尔科夫斯基理直气壮的说：“可耻的是你们，而不是我！”“科学和历史将会证明你们是多幺愚昧和无知！”他排除各种干扰，继续从事自己的研究工

14、作。通过对气球和飞艇、飞机的研究，他断定坐气球和飞机是飞不出地球的。因为它们都需要空气的冲力，而地球上100公里以外，空气就非常稀薄，飞机和气球将无法飞行。1903年，他完成了利用火箭仪器研究宇宙空间的论文，首先提出火箭是人类飞出地球、奔向太空的交通工具。论文中还提出著名的火箭运动公式。在精确计算火箭飞出地球应具备的速度后，他指出：用火药推进的火箭不适合宇宙飞行，只有用液体燃料推进的火箭才能飞出地球。他还第一次提出在地球大气层外的空间内，火箭的方向控制方法。他从理论上系统地解决了人类奔向太空的种种难题，为现今的宇航奠定了基础，因而，人们称他是宇航之父。美苏进入太空的始端人类进入太空时代，应该从

15、第二次世界大战时期开始算起，二战期间研制的短程弹道导弹和原子武器导致了远程和大型火箭的发展，从而使人类长期以来梦寐以求的飞向太空的理想最终得以实现。纳粹德国的V2弹道火箭最先奠定了现代运载火箭的基础。V2火箭的飞行高度达到了80千米左右(大约相当于20世纪60年代美国有人驾驶的X15火箭飞机的飞行高度)，差不多已经超越了大气层的高度。二战以后不久，已经有可能利用V2火箭的技术来实现太空轨道飞行。1946年4月16日，美国开始使用V2和类似的火箭(现在归类于探空火箭)飞越大气层，用于军事目的和科学研究。苏联也于1947年10月27日开始飞向太空。两国都利用战后收罗纳粹德国的火箭科技人员及设备来加

16、速发展自己的火箭研制计划。美国后来最终把德国的科学家纳入自己的火箭研制机构，苏联则在学习和掌握了他们的技术和方法以后，把大部分俘虏的德国专家送回老家。在与美国竞相研制火箭技术的同时，在研制原子弹方面，苏联也同时和美国展开竞争。20世纪50年代初期，两国在成功地爆炸原子弹的基础上，进入研制氢弹的阶段。1952年，苏联也成功地爆炸了一颗氢弹，比美国只晚9个月。尽管苏联在研制核武器方面称得上是和美国并驾齐驱，但是在长距离投掷这些武器方面，却落后于美国。1951年，美国拥有B36远程轰炸机，并且已经开始研究“宇宙神”洲际弹道导弹(1CDM)，一旦战争爆发，它们都可以把核弹投上苏联的国土。苏联当时并没有

17、这种能力，而且怀疑自己是否有足够的防空能力来保护免受它们的攻击。鉴于在核进攻和防御两方面都无法和美国对抗，苏联决定跳过发展远程轰炸机这一步，直接研制洲际弹道导弹，使用太空飞行的投掷系统来和美国对抗。苏联发射第一颗人造地球卫星和美国的反应苏联SS6洲际弹道导弹的设计师科罗廖夫始终对太空飞行比洲际导弹更感兴趣。他在把火箭用于军事目的的同时，又对它进行改进，准备应用于太空飞行。1956年，他听到美国人准备在1957年发射小型“先锋”号卫星以后，向苏联政府提出，希望能批准抢在美国之前发射人造卫星。开始苏联政府没有同意，但科罗廖夫并没有放弃努力。1957年夏天，苏联政府终于批准这一计划，并且任命科罗廖夫

