《宇宙飞行》PPT课件.ppt

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1、4.9 宇宙飞行与自动化宇宙飞行与自动化741主要内容主要内容l载人航天与载人航天与“神舟七号神舟七号”飞船飞船l航天系统概述航天系统概述 l航天发射场与运载火箭航天发射场与运载火箭 l航天器控制技术航天器控制技术 l航天测控网航天测控网 l航天飞行的发展历程及航天飞行的发展历程及展望展望 742一、载人航天与一、载人航天与“神舟七号神舟七号”飞船飞船 载人航天最能充分展示一个国家的综合国力，载人航天最能充分展示一个国家的综合国力，它是一项庞大的系统工程，包括载人飞船、运载它是一项庞大的系统工程，包括载人飞船、运载火箭、航天员、测控通信网、发射场、着陆场及火箭、航天员、测控通信网、发射场、着陆

2、场及有效载荷等七大系统，涉及自动控制、计算机、有效载荷等七大系统，涉及自动控制、计算机、推进、通信、遥感、测试、力学、天文学、地球推进、通信、遥感、测试、力学、天文学、地球科学、航天医学、空间科学等。科学、航天医学、空间科学等。迄今为止，世界上只有美国、俄罗斯和中国独迄今为止，世界上只有美国、俄罗斯和中国独立开展载人航天活动。立开展载人航天活动。7432008年年9月月25日日21时时10分，分，“神舟七号神舟七号”载载人飞船在酒泉卫星发射中心点火升空人飞船在酒泉卫星发射中心点火升空744“神七神七”飞天飞天示意图示意图745“神舟七号神舟七号”飞船的结构飞船的结构 746747“神七神七”航

3、天员的出舱过程航天员的出舱过程748“神七神七”航天员出舱航天员出舱749舱外宇航服相当于最小型的载人航天器舱外宇航服相当于最小型的载人航天器 7410美国装有可控喷气装置的舱外航天服美国装有可控喷气装置的舱外航天服7411二、航天系统概述二、航天系统概述 航天飞行航天飞行：又叫宇宙飞行或空间飞行。：又叫宇宙飞行或空间飞行。航天器航天器：在地球大气层以外的宇宙空间运行，执行探：在地球大气层以外的宇宙空间运行，执行探索、开发和利用太空及天体等特定任务的飞行器。索、开发和利用太空及天体等特定任务的飞行器。航天活动航天活动：包括环绕地球运行、飞往月球或其它行星：包括环绕地球运行、飞往月球或其它行星的

4、航行、星际空间的航行等，基本上在太阳系内。的航行、星际空间的航行等，基本上在太阳系内。航天器的种类航天器的种类：一是人造地球卫星和空间探测器等无：一是人造地球卫星和空间探测器等无人航天器，二是载人飞船、空间站和航天飞机等载人人航天器，二是载人飞船、空间站和航天飞机等载人航天器。航天器。7412航天飞行的目的和意义航天飞行的目的和意义l可实现对空间环境的直接探测，对月球和行星的可实现对空间环境的直接探测，对月球和行星的逼近观测和直接取样观测；逼近观测和直接取样观测；l环绕地球运行的航天器能高效地收集有关大气、环绕地球运行的航天器能高效地收集有关大气、海洋和陆地的信息，可直接服务于气象观测、军海洋

5、和陆地的信息，可直接服务于气象观测、军事侦察和资源考察等；事侦察和资源考察等；7413l人造地球卫星作为空间无线电中继站，可实现全人造地球卫星作为空间无线电中继站，可实现全球卫星通信和广播，而作为空间基准点，可以进球卫星通信和广播，而作为空间基准点，可以进行全球卫星导航和大地测量；行全球卫星导航和大地测量；l利用空间高真空、强辐射和失重等特殊环境，可利用空间高真空、强辐射和失重等特殊环境，可以在航天器上进行各种重要的科学实验研究等。以在航天器上进行各种重要的科学实验研究等。l航天器在大气层外可以接收到来自宇宙天体的全航天器在大气层外可以接收到来自宇宙天体的全部电磁辐射信息，开辟了全波段天文观测

