大学生综合素养-理想在这里放飞 课件 第15、16章 国家工程；面向星空筑梦未来

理想，在这里放飞国家工程第十五章大学生综合素养01南水北调公元前2500年，古苏美尔人在广阔的美索不达米亚南部开掘沟渠，自底格里斯-幼发拉底河引水灌溉，由此创造出灿烂的“两河文明”，这被认为是世界上最早的调水工程；公元前2400年，古埃及人为引尼罗河水灌溉埃塞俄比亚高原南部，兴建了人类第一个跨流域调水工程，水渠从尼罗河三角洲地区延伸至干旱的西奈半岛北部的阿里什河谷，这项工程有利地促进了埃及文明的发展与繁荣。一、人类的伟大实践：跨流域调水（一）跨流域调水从未停歇为了满足人类供水、灌溉、发电、航运等需求，许多国家开始建设调水工程，其规模越来越大、结构越来越复杂、技术越来越先进。放眼世界各地的大型河流、湖泊等淡水资源，如尼罗河、亚马孙河、密西西比河、底格里斯-幼发拉底河、恒河等，都有着或大或小的调水工程。据统计，现今为止世界上已有40多个国家和地区建成了350余项调水工程，年调水规模合计超过了5000亿立方米。一、人类的伟大实践：跨流域调水（一）跨流域调水从未停歇我国水资源有着“南丰北缺、分布不均”的特点。据统计，在长江流域及其以南的地区，陆域国土面积只占全国的36.5%，但其水资源量却占据了全国的八成，而淮河流域及其以北地区，陆域国土面积占据了全国的63.5%，但其水资源仅占全国的两成。不仅如此，降水量年内年际分配不均导致连续丰水或枯水的问题也加剧了水资源分布的失衡。一、人类的伟大实践：跨流域调水（二）干涸的华北平原为了解决这一问题，人们寄希望于华北平原千里之外的长江，其多年平均径流量约9600亿立方米，是黄河、淮河、海河三河总径流量的近7倍。“南水北调”这一让长江之水北上的工程应运而生。一、人类的伟大实践：跨流域调水（二）干涸的华北平原2022年11月13日，南水北调东线一期工程启动了第十个跨年度全线调水，这也是南水北调东线工程通水以来调水量最多的一次，一江清水由此开启征程。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（一）东线：带着江水爬楼梯为了缓解我国北方地区的缺水状况，南水北调工程提上日程，其中东线工程作为重要组成部分是最早启动修建的。东线工程自江苏省扬州市调长江水，由此北上输送至苏北、华北、山东地区。东线工程全长1785千米，其起点为扬州三江口江都水利枢纽（如图15-1所示），长江之水从这里开始调取，并依托早前“江水北调”工程已形成的梯级，沿京杭大运河及附近现成的平行河道逐级输送，再将连接洪泽湖、骆马湖、南四湖（微山湖）、东平湖等沿途湖泊作为调蓄水库。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（一）东线：带着江水爬楼梯南水北调东线工程地势北高南低，从调水起点至黄河南岸高程逐渐依势增高近40米，这意味着南水无法通过自流引水北上，需要一种强劲的外力“逆向饮水”从实现“水往高处流”。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（一）东线：带着江水爬楼梯2005年9月，始建于1958年的丹江口大坝表层开始被拆除，并计划在此基础上重新浇筑一座新坝。历时近8年，丹江口大坝的改造工程才得以完成。经改造升级后，大坝加高14.6米，而水库面积则增加至1022平方千米，几乎与三峡库区的水面面积相当。更高、更厚的丹江口大坝使水位高程达到了170米，比中线工程的终点高100余米。这也让使得中线工程无须像东线工程一样，需要相当数量的泵站使江水逐级提升。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（二）中线：一江清水向北送更幸运的是，分隔长江和淮河流域的秦岭在河南方城县附近的连绵群山中还留出一道可供中线工程水渠穿行而过的“缝隙”，从而避免了挖掘数千米的穿山隧洞。尽管有种种优势，然而由于没有任何现成的河道可以利用，中线工程1432千米的睡到必须从零新建。中线干渠以开挖明渠为主，为了保证调水的水质不受沿途洪涝和污染的影响，大多采用“水上立交”的方式，逢山便挖、打洞，遇水架槽、穿洞，见路架槽、设桥等，南来之水如同“天河”蜿蜒北去。