18、总负责。赫鲁晓夫认为，不论是用于军事目的，还是用于航天，火箭都是对西方进行宣传的有力工具。在军事上和美国进行对抗，也就确定了他的世界超级大国的地位。如果在航天科技方面超过其它国家，苏联就能够在政治上和经济上对第三世界和不结盟国家产生足够的影响。为了达到这个目的，1960年，赫鲁晓夫下令组建战略火箭部队，它的地位和苏联陆军、海军和空军一样，成为苏联一个新的军种。战略导弹部队负责苏联所有军用和民用火箭和导弹的研制和发射。它的技术力量来自苏联科学院。1956年，苏联宣布，她也将发射一颗人造地球卫星，作为向国际地球物理年的一个额外献礼。1957年，苏联甚至公布了卫星准备发射的无线电波频率，以便让全世界

19、的业余无线电爱好者在卫星从他们头上经过的时候，都能够收到卫星发送的无线电信号。当时，西方的公众和主要媒体都认为苏联发射卫星的可能性很小，苏联对此也保持沉默，没有公布任何关于发射卫星用的运载火箭和设施的消息。苏联第一次成功地进行SS6洲际弹道导弹试射是在1957年8月3日。第二次试射成功以后，科罗廖夫最后批准发射第一颗人造地球卫星“宇宙1”号。苏联成功地试射第一枚SS6以后4个月，美国也成功地试射了它的第一枚“宇宙神”洲际弹道导弹。除了它的推力比不上SS6外，美国在洲际弹道导弹和航天能力方面并没有比苏联落后多少。苏联本来打算发射第一颗人造地球卫星去研究太空环境和地球，以全面超过美国“国际地球物理

20、年”卫星的试验计划，但这颗卫星的研制工作时间比原计划拖延。考虑到美国的“先锋”号卫星发射在即，为了抢在美国人前面，苏联决定用结构比较简单的“宇宙1”号球面卫星来取代原来计划发射的、技术上要复杂得多的卫星(这颗卫星后来于1958年5月15日发射，编号为“宇宙3”号)。1957年10月4日，苏联成功发射“宇宙1”号人造地球卫星，成为全世界第一个能够发射地球卫星，也是第一个能够进入太空的国家。1957年11月2日，苏联又发射了第二颗卫星“宇宙2”号。这颗卫星在某些方面比第一颗更具有科学价值。“宇宙1”号重836千克，大约是美国当时计划发射的第一颗“先锋”号卫星的10倍。“宇宙2”号的增压舱中装有一条

21、用来进行试验的狗，它的名字叫莱卡。增压舱加上运载火箭最后一级的重量一共有6500千克。可见，在苏美两国开始进行宇宙空间竞争的时候，苏联在发射飞行器的重量方面，已经大大地超过美国，处于领先地位。“宇宙2”号的成功发射，表明苏联有能力发射有相当重量的人造卫星和核弹头，也表明了她想把生物体，包括人类送上地球轨道。1951年以来，苏联发射的探空火箭就已经进行了携带生物体的试验。到1960年9月止，共有超过29次的飞行携带过几十只动物飞抵96473千米的高空，远远超越了地球大气层(见表11)。这些飞行试验的生命支持系统和生物对太空飞行的反应结果，可以直接应用于载人太空飞行的计划。正像人们所预料的那样，苏

22、联在莱卡的轨道飞行试验以后，开始着手一系列把人送上太空的计划。赫鲁晓夫希望这些计划和人造卫星一样，能够给苏联在全世界带来巨大的政治影响。事实确实也是如此，美国公众开始关心太空竞争这一课题，这明显地在美国国会19571958年的听证会上反映出来。政治家们开始慢慢地体会到空间竞争的重要性。赫鲁晓夫在成功地发射了第一颗地球卫星以后，不失时机地大力发展苏联的洲际弹道导弹和运载火箭。他宣称，要大量地生产弹道导弹。这些成果和决定都刺激了美国人的自尊心，也把他们推上了公开地和苏联展开空间竞争的舞台。苏联第一和第二颗人造卫星升空，对西方国家的公众产生了巨大的冲击力，苏联的形象频频亮相于西方的报纸和宣传工具。相