6、；部电磁辐射信息，开辟了全波段天文观测；7414l从空间获取信息、材料和能源是发展航天技术从空间获取信息、材料和能源是发展航天技术的长远目标，将主要集中在五个方面：的长远目标，将主要集中在五个方面：进一步提高从空间获取信息和传输信息的能进一步提高从空间获取信息和传输信息的能力，扩大应用范围；力，扩大应用范围；加速试验在空间环境条件下生产新材料和新加速试验在空间环境条件下生产新材料和新产品；产品；探索在空间利用太阳辐射能，提供新能源；探索在空间利用太阳辐射能，提供新能源；了解地球、太阳系的起源、演变、现状和变了解地球、太阳系的起源、演变、现状和变化趋势；化趋势；探索生命的起源和演变、外星球生命存

7、在的探索生命的起源和演变、外星球生命存在的迹象、人类在其他星球上生存的可能性等。迹象、人类在其他星球上生存的可能性等。7415航天系统的组成航天系统的组成 航天系统由航天器、航天系统由航天器、航天运输系统、航天航天运输系统、航天器发射场、航天测控器发射场、航天测控网、航天应用系统组网、航天应用系统组成，是典型的复杂大成，是典型的复杂大系统，航天系统的正系统，航天系统的正常运行必然离不开检常运行必然离不开检测、通信、控制等自测、通信、控制等自动化技术。动化技术。7416 航天器航天器 基本构成包括专用系统和保障系统；基本构成包括专用系统和保障系统；专用系统用于执行特定的航天任务，如天文卫专用系统

8、用于执行特定的航天任务，如天文卫星的天文望远镜，侦察卫星的照相机、摄像机或星的天文望远镜，侦察卫星的照相机、摄像机或无线电接收机，通信卫星的转发器和通信天线，无线电接收机，通信卫星的转发器和通信天线，导航卫星的双频发射机、高精度振荡器或原子钟导航卫星的双频发射机、高精度振荡器或原子钟等；等；保障系统用于保障专用系统的正常工作，一般保障系统用于保障专用系统的正常工作，一般包括用于支承的结构系统、电源系统、计算机系包括用于支承的结构系统、电源系统、计算机系统、温度控制系统、姿态控制系统、轨道控制系统、温度控制系统、姿态控制系统、轨道控制系统、无线电测控系统等。统、无线电测控系统等。7417 航天运

9、输系统航天运输系统 分为运载器和运输器两类；把卫分为运载器和运输器两类；把卫星、飞船、空间站、空间探测器等送入预定轨道星、飞船、空间站、空间探测器等送入预定轨道的飞行器称为运载器，通常为运载火箭；为在轨的飞行器称为运载器，通常为运载火箭；为在轨道上的航天器运送人员、装备、物资的飞行器称道上的航天器运送人员、装备、物资的飞行器称为运输器；航天飞机兼有运载和运输双重功能，为运输器；航天飞机兼有运载和运输双重功能，运载火箭和飞船可构成一次性使用的运输器。运载火箭和飞船可构成一次性使用的运输器。航天器发射场航天器发射场 有完整配套的设施，用以装配、有完整配套的设施，用以装配、贮存、检测和发射航天器，测

10、量飞行轨道和发送贮存、检测和发射航天器，测量飞行轨道和发送控制指令，接收和处理遥测信息等。控制指令，接收和处理遥测信息等。7418 航天测控网航天测控网 对航天器和运载器飞行状态进行跟对航天器和运载器飞行状态进行跟踪测量并控制其运动和工作状态的专用系统，通踪测量并控制其运动和工作状态的专用系统，通常包括时间统一系统、计算机数据和指挥调度系常包括时间统一系统、计算机数据和指挥调度系统、跟踪测轨系统、遥测遥控系统等，由地面测统、跟踪测轨系统、遥测遥控系统等，由地面测控站、海上测量船、空中测控飞机和测控卫星等控站、海上测量船、空中测控飞机和测控卫星等构成。构成。航天应用系统航天应用系统 按航天器的不