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（二）中线：一江清水向北送汉江水由丹江口大坝一路自流向北，黄河成为阻碍南水北去的天然屏障。为了解决这一问题，人们在河南省郑州市黄河上游约30千米处的河床底部，开凿了两条4250米长的隧道，，使北上的长江水通过两条穿黄隧洞与黄河立体交叉，俯冲而下，成功穿越万古黄河。二、天河筑梦：造福亿万人的南水北调（二）中线：一江清水向北送02西气东输回望1999年，彼时我国GDP仍保持着近8%的高速增长，为了支撑经济的迅猛发展，这一年我国消耗了多达13亿吨的煤炭，同时排放了1100万吨烟尘、1800万吨硫氧化物和1100万吨氮氧化物到空气中。高能源消耗带来了空气物，正是由于这样肆无忌惮的大规模排放，弥漫在空气中的污染物让当年全国超六成的城市空气质量无法达到国家空气质量二级标准，更有多个城市PM2.5爆表。一、能源之痛：为什么要发展天然气天然气是以甲烷为主的气体燃料，它在使用过程中（即燃烧过程中）主要产生二氧化碳和水，几乎不排放硫氧化物和烟尘。正是这样清洁又低碳的特性，使得天然气从各类化石能源中脱颖而出，成为世界能源结构中不可忽视的存在。历经近20年的发展，天然气在我国的消费占比也逐年攀升，截至2020年，我国天然气消费量高达3280亿立方米，这相当于58个太湖的水容量。一、能源之痛：为什么要发展天然气清洁又低碳的天然气，无疑是最合适的替代能源以浮游生物为主的生物遗骸在泥土下面被细菌分解，产生了一种叫作有机酸的东西，而这类有机酸随着雨水渗入地下，逐渐被埋在地下深处。随着时间的推移，经年累月的压缩与加热，有机酸开始转化成液态的石油和气态的天然气。这个转化的过程被称为“热解反应”，在这个过程中有机酸里的氢原子和碳原子被分离出来，最终形成了可燃气体。这种可燃气体的不断积累又形成了我们如今看到的天然气田。二、天然气的起源：哪里有天然气天然气的形成我国是天然气能源大国，天然气储备丰富。然而为我国的天然气多集中分布在广袤的西部地区，尤其是目前已探明的71%的天然气地质储量集中分布于西部众多的沉积盆地。西部地区地广人稀，能源消费需求小，反观东部地区经济发达、城镇化进度快、人口密集，对能源消费需求更大。这种能源供需的区域错配导致了我国东部地区天然气常年供应不足，而西部地区的天然气资源又无法得到充分利用，需求与资源之间的矛盾日益凸显，由此，一项横跨中国东西的能源输送工程应运而生。二、天然气的起源：哪里有天然气一线工程是西气东输工程的主体，它以新疆塔里木盆地库尔勒附近的轮南油田为主供气源，以长三角地区为主要目标市场，东西横贯9个省区，全长4200千米。这样一条长度超过4000千米的管道是我国自行设计、建设的第一条世界级天然气管道工程，创造了多个国内天然气管道的领先记录，更是开创了中国建设高压力大口径长距离天然气管道的先河。三、西气东输：如何运输天然气（一）一线：开创中国管道建设新里程三、西气东输：如何运输天然气（一）一线：开创中国管道建设新里程西气东输一线工程，集找气、产气、输气、用气于一体，是当时我国距离最长、管径最大、压力最高、施工条件最复杂、运输能力最强的输气管道工程，开创了我国管道建设的新里程，历史地位无可替代。二线工程是目前世界上线路最长、供应覆盖面积最大、受益人口最多的一条天然气管道，也是我国首条引进境外天然气资源、压力最高、传输量最大的天然气管道，它将来自中亚天然气管道的进口气，输送至我国中部、南部和珠三角地区，进一步提高了我国天然气的供应能力。三、西气东输：如何运输天然气（二）二线：天然气管网由“线”变“网”除了管道天然气外，我国进口天然气比例最多的是来自大洋彼岸的液化天然气。通过专门的液化天然气船从澳大利亚、马来西亚等国运送大量液化天然气，并送往专门的接收站进行接收、储存、气化，最终接入国内管网，继续进行输送。此外，我们还利用气田、盐穴等天然空间形成“地下储气库”，将夏秋等用气淡季富余的管道天然气进行存储，到冬春用气旺季时再释放使用。时至今日，我国的地下储气库就有28座之多，其储气能力更是达到了144亿立方米，这样的储量可供应近4.3亿人一年的用气。三、西气东输：如何运输天然气（二）二线：天然气管网由“线”变“网”早在西气东输工程建设前，我国建成的输气管道总长只有1.2万千米，且以区域性管道为主，其全年输气能力不到200亿立方米，远远落后于国际水平。