23、对而言，对西方国家的官方并没有产生那幺大的影响。在大众舆论的压力下，美国政府方面发展航天技术的规划才慢慢地建立起来。1958年10月8日，美国航空航天局在原来的国家航空咨询委员会的基础上组建。然而，开始的时候美国航空航天局并没有什幺明确的目的。在苏联发射第一颗卫星以后的一年多时间里，美国在航天方面好象没有什幺大的动作。到1958年底，美国总统和国会批准把宇航员送上太空的计划以后，为了和苏联相竞争，美国在太空科技方面的投入开始增加。在抢先把第一个宇航员送上太空的竞争中，苏联已经走在美国的前面好几个月，看来在这一轮竞争中，美国也难于有所作为。在航空航天局建立以前，美国已经建立了在军事方面发展航天技

24、术的规划，并且取得了一定的成就。把军用航天和民用航天计划分开，也是促使美国建立航空航天局的目的之一。美国政府当时也希望苏联或者美国发射的科学研究卫星能扫除军用卫星在太空自由飞行的障碍，担心军用卫星从苏联领土的上空飞过时，会引起苏联的抗议，导致领空的主张会扩大到太空。这也是吸取了1960年5月1日，一架U2间谍飞机从苏联领空飞过被击落，引起苏联强烈抗议的教训。20世纪50年代，美国间谍部门就极力主张发展间谍卫星技术，以取代U2间谍飞机，以便肆无忌惮地对其它国家进行侦察活动。起码从1956年开始，美国空军就致力于发展对地面进行拍照侦察的“发现”号系列间谍卫星，以及用于发射这些间谍卫星的“雷神阿金纳

25、”运载火箭。1959年第一次发射的“发现”号卫星，是当时美国发射的最早也是最重的卫星之一，但美国公开发行的报纸都没有详细地进行报道。当时美国报纸报道得比较多的是“探险者”号、“先锋者”号和“斯科尔”号卫星，这些卫星的规模都比不上苏联当时发射的卫星。“斯科尔”号卫星的飞行几乎是苏联“宇宙2”号卫星的翻版，它的“宇宙神”运载火箭主体重2000千克，卫星的无线电发射机重150千克，卫星的用途和苏联的相似。但相比之下，在卫星的重量方面，美国明显地落后于苏联。在这以后，两国的航天活动逐渐从不载人的空间探测转向把宇航员送上太空。两个大国又开始新的一轮竞争。月球探测月球是地球的天然卫星，也是离地球最近的天体

26、，在人类的心目中占有特殊的位置。航天时代以前，人们只能在地面用肉眼、望远镜和雷达等手段对月球进行探测。近40万千米之遥，自然难以真切，何况月球总是用同一面对着地球，月球背面的情况始终对人类隐藏着。航天技术不仅使人们可以飞近月球进行探测，而且可以观察月球背面的情况和在月球登陆进行实地考察。早在1959年1月2日，苏联率先向月球发射了“月球1”号探测器，两天后距6000千米飞过月球。接着，“月球2”号于这年9月14日与月球相撞，10月7日，“月球3”号绕到月球背后，第一次拍摄了月球背面的照片。到1976年8月，苏联共发射24个“月球”号和6个“探测器”号月球探测器，有的绕月球飞行，有的在月球上着陆

27、，有的还携带月球车，由地面人员遥控指挥，在月面上行驶进行探测，有的还钻取月球土壤样品带回地球，进行分析化验，获得了许多的探测成果。美国从1961年8月到1968年1月，先后实施了“徘徊者”、“勘探者”和“月球轨道飞行器”3个无人探月计划，共发射成功14个探测器，主要是为“阿波罗”计划载人登月飞船着陆服务，如弄清月面的基本情况，选择登陆地点等。1969年7月20日“阿波罗11” 号飞船首次在月面着陆，阿姆斯特朗和奥尔德林成为登上月球的第一批人类的使者。到1972年12月，先后有6批12名航天员登上月球，对着陆地点附近的月面情况进行了实地探测，并将近400千克月球土壤和岩石样品带回地球。在70和8