11、同任务需要而装载按航天器的不同任务需要而装载的各种专用系统和相应的地面应用系统，也是实的各种专用系统和相应的地面应用系统，也是实现航天技术效益的关键部分，如通信天线系统、现航天技术效益的关键部分，如通信天线系统、光学摄影系统、红外及微波遥感系统、科学探测光学摄影系统、红外及微波遥感系统、科学探测或实验系统、卫星通信地球站、向导航卫星注入或实验系统、卫星通信地球站、向导航卫星注入导航信息的地面无线电发射站等。导航信息的地面无线电发射站等。7419三、航天发射场与运载火箭三、航天发射场与运载火箭 1.航天发射场航天发射场 发射场的作用是装配、贮存、检测和发射航天发射场的作用是装配、贮存、检测和发射

12、航天器，测量飞行轨道、发送控制指令、接收和处理器，测量飞行轨道、发送控制指令、接收和处理遥测信息等。遥测信息等。发射场通常由测试区、发射区、发射指挥控制发射场通常由测试区、发射区、发射指挥控制中心、综合测量设施、勤务保障设施和一些管理中心、综合测量设施、勤务保障设施和一些管理服务部门组成。服务部门组成。7420西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心7421航天指挥控制中心航天指挥控制中心 7422神七飞船及长征二号神七飞船及长征二号F运载火箭在发射场转运运载火箭在发射场转运7423美国的亚特兰蒂斯号航天飞机在发射场转运美国的亚特兰蒂斯号航天飞机在发射场转运7424发射场的选址发射场的选址 发发射射场

13、场通通常常选选在在人人口口稀稀少少、地地势势平平坦坦、视视野野开阔、运输方便、气象条件适宜的低纬度地区。开阔、运输方便、气象条件适宜的低纬度地区。纬纬度度越越低低，地地球球离离心心力力越越大大，发发射射的的有有效效载载荷荷就就可可以以相相应应地地增增大大，并并可可缩缩短短从从发发射射点点到到入入轨点的航程，发射成本会相应地降低。轨点的航程，发射成本会相应地降低。例例如如，法法国国建建在在南南美美洲洲北北部部的的圭圭亚亚那那航航天天中中心心（Guiana Space Center），我我国国在在海海南南省文昌市建设中的省文昌市建设中的“文昌航天发射中心文昌航天发射中心”。74252.运载火箭运载

14、火箭 作用是把卫星、载人飞船、空间站、空间探测器作用是把卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道，一般由等有效载荷送入预定轨道，一般由24级组成，每级组成，每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统等，有效载荷在仪器舱的上面，外面套有整流罩。等，有效载荷在仪器舱的上面，外面套有整流罩。第一级外围常常捆绑有助推火箭，又称零级火箭，第一级外围常常捆绑有助推火箭，又称零级火箭，其数量根据运载能力的需要来选择，推进剂可以是其数量根据运载能力的需要来选择，推

15、进剂可以是固体或液体的。固体或液体的。7426运运载载火火箭箭的的构构造造7427整整流流罩罩内内的的通通信信卫卫星星7428 运载火箭是一种可控火箭，其控制系统由箭上运载火箭是一种可控火箭，其控制系统由箭上系统和地面系统组成，其中箭上系统叫飞行控制系统和地面系统组成，其中箭上系统叫飞行控制系统，地面系统称为测试发射控制系统。系统，地面系统称为测试发射控制系统。箭上的飞行控制系统用来控制运载火箭的飞行箭上的飞行控制系统用来控制运载火箭的飞行状态，地面的测试发射控制系统主要是检查测试状态，地面的测试发射控制系统主要是检查测试飞行控制系统和其他电气设备，给火箭装入飞行飞行控制系统和其他电气设备，给

16、火箭装入飞行程序和数据，进行精确方位瞄准，并在检查测试程序和数据，进行精确方位瞄准，并在检查测试合格后实施发射点火控制。合格后实施发射点火控制。7429我国的长征系列运载火箭我国的长征系列运载火箭 7430四、航天器控制技术四、航天器控制技术 主要有姿态控制、轨道控制、温度控制等。主要有姿态控制、轨道控制、温度控制等。由于航天器是一个有交叉耦合的多变量复杂系由于航天器是一个有交叉耦合的多变量复杂系统，为了保证控制性能，应用了很多先进的控制统，为了保证控制性能，应用了很多先进的控制理论和技术，包括多变量控制、统计滤波、最优理论和技术，包括多变量控制、统计滤波、最优控制、随机控制、自适应控制、智能