而西气东输工程的建设拉开了我国天然气管道大规模发展的序幕。目前，我国已建成由跨境管线、主干线与区域联络线、省内城际管线、城市配气网等组成的全国天然气管网，初步形成“横跨东西、纵贯南北、联通境外的天然气输送格局。截至2021年年底，我国在役天然气管道里程约为11万公里，已覆盖全国30个省市区及香港特别行政区。三、西气东输：如何运输天然气（三）三线：建设干线管网新格局感谢观看，再见！大学生综合素养理想，在这里放飞理想，在这里放飞面向星空筑梦未来第十六章大学生综合素养01火箭：飞天之路火箭是一种能够在太空中运送载荷的推进器，它们以燃料作为推进剂，通过燃烧产生高速气体并向后喷射以产生推力从而运送载荷。通俗来说，火箭就像能飞上天的子弹，它由弹头（卫星或太空舱等箭体及其他附加组件），弹尾（发动机）组成。由于太空是没有重力和空气的，因此无论是卫星还是宇航员都无法凭借自身的力量到达地球之外且不落回地球。在这种情况下，我们需要火箭这架“大炮”，推动各种卫星和宇航员摆脱地球引力，就像子弹被枪管击发一样，送入预定轨道飞到太空并在需要的时候安全返回地球。一、火箭的诞生（一）什么是火箭火箭的起源可以追溯到可以追溯到古代中国，我国古代的火药火箭被认为是现代火箭的雏形。早在唐朝时期，就有人开始研究如何利用火药产生推力，并用于战争或农用。时至宋代，已经出现以火药为动力的飞行火箭兵器。当时的火药火箭基本上是利用燃料燃烧后产生的气体，通过一个喷嘴向下喷出，从而产生向上的反作用力，通过这股力量推动火箭飞行。这种简单的火箭飞行原理，构成了现代火箭的雏形。一、火箭的诞生（二）火箭的起源火箭的早期用途主要集中在军事领域。二战期间，纳粹德国的V-2火箭成为了世界上第一种远程导弹，其武器威力震惊世界。该项技术的突破揭示了火箭技术的巨大潜力，也引发了世界对火箭技术的更多兴趣，推动了火箭技术的研究。一、火箭的诞生（三）火箭的发展二战后，美国和苏联在冷战中开启了太空竞赛，竞相发展火箭技术，为太空探索的崛起创造了契机。1957年，苏联成功发射了人类历史上第一颗人造卫星斯普特尼克1号，引发了国际社会的轰动，这也被视为太空时代的开始。此后，美国更是通过“阿波罗计划”成功将人类送上月球。火箭技术，由此从军事工具演化为人类进行太空探索的工具。一、火箭的诞生（三）火箭的发展时光流转，现代火箭技术不断演进。人类对太空的探索，无论是国际空间站的建立、探索火星或是其他行星探索的任务，都离不开这些强大的火箭。此外，火箭技术也在地球观测、通信和卫星导航等领域发挥着重要作用，卫星网络、GPS系统以及遥感卫星等都以火箭技术为基础，以此实现全球覆盖的通信和监测。一、火箭的诞生（三）火箭的发展我国的现代火箭起步阶段可以追溯到20世纪50年代。尽管新中国成立初期，我国仍处于一穷二白、百废待兴的局面，但我们仍然成立了自己的国家航天局并开始开展火箭技术的研发工作。一开始，我国的火箭研究主要集中在军事应用领域，尤其是导弹技术。20世纪60年代，我国成功发射了一系列包括“东风”系列的导弹，这些导弹不仅用于国防，切实维护了我国的国家安全，也为我国后来的火箭技术提供了宝贵的经验和基础。其中，1970年1月试飞成功的“东风四号”导弹可以说是中国运载火箭的雏形，“东风四号”在经过一系列升级改造后，成为了我国第一枚运载火箭“长征一号”（CZ-1）。二、中国火箭的发展（一）探索与起步1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一号”就是由成“长征一号”运载火箭发射升空。自此，我国成为继苏联、美国、法国和日本之后，世界上第五个可以独立发射人造卫星的国家。“长征一号”之后，紧接着“长征二号”“长征三号”等相继问世，“长征系列”运载火箭的成功也让中国成为全球太空领域不可忽略的力量。二、中国火箭的发展（一）探索与起步工程师们在“长征二号”的基础上进行改进，试图研制出飞得更远、更高、更精准、载荷更大的火箭。经过无数次的实验，“长一号丙”（CZ-2C）和“长征二号丁”（CZ-2D）就此诞生，它们也成为了我国发射返回式卫星的主力火箭之一。而在它们基础之上，“长征三号”（CZ-3）火箭扛起我国地球静止轨道卫星发射大旗，进一步改进诞生的“长征三号甲”（CZ-3A），又首次将我国卫星送入地月转移轨道，从此开启了我国航天的“嫦娥时代”。