28、0年代，月球探测经过一段时期的停歇。进入90年代后，日、美和欧洲航天局又重新启动月球探测活动。如日本于1990年3月19日发射一颗名叫“缪斯A”的科学卫星，它在绕地球飞行的过程中，每当飞过月球时，借用月球的引力提高飞行速度，增大其运行轨道的椭圆度，以便更接近月球，然后向月球施放了一颗篮球大小的探测器，名叫“羽衣”，绕月球飞行进行了探测。1994年1月25日，美国发射“克莱门坦1号”探测器，绕月球飞行近3个月，用它的探测资料，绘制了完整的月面图，发现月球两极可能有水冰存在。1998年1月6日，美国发射“月球勘探者”号探测器，首次绕月球南北极飞行，计划先在96千米高的轨道上对月球探测一年，每2小时

29、对月面观测一遍，最后半年将高度降至10千米进行探测。头3个月的探测就获得重大探测成果，发现月球的南北两极有冰冻水。初步估算，如将这些冰冻水融化，可形成水深11米，面积10平方千米的湖泊，可供2000人使用100多年。在月球上发现水，是促使人类重返月球的兴奋剂。有了水，就解除了在月球上建立永久性住人基地的最大障碍。在机器人对月面进一步探测后，开发月球的时机就将到来了。开发月球开发月球是航天技术发展的必然趋势。月球既是理想的科学研究和天文观测场所，又是富有资源和能源的工业基地，还是宇宙航行的中转站。月球上没有大气风化和人类活动的破坏，保留了较多的本来面目，这些是了解地球的远古状态、研究太阳系起源和

30、演变的有利条件。月球上的高真空环境，没有有机物污染，对生命科学实验研究非常有利。月球直接承受太阳宇宙辐射，没有大气、磁场和振动影响，重力波强度只有地球的1/101/9。这些是探测中微子、引力波，进行带电粒子加速和高速碰撞实验研究、核聚变实验研究等的有利条件。 月球上没有大气带来的各种影响，自转速度小，重力只有地球的1/6，地震也很微小，没有尘埃污染，有漫长的黑夜和极低的温度，在月球背面更没有人造光源和无线电波的干扰。这些都是有利的天文观测条件。月球土壤中有丰富的硅、铝、铁、钙以及钛、锰、镁、铬等元素的氧化物，有地球上稀有的“清洁”核燃料氦-3，在月面上可直接利用太阳的辐射热获得熔炼矿砂的高温，

31、太阳能发电的效率也比地球上高得多。这些都是建设工业基地的有利条件。开发月球，必须解决水、空气、食物、重力适应和辐射防护5个基本问题。探测器已在月球两极发现水，将来还可提取月土中的氧，与氢合成水，以补充天然水量的不足。为减少水的使用量，美国科学家提出用硫作为工业用水的代用品，因为月球火山岩中的纯净硫，具有许多与水相似的特性。提取月土中的氧，再释放氮，可造成空气。有了水和空气，可以种植植物、饲养动物，解决食物问题。重力适应问题可通过实验来解决，如果人能在月球重力下正常生活，则无须再想办法。辐射防护问题可用覆盖月球砂石层来解决。还有一种轻型材料气凝胶，它不仅可以防辐射，而且还可以隔热，其效果是普通隔