17、控制、大系控制、随机控制、自适应控制、智能控制、大系统的分解与协调控制等。统的分解与协调控制等。74311.航天器姿态控制航天器姿态控制 航天器为了完成所承担的任务，必须具有一定航天器为了完成所承担的任务，必须具有一定的姿态，如对地观测卫星的照相机或者其他遥感的姿态，如对地观测卫星的照相机或者其他遥感器要对准地面、通信卫星和广播卫星的天线要对器要对准地面、通信卫星和广播卫星的天线要对准地球上的服务区、航天器上的太阳能电池帆板准地球上的服务区、航天器上的太阳能电池帆板要对准太阳等等。要对准太阳等等。我国我国2007年年10月月24日发射的日发射的“嫦娥一号嫦娥一号”探月探月卫星在绕月飞行时必须保

18、持卫星在绕月飞行时必须保持“三体定向三体定向”：大：大部分科学探测仪器需要对准月面，太阳帆板要对部分科学探测仪器需要对准月面，太阳帆板要对准太阳，数据传输天线要对准地球。准太阳，数据传输天线要对准地球。7432通信卫星的姿态控制通信卫星的姿态控制太阳能电池帆板太阳能电池帆板通信天线通信天线743374342.航天器轨道控制航天器轨道控制 航航天天器器都都需需要要按按特特定定的的轨轨迹迹运运动动，因因此此要要求求对对航天器的运行轨道进行控制。航天器的运行轨道进行控制。航航天天器器的的轨轨道道一一般般由由主主动动飞飞行行段段和和自自由由飞飞行行段段组组成成。主主动动飞飞行行段段是是航航天天器器变变

19、轨轨发发动动机机的的点点火火段段，变变轨轨发发动动机机熄熄火火后后是是自自由由飞飞行行段段。航航天天器器在在脱脱离离运运载载火火箭箭后后便便进进入入自自由由飞飞行行段段，如如果果要要改改变变它它的的轨道，就要插入主动飞行段。轨道，就要插入主动飞行段。7435轨道控制的两大类型轨道控制的两大类型 一类是轨道转移，涉及较大的轨道变化，例如一类是轨道转移，涉及较大的轨道变化，例如地球同步卫星的轨道转移、从地球到月球的飞行地球同步卫星的轨道转移、从地球到月球的飞行和星际飞行的中途变轨和航向校正、以及从运行和星际飞行的中途变轨和航向校正、以及从运行轨道转入返回地球轨道或向其他行星着陆的轨道轨道转入返回地

20、球轨道或向其他行星着陆的轨道等。等。另一类是轨道调整或轨道保持，主要是为了消另一类是轨道调整或轨道保持，主要是为了消除轨道较小的偏差，例如通信、广播及中继卫星除轨道较小的偏差，例如通信、广播及中继卫星的位置保持、对地观测卫星的轨道保持、以及卫的位置保持、对地观测卫星的轨道保持、以及卫星网中各卫星之间相对位置的保持等。星网中各卫星之间相对位置的保持等。74367437“嫦娥一号嫦娥一号”探月卫星的轨道转移过程探月卫星的轨道转移过程 74383.航天器温度控制航天器温度控制 航航天天器器工工作作的的温温度度条条件件十十分分严严酷酷，飞飞行行中中会会受受到到太太阳阳等等行行星星强强烈烈的的热热辐辐射

21、射，同同时时航航天天器器也也要要向向温温度度仅仅为为4K（即即-269）的的外外太太空空辐辐射射热热量量，而而航航天天器器的的移移动动速速度度很很快快，因因而而处处于于一一个个随随时时变变化化的的热热辐射环境中。辐射环境中。例例如如，航航天天器器朝朝向向和和背背向向太太阳阳的的两两面面可可以以产产生生200300以以上上的的温温差差，而而航航天天器器的的返返回回舱舱在在重重返返大大气气层层时时则则要要经经历历-200以以下下到到数数千千乃乃至至上上万万度的温度变化。度的温度变化。7439 航航天天器器温温度度控控制制又又称称为为航航天天器器热热控控制制，可可分分为为被动式和主动式两类。被动式和