二、中国火箭的发展（二）崛起与超越1988年9月7日，“长征四号”（CZ-4）火箭搭载着我国第一颗气象卫星“风云一号”成功进入预定的太阳同步轨道，任务的圆满完成宣告我国依靠国外气象卫星数据的时代正式结束。至此，我国运载火箭的近地轨道载荷已约6吨。1992年，中国国家航天局正式批准了载人航天计划，标志着中国进入了载人太空探索的新时代，“长征二号F”（CZ-2F）火箭开始研制，并于1999年11月19日完成首次发射，成功将我国第一艘实验飞船“神舟一号”飞船送入宇宙。“长征二号F”火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成。二、中国火箭的发展（二）崛起与超越进入21世纪后，国外商用大型火箭纷纷亮相，这也迫使我国运载火箭亟须升级。近地轨道载荷约14吨的“长征七号”（CZ-7）火箭应运而生。“长征七号”采用了新型液氧煤油发动机和绿色、低温又高能的液氧煤油燃料，“长征七号”在我国的“空间站时代”发挥着至关重要的作用，是我国中型运载火箭的扛鼎之作。二、中国火箭的发展（二）崛起与超越2016年11月，“长征五号”火箭在文昌航天发射场首次成功发射，标志着我国运载火箭运载能力实现了质的飞跃，大幅提升了我国自主进入空间的能力。在此之后，“长征五号”火箭还承担了嫦娥五号探测器、问天实验舱等搭载任务。在未来的30年甚至更长的岁月里，“长征五号”火箭还将承担我国一系列深空探测任务，见证更多的历史性时刻。当然，我国超级火箭的梦想并不会终结于此。二、中国火箭的发展（二）崛起与超越02神舟：奔赴星辰大海“神舟一号”试验飞船采用三舱结构，最末端为推进舱为飞船提供动力，中间是返回舱，顾名思义是可以返回着陆的舱段，也是未来载人飞船时航天员的座舱，飞船的最前端是轨道舱，待返回舱返回后会继续留在太空。一、逐梦九天（一）无人飞船的发射与试验2001年1月，“神舟二号”飞船成功发射，这也是我国第一艘正样无人飞船。飞船上安装了人体代谢模拟装置和形体假人，以检验飞船的生命保障系统的功能；2002年3月“神舟三号”飞船成功发射，此时飞船的技术状态已经与载人状态完全一致。一、逐梦九天（一）无人飞船的发射与试验2003年10月15日，经历了“神舟二号”“神舟三号”和“神舟四号”的试验飞行，在“神舟一号”发射成功的四年后，“长征二号F”火箭再次点火，载着“神舟五号”与航天员杨利伟向太空进发，这是我国首次实施载人航天飞行。一、逐梦九天（二）载人飞船的尝试2005年10月12日，“神舟六号”飞船发射升空，航天员费俊龙和聂海胜进入太空并停留五天，完成了我国“多人多天”航天飞行的任务。2008年，“神舟七号”飞船的航天员增加至三人，身着我国自主研制的舱外航天服的航天员翟志刚在另外两名航天员刘伯明和景海鹏的密切配合下，更是完成了中国人第一次太空漫步。一、逐梦九天（二）载人飞船的尝试二、天有紫微宫：“天宫”空间站（一）空间站的预演二、天有紫微宫：“天宫”空间站（二）空间站的登场03格物致知叩问苍穹2020年6月23日，最后一颗北斗组网卫星在西昌卫星发射中心发射升空，至此，我国北斗卫星导航系统（下文简称北斗系统）全面建成。北斗是我国自主研发的卫星导航系统，是由45颗环绕地球地面的导航卫星和2700多个基准站组成“天罗地网”。北斗卫星导航系统主要是由空间段和地面控制段两个部分组成。空间段包括一系列位于地球轨道上的卫星，这些卫星分为不同的轨道面，以确保全球覆盖和高度精确的导航。而地面控制段负责监测、控制和管理卫星的运行，以及向用户提供导航数据。一、北斗卫星导航系统1983年，我国“两弹一星”功勋、著名电子学家陈芳允提出以两颗卫星组成的双星定位系统实现卫星导航的构想。在这个构想的指引下，2000年两颗北斗导航试验卫星成功入轨，这就是“北斗一号”。2010年起，西昌卫星发射中心先后发射升空14颗导航卫星，与此同时与之相关的地面配套系统也在完善建设。一、北斗卫星导航系统我们是如何做到的呢？时至2012年年底，新系统组网成功，这就是“北斗二号”。此间，我国科学家不仅首创了“混搭”的卫星布局方式，争分夺秒地自主研制原子钟以加快进度，夜以继日反复试验和测试确保技术万无一失，让卫星和火箭按时发射。终于，在突破重重技术封锁后，一个我国自主设计、覆盖亚太地区的卫星导航系统就此建成。