32、热材料的12倍，气凝胶也可就地取材，用月土中的硅制造。万事开头难，科学家们为首先在月球上站住脚提出了许多建立前哨站的设想。美国科学家的一种设想，首批登月人员可用载人登月舱作临时宿舍，然后将带去的呈折迭状的球形月面居住室充气展开，并用信道与登月舱临时宿舍连通，在另一侧则安装一个出入口，再在居住室上覆盖3米厚的月球砂石，以便保温和阻隔宇宙线辐射。最后将室内空间分隔成多层多间，存入空气、食物、水，安装好电源、通信、空调设备，一个前哨站建成了。日本科学家的一种设想是，先将机器人和能源、通信设备用火箭送上月球，由机器人平整场地并安装太阳能和核能电站，以及通信设备。再用火箭将土木作业车和圆筒型电热器等遥控

33、作业设备送上月球，用土木作业车在平整过的场地上挖出一条深5米、宽10米的沟槽，将直径4米的圆筒型电热器放人沟槽正中，再用月面上的氧化硅砂石填塞空隙，直到电热器上覆盖有4米厚的砂石为止。然后向电热器通电加热，待紧靠电热器外表的砂石熔化后，再切断电源，熔化的氧化硅砂石冷却后凝固成坚实的玻璃内壁。抽出电热器，即是一个圆形窑洞。在洞内安装好电源、通信、空调等设备，装好门窗，存入空气、食物和水，就可等待进驻前哨站的人员来居住了。月球前哨站建成后，不断扩大规模，发展工农业生产，逐步建成为永久性住人基地。 在基地飞船维修站，生产液氧、甲烷等为过往宇宙飞船添加燃料，并提供维修保养服务。这样，月球基地又成了宇宙

34、航行的中转站。开发火星火星上的自然条件，比月球更接近地球。火星有坚固的表面，有大气和四季交替变化，昼夜长度几乎与地球上一样，有磁场，重力达地球的38，夏季赤道带的温度在20摄氏度以上，冰冻的地表下可能有液态水存在。因此，有些科学家提出，是先去月球还是先去火星的问题。火星上也有丰富的硅、铁、镁、钙、铝、硫、氯、钛和钾的氧化物，以及铷、锶、钇、锆等稀有元素，火星或许应是开发宇宙天体的首选目标。当然，火星与地球虽然有许多相似的特征，但并不适合人类居住，火星大气密度只有地球的1，而且主要成分是二氧化碳，几乎没有氧气。开发火星，同样要解决前述5个基本问题。科学家已提出过改造火星环境的宏伟设想。在围绕火星

35、的轨道上设置大型反射镜，向火星反射阳光，以提高火星表面的温度。在火星上建工厂，生产能产生温室效应和阻隔紫外线的气体，首先使酵母和细菌之类的简单生命能更好地生存和繁殖，它们同时可以放出氧气。随着大气浓度和氧含量的增加，以及温度的升高，复杂生命也能存活和发展。在温度升高后，两极和表面的冰就融化成水。厚密的大气还解决了辐射防护问题。这样就可以种植植物和饲养动物。至此，人类生存的5个基本问题已解决了4个，剩下的重力适应问题就不是难题了。 实现这个宏伟设想，是一个漫长的过程，未来的火星开发，会像开发月球一样，首先在火星上建立前哨站，然后扩建为初级住人基地，再逐渐发展为永久性的住人基地。在火星基地建设起来

36、后，地球和火星之间的交通会变得繁忙起来。如果让载着人员和物资的巨大飞船在地球和火星之间来回飞行，那是非常不经济的，因为起飞时的加速和降落时的减速，都需要消耗大量燃料。加之大部分航程为真空，飞船通过地球和火星大气层的那些复杂而昂贵的设备，不仅无用武之地，而且成为累赘。为此，科学家们设想了更经济的分段接力式的交通模式。分段接力式交通模式的设备，包括绕太阳作惯性飞行的巡天飞船，其轨道与地球轨道和火星轨道相交；绕地球飞行的地球航天港，地一月引力平衡点上的自由点航天港，绕火星飞行的火星航天港；在巡天飞船和各航天港之间担任转运任务的转运飞船；以及火星登陆器和航天飞机等。从地球去火星的人员和物资，先由航天飞