22、主动式两类。被被动动式式热热控控制制是是依依靠靠选选取取不不同同的的热热控控材材料料和和合合理理的的总总装装布布局局来来处处理理航航天天器器内内外外的的热热交交换换过过程程，使各部分温度不超出允许范围。使各部分温度不超出允许范围。主主动动式式热热控控制制是是通通过过控控制制装装置置自自动动调调节节航航天天器器内内部部设设备备的的温温度度，使使其其保保持持在在规规定定的的范范围围之之内内。例例如如，通通过过电电动动百百叶叶窗窗自自动动改改变变热热辐辐射射率率来来调调整整温温度度，通通过过可可变变热热导导的的热热管管将将内内部部的的热热量量通通过过传传导导的的方方式式散散至至外外壳壳表表面面并并排

23、排向向宇宇宙宙空空间间，通通过过控控制电加热器来进行自动加热等。制电加热器来进行自动加热等。7440五、航天测控网五、航天测控网 人类已先后将各种卫星、飞船、航天飞机和空人类已先后将各种卫星、飞船、航天飞机和空间站等间站等5000多个航天器送入太空，而且都能按照多个航天器送入太空，而且都能按照自己的轨道飞行，偶尔偏离轨道，也能很快自己的轨道飞行，偶尔偏离轨道，也能很快“迷迷途知返途知返”，这主要依靠庞大的航天测控网。，这主要依靠庞大的航天测控网。航天测控网是对航天器飞行状态进行跟踪测量，航天测控网是对航天器飞行状态进行跟踪测量，并控制其运动和工作状态的系统，通常由航天控并控制其运动和工作状态的

24、系统，通常由航天控制中心、若干航天测控站（包括测控船、测控车、制中心、若干航天测控站（包括测控船、测控车、测控飞机、测控卫星等）以及航天器上的测控系测控飞机、测控卫星等）以及航天器上的测控系统组成，配备有精密跟踪雷达、光学跟踪望远镜、统组成，配备有精密跟踪雷达、光学跟踪望远镜、多普勒测速仪、遥测解调器、遥控发射机、电子多普勒测速仪、遥测解调器、遥控发射机、电子计算机、通信设备等。计算机、通信设备等。7441西安航天测控中心及其移动测控设备西安航天测控中心及其移动测控设备 7442我国新型的我国新型的“远望六号远望六号”航天测控船航天测控船7443“远望六号远望六号”测控船上的测控通信系统测控船

25、上的测控通信系统7444测控卫星测控卫星7445航天测控网的发展趋势航天测控网的发展趋势 美美国国和和前前苏苏联联以以前前追追求求全全球球布布站站，后后来来都都将将重重点点转转向向发发射射通通信信卫卫星星和和中中继继卫卫星星上上，建建立立天天基基测测控网，以减少地面台、站的数量，完善测控手段。控网，以减少地面台、站的数量，完善测控手段。卫卫星星在在太太空空中中“站站得得高高、看看得得远远”，具具有有其其它它测测控控方方式式无无可可比比拟拟的的优优势势，其其使使用用大大大大拓拓展展了了航航天测控网的覆盖范围。天测控网的覆盖范围。目目前前，美美国国、欧欧盟盟和和日日本本都都在在发发展展新新一一代代

26、跟跟踪踪与与数数据据中中继继卫卫星星系系统统，通通信信频频段段不不断断扩扩展展，传传输输速率越来越高。速率越来越高。7446六、航天飞行的发展历程及展望六、航天飞行的发展历程及展望 几十年来，在探索太空的征程中，世界各国先几十年来，在探索太空的征程中，世界各国先后研制出后研制出100多种运载火箭，修建了数十个大型航多种运载火箭，修建了数十个大型航天发射场，建立了完善的航天测控网，并发射了天发射场，建立了完善的航天测控网，并发射了各类航天器各类航天器5000多个，其中包括多个，其中包括4000多个各类卫多个各类卫星、星、100多个载人航天器、接近多个载人航天器、接近200个空间探测器个空间探测器

27、等。等。开展航天飞行的国家有美国、前苏联、加拿大、开展航天飞行的国家有美国、前苏联、加拿大、中国、意大利、澳大利亚、德国、日本、荷兰、中国、意大利、澳大利亚、德国、日本、荷兰、西班牙、印度等，但早期主要以美国和前苏联为西班牙、印度等，但早期主要以美国和前苏联为主，相互之间既竞争，又合作，至今美国和俄罗主，相互之间既竞争，又合作，至今美国和俄罗斯仍居领先地位。斯仍居领先地位。74471.人造地球卫星人造地球卫星 航航天天飞飞行行的的历历史史是是从从人人造造地地球球卫卫星星开开始始的的，前前苏苏联联1957年年发发射射了了世世界界上上第第一一颗颗人人造造卫卫星星，美美国国是是1958年年发发射射，

28、其其他他国国家家也也相相继继发发射射了了其其各各自自的的，法法国国是是1965年年，日日本本是是1970年年，中中国国的的“东东方方红红1号号”是是1970年年4月月24日。日。目目前前在在轨轨运运行行的的人人造造卫卫星星已已达达800多多颗颗，其其中中美美国拥有有国拥有有400多颗，超过其他国家的总和。多颗，超过其他国家的总和。人人造造卫卫星星主主要要有有科科学学卫卫星星、技技术术试试验验卫卫星星和和应应用用卫卫星星，应应用用卫卫星星的的种种类类最最多多，数数量量最最大大，和和我我们们的的关关系系最最为为密密切切，包包括括通通信信、气气象象、侦侦察察、导导航航、测测绘、资源调查等种类。绘、资

29、源调查等种类。74482.载人飞船载人飞船 前前苏苏联联于于1961年年4月月12日日发发射射了了人人类类第第一一艘艘载载人人飞飞船船，绕绕地地球球一一周周并并安安全全返返回回地地面面；美美国国也也不不甘甘落落后后，于于1962年年2月月20日发射了第一艘载人飞船。日发射了第一艘载人飞船。后后来来还还实实现现了了宇宇航航员员出出舱舱行行走走、载载人人飞飞船船的的交交会会与对接，两国飞船的联合对接等。与对接，两国飞船的联合对接等。我我国国1999年年才才开开始始发发射射“神神舟舟”飞飞船船，但但充充分分借借鉴鉴了了其其他他国国家家的的成成功功经经验验，在在技技术术上上已已达达到到国国际际先先进水

30、平。进水平。目目前前，美美国国和和俄俄罗罗斯斯正正在在进进行行载载人人火火星星飞飞行行的的计计划，二、三十年以后，人类就可能登上火星。划，二、三十年以后，人类就可能登上火星。7449美国早期的脐带式太空行走美国早期的脐带式太空行走7450无脐带太空行走中已机动到远处的美国宇航员无脐带太空行走中已机动到远处的美国宇航员 7451俄罗斯俄罗斯“联盟联盟”号飞船的结构号飞船的结构74527453“阿波罗阿波罗”载人登月计划载人登月计划l1961年年5月月，美美国国正正式式开开始始实实施施“阿阿波波罗罗”计计划；划；l1968年年10月月，“阿阿波波罗罗7号号”载载人人飞飞船船先先进进行行了了绕地球飞

31、行；绕地球飞行；l1968年年12月月，“阿阿波波罗罗8号号”实实现现了了世世界界上上首首次次绕月飞行，并向地球发回电视图像；绕月飞行，并向地球发回电视图像；l1969年年7月月16日日发发射射了了“阿阿波波罗罗11号号”飞飞船船，第第一一次次把把人人送送上上月月球球，航航天天员员阿阿姆姆斯斯特特朗朗在在将将左左脚脚踏踏到到月月球球上上时时说说出出了了一一句句名名言言：“这这对对一一个个人人来来说说，只只不不过过是是小小小小的的一一步步，可可是是对对人人类类来来讲讲，却却是巨大的一步是巨大的一步”。7454“阿波罗阿波罗11号号”登月飞船登月飞船发射升空发射升空7455阿姆斯特朗阿姆斯特朗19