37、机载运到地球航天港，在那里上转运飞船，飞至自由点航天港，添加燃料后继续飞行，与巡天飞船相会后停靠在巡天飞船上，在巡天飞船与火星航天港会合后，人员和物资再上转运飞船，飞至火星航天港，在那里换乘火星着陆器到火星。返回地球的程序与此相反。巡天飞船在自由点航天港和火星航天港之间的漫长航程中，可将载人座舱分成两部分，用缆绳对称地系在巡天飞船的两侧并绕巡天飞船旋转，调整缆绳的长度或旋转速度，在靠近地球时产生1g的人工重力，然后逐渐减小，到靠近火星航天港时减至0.38g。如果实验证明人可以在火星重力场中安然无恙地生活，这种办法不仅可以使人旅途舒适，而且可以使人逐渐适应火星的重力。这种交通模式，还可让转运飞船

38、利用地球和火星大气刹车减速，以便降落在地球航天港和火星航天港上。上升的转运飞船也可利用系缆的动平衡原理，利用下降转运飞船来升高轨道，去与巡天飞船会合。火星的两颗卫星离火星很近，而且质量小，便于航天器与它们会合和对接，其上可能有水、氮和碳氢化合物。可把它们建设成为天然的火星航天港。如此等等，可节省大量开支。开发宇宙在地球上，土地、沙漠、海洋、大气、砂石、草木，无一不可以利用。开发宇宙，更有着无比广泛的内容，从太阳系外行星、卫星和广阔宇宙空间的开发，到恒星、类星体和黑洞的巨大能量的利用，其前景之光明，现今是无法完全说清楚的。但我们已经可以看到一丝旭日的曙光。根据恒星诞生的机理，在单星周围应该会有行

39、星形成。按单星数量占所有恒星数量1/5计算，在银河系就有百亿个以上恒星周围有行星。但在90年代以前，对太阳系外行星的了解还是一片空白。这是因为它们距地球太遥远，它们自身不发光，而又离所属恒星太近，被淹没在所属恒星的巨大光芒和各种辐射之中。从1992年开始，科学家们已在飞马座第5l号星、室女座第70号星和大熊座第47号星等恒星周围间接发现有行星存在，“哈勃”号太空望远镜还捕获到第一张太阳系外行星的图像。如果那里没有外星人，而又适合生命发展或经改造后适合生命发展，它们及其卫星都将是未来宇宙开发和移民的对象。宇宙中的天体都蕴藏着巨大的能量。像太阳这样中等大小的恒星，其内部的氢聚变反应可维持100多亿

40、年。太阳44亿分之一的辐射热，就足以使地球人类繁衍生息和万物生机勃勃；比太阳大6倍以上的恒星死亡时发生的超新星爆发，所释放的能量是太阳能量的100亿倍；磁力星发出的强烈震波，它在一秒钟内发出的辐射能，比太阳一年发出的辐射能还多；类星体向外释放的能量，可达银河系的几百万倍；而黑洞所蕴含的能量则更大；据认为，现在宇宙中的可见物体的质量只有宇宙总质量的1/10，如能找到9/10的暗物质，那该是多大的一笔财富；还有，物质与反物质相遇湮灭会产生巨大的能量，为铀原子核裂变能量的10倍，有一种理论认为，宇宙在大爆炸中诞生时，粒子和反粒子是成对产生的，那幺，由反粒子形成的反物质在哪里?如果能找到宇宙中的反物质

41、，那是永远用之不尽的能源。宇宙空间虽然是高度真空，仍然散布着氢原子。同时，宇宙空间的高度真空和极低温度等也是一种资源。还有，宇宙中蕴藏着无所不在的引力场、电磁场和基本粒子场的场能。目前，人造地球卫星等航天器，已在利用太空中的高真空、强辐射、高低温和轨道微重力等资源来为人类服务。这还只是极其微小的太空资源开发，将来宇宙飞船可利用巨大的氢收集器，收集宇宙空间的氢原子作为动力燃料。一些科学家还设想利用宇宙中的引力场、电磁场等场能进行宇宙航行。科学家还设想利用黑洞作为一种终极性的望远镜的透镜，用以探测宇宙的大小和观察遥远的星系和类星体。爱因斯坦曾预言，天体的强大引力可产生透镜效应。遥远星系发出的光，在

42、经过一个引力强大的天体时，光线会发生弯曲，也可得到加强。这样，在发出光线的星系和中间那个引力强大天体正前方的观察者，就可以观察到后面那个星系的4个影像(爱因斯坦十字)或环状影像(爱因斯坦环)。这种“引力透镜效应”已被“哈勃”号太空望远镜所证实。中间那个天体的引力越大，引力透镜效应越强。因此，利用黑洞的强大引力可形成终极性的望远镜，观察那些十分遥远的光线暗弱的星系。同时，由黑洞形成望远镜的几率越高，说明黑洞越多，从而可以获得宇宙大小的资料。一些科学家还设想在旋转黑洞周围建设城市，利用它的巨大能量来维持城市的运转。办法是将城市垃圾投入黑洞的贮能区，垃圾在旋转中一分为二，一部分被吸人黑洞，另一部分则

43、带着巨大的能量返回，为城市的生活和发展提供能源。在黑洞周围建设城市，既可以处理垃圾，又可以获得能源，一举两得。 我们可以说，航天技术为人类开辟了永恒的发展之路。2、文献资料释读“地球是人类的摇篮，但是，人类决不会永远躺在这个摇篮里。”齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基是俄国的伟大科学家，他一生致力于宇宙航空事业。他曾说过：“地球是人类的摇篮，但是，人类决不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天地和空间，人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。”他一生正是为不断探索新天地和新空间，小心翼翼地拼搏着。3、图片史料说明人类历史上第一颗人造地球卫星。选自颜其德、温家德、何剑峰编天地万象科学

44、丛书宇宙探奇，上海教育出版社、法国巴亚出版社2002年1月，第58页。重83.5千克，带有4根杆状天线，形如章鱼。绕地球运行3个月，于1958年1月4日重返大气层烧为灰烬。第一次冒险登上月球的美国“阿波罗”11号宇航员。选自颜其德、温家德、何剑峰编天地万象科学丛书宇宙探奇，上海教育出版社、法国巴亚出版社2002年1月，第60页。阿姆斯特朗（左）和奥尔德林（右），科林斯（中）当时驾驶着指挥舱在轨道上绕月飞行，等待他俩归来。1973年印制的纪念苏联宇航员尤里加加林太空飞行的招贴画。选自英罗杰布里奇曼编着，祈阿红等译最伟大的发明与发现，江苏上年儿童出版社2003年1月版，第224页。上面的字是196

45、1年4月12日苏联宇航日。美国“漫游者”火星车。选自颜其德、温家德、何剑峰编天地万象科学丛书宇宙探奇，上海教育出版社、法国巴亚出版社2002年1月，第57页。1997年4月，美国“漫游者”火星车在火星表面成功着陆，并向地球发回数以千计的火星照片。“和平”号空间站系统。选自葛立德、谭凯家编着太空行客，解放军出版社2001年5月版。4、课堂训练释疑各抒己见：你觉得人类探索太空的原因有哪些？首先，在太空中，人类可以更好的认识我们的家园地球和其所在的宇宙环境。其次，人类探险太空，是为了创造美好的明天。5、学术动态简介火星上是否有生命？火星在地球外侧绕太阳运行，与地球的最近距离约7800万千米。这颗红色行星自古以来引起人们无限的遐想。19世纪中叶以后，“火星生命”之谜又牵动着人们的心。这是因为人们先后发现火星上一些地区有颜色变化；火星两极的白