32、69年成功登月年成功登月74563.航天飞机航天飞机 为为使使航航天天运运输输工工具具可可重重复复使使用用，美美国国在在1972年年开开始始研研制制航航天天飞飞机机（Space Shuttle），并并于于1981年年成成功发射了功发射了“哥伦比亚号哥伦比亚号”。航航天天飞飞机机是是一一种种垂垂直直起起飞飞、水水平平降降落落的的载载人人航航天天器器，像像火火箭箭那那样样垂垂直直发发射射进进入入空空间间轨轨道道，像像飞飞船船那那样样在在太太空空轨轨道道飞飞行行，还还能能像像飞飞机机那那样样再再入入大大气气层层滑滑翔着陆。翔着陆。目目前前航航天天飞飞机机已已进进行行了了数数十十次次飞飞行行，完完成成

33、了了太太空空施施放放卫卫星星、搭搭载载空空间间站站的的材材料料和和设设备备到到太太空空轨轨道道、发发射射宇宇宙宙探探测测器器、安安装装空空间间望望远远镜镜、卫卫星星的的空空间间回回收和空间修理等一系列活动。收和空间修理等一系列活动。7457航天飞机的构成航天飞机的构成7458正在发射的航天飞机正在发射的航天飞机7459正在降落的航天飞机正在降落的航天飞机74604.发展中的新型航天运输工具发展中的新型航天运输工具 航天飞机存在安全性差和成本高等缺点，有多航天飞机存在安全性差和成本高等缺点，有多个国家正在发展新一代的航天运输工具。个国家正在发展新一代的航天运输工具。例如，美国正在研制的例如，美国

34、正在研制的“乘员探索飞行器乘员探索飞行器”，其运载火箭的有效荷载可达其运载火箭的有效荷载可达100吨，约为航天飞机吨，约为航天飞机的的56倍，可以搭载航天员及物质设备前往空间倍，可以搭载航天员及物质设备前往空间站、月球和火星，计划站、月球和火星，计划2014年实施载人飞行。年实施载人飞行。俄罗斯的新型飞船俄罗斯的新型飞船“快船快船”将成为世界上第一将成为世界上第一种可重复使用的飞船，首次载人飞行种可重复使用的飞船，首次载人飞行2012年进行。年进行。7461俄罗斯可重复使用的新型飞船俄罗斯可重复使用的新型飞船“快船快船”7462空天飞机空天飞机 空空天天飞飞机机是是航航空空航航天天飞飞机机的的

35、简简称称，集集飞飞机机、运运载载器器、航航天天器器等等多多重重功功能能于于一一身身，既既能能在在大大气气层层内内作作高高超超音音速速飞飞行行，又又能能进进入入太太空空轨轨道道运运行行，还还可可以以像像普通飞机一样水平起飞和降落。普通飞机一样水平起飞和降落。空空天天飞飞机机的的奥奥妙妙之之处处在在于于它它混混合合配配置置的的动动力力装装置置，安装有涡轮喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机。安装有涡轮喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机。l涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起飞；涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起飞；l速速度度超超过过24002400公公里里小小时时，就就使使用用冲冲压压发发动动机机，可

36、可在在离离地地面面约约6 6万万米米的的大大气气层层内内以以3 3万万公公里里小小时时的速度飞行；的速度飞行；7463l如果再用火箭发动机加速，空天飞机就会冲出大如果再用火箭发动机加速，空天飞机就会冲出大气层，像航天飞机一样，直接进入太空轨道；气层，像航天飞机一样，直接进入太空轨道；l返回大气层后，它又能像普通飞机一样在机场着返回大气层后，它又能像普通飞机一样在机场着陆，成为自由往返天地间的输送工具。陆，成为自由往返天地间的输送工具。空天飞机将成为空天飞机将成为21世纪各国控制空间、争夺制天世纪各国控制空间、争夺制天权的关键装备，世界上越来越多的国家提出了各自权的关键装备，世界上越来越多的国家

37、提出了各自的空天飞机计划，我国也一直在开展这方面的研究，的空天飞机计划，我国也一直在开展这方面的研究，并有可能在并有可能在2010年进行首度试验。年进行首度试验。7464美国美国X系列试验飞行器中的空天飞机系列试验飞行器中的空天飞机74655.空间站空间站 空空间间站站又又称称为为轨轨道道站站或或航航天天站站，是是一一种种大大型型载载人人航航天天器器，如如同同一一艘艘不不落落的的“航航天天母母舰舰”，可可供供多多名名航天员巡访、居住和工作。航天员巡访、居住和工作。空空间间站站通通常常由由对对接接舱舱、轨轨道道舱舱、服服务务舱舱、生生活活舱舱等等组组成成，航航天天员员的的替替换换和和物物资资设设

38、备备的的补补充充由由载载人人飞飞船、货运飞船或航天飞机完成。船、货运飞船或航天飞机完成。1971年年苏苏联联发发射射了了世世界界上上第第一一个个载载人人空空间间站站“礼礼炮炮1号号”，1973年年美美国国发发射射了了名名为为“天天空空实实验验室室”的的第第一一个个载载人人空空间间站站，1986年年，苏苏联联发发射射了了能能长长期期运运行行的的“和和平平号号”载载人人空空间间站站的的核核心心舱舱，其其后后历历时时10年才建成，并超期服役至年才建成，并超期服役至2003年。年。7466前苏联的前苏联的“和平和平”号空间站号空间站7467“和平和平”号空间站与亚特兰蒂斯号航天飞机对号空间站与亚特兰蒂

39、斯号航天飞机对接接7468 引人注目的国际空间站计划是引人注目的国际空间站计划是20世纪世纪90年代初启年代初启动的，由美国和俄罗斯牵头、共动的，由美国和俄罗斯牵头、共16个国家参与。个国家参与。1998年，俄罗斯将第一个部件年，俄罗斯将第一个部件“曙光号曙光号”多多功能舱送入太空，功能舱送入太空，2006年国际空间站基本建成。年国际空间站基本建成。国际空间站大致相当于两个足球场大小，总质量国际空间站大致相当于两个足球场大小，总质量达达400余吨，是规模最庞大、设施最先进的余吨，是规模最庞大、设施最先进的“人造人造天宫天宫”，运行在高度为，运行在高度为397公里的地球轨道上，计公里的地球轨道上

40、，计划运行期划运行期1015年。年。目前能供约目前能供约7名航天员在轨工作，仍在不断地进名航天员在轨工作，仍在不断地进行扩充、增加舱段和改造环境。行扩充、增加舱段和改造环境。7469国际空间站国际空间站74706.空间探测器空间探测器 是对月球和月球以远的天体和空间进行探测的是对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器，又称为深空探测器。无人航天器，又称为深空探测器。自自1959年年1月苏联发射第一个月球探测器开始，月苏联发射第一个月球探测器开始，美、苏等多个国家共发射了近美、苏等多个国家共发射了近200个行星和星际探个行星和星际探测器，考察了月球，拜访了太阳系的所有行星，测器，考察了月

41、球，拜访了太阳系的所有行星，有的还飞出了太阳系。有的还飞出了太阳系。对金星和火星不仅拍摄绘制了地形图，而且还对金星和火星不仅拍摄绘制了地形图，而且还多次发射无人探测器在金星和火星表面着陆进行多次发射无人探测器在金星和火星表面着陆进行科学考察。科学考察。7471美国美国2003年发射的年发射的“勇气号勇气号”火星探测火星探测车车7472美国美国2007年年8月发射、月发射、2008年年5月月25日日在火星着陆的在火星着陆的“凤凰号凤凰号”探测器探测器 7473结束语结束语 宇宇宙宙飞飞行行的的成成功功与与否否在在很很大大程程度度上上取取决决于于自自动动化化水水平平的的高高低低。无无论论是是过过去去、现现在在还还是是将将来来，自自动动控控制制和和自自动动化化技技术术都都是是支支撑撑宇宇宙宙飞飞行行的的核核心心技技术术，宇宇宙宙飞飞行行的的自自动动化化水水平平会会越越来来越越高高、事事故故率率会不断降低，载人航天会更加安全。会不断降低，载人航天会更加安全。发发展展航航天天技技术术不不仅仅具具有有巨巨大大的的军军事事和和战战略略价价值值，同同时时也也具具有有很很大大的的经经济济和和商商业业价价值值。航航天天尖尖端端技技术术成成果果可可以以促促进进民民用用技技术术、工工业业及及整整个个经经济济体体系系的发展，具有很好的应用前景。的发展，具有很好的应用前景。7474