作文一:《太空航行的美术教案_0》9800字
精品文档
太空航行的美术教案
一(教材分析
人教版必修二第六章第五节《宇宙航行》重点讲述了人造卫星的发射原理,推导了第一宇宙速度,介绍了三个宇宙速度的含义。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用,是航天科学技术理论基础。引导学生运用科学的思维方法,探究人造卫星的发射原理,进行知识的正向迁移,顺利、流畅地推导第一宇宙速度,有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。另外,学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解,也将潜移默化地产生对航天科学的热爱,增强民族自信心和自豪感。
二(学情分析
通过前面的学习,学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上,通过教师合理诱导,按照迁移规律科学地设计问题情境,促进学生探究,获得新知。尽管学生对天体运动的知识储备不足,猜想可能缺乏科学性,表达也许欠妥。但只要始终参与到学习情境中,五官体验激活思维,大胆猜想,敢于表达,就都能获得发展和提高。
三(教学目标
知识与技能
1(通过观察思考、合作探究使学生知道人造地球卫
1 / 18
精品文档
星的发射原理;
2(通过阅读、合理诱导与精心研究使学生掌握三个宇宙速度,学会推导第一宇宙速度的两个求解公式;
3(通过公式分析、练习反馈使学生掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。
过程与方法
1(通过对人造卫星的发射原理和第一宇宙速度公式推导的学习,使学生经历科学探究、分析、归纳的思维过程;
2(教育学生在处理实际问题时,如何忽略次要因素,抓住主要因素,抽象出物理模型。从而对学生进行物理研究方法的培养。
情感态度与价值观
1(在主动学习合作探究过程中,体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境,在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。
2(介绍我国航天事业的发展现状,激发学生的求知欲和热爱科学的激情,增强民族自信心和自豪感,培养爱国热情。
四(教学重点
1(人造卫星的发射原理,第一宇宙速度的推导;
2(卫星做圆周运动时,各运动量与轨道半径r的关系。
2 / 18
精品文档
五(教学难点
1(卫星做圆周运动时,各运动量与轨道半径r的关系;
2(人造卫星的运行速度与卫星发射速度的区别。
六(教学准备
多媒体课件、投影仪、计算机
七(教学方法
启发探究式教学、多媒体辅助教学。
八(设计思想
1(教学主线设计
本节课是应用课,学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论,具备了解决问题的基本工具。所以在设计中突出发挥学生的主体作用。课堂中通过设疑?思考?启发?引导这样一条主线,激发鼓励学生的大胆思考、积极参与,让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。
2(教学媒体设计
通过多媒体课件,创设情境,激发求知欲望;增强感性认识,将抽象变得具体,帮助学生认识科学的本质及内涵。并利用课件板书相关内容,增大课堂容量。
九(课时安排 一节课
十(教学过程
3 / 18
精品文档
创设情境,激发情感
1(多媒体演示“神舟六号宇宙飞船发射、运行、返回”视频剪辑。
2(教师导入:
自古以来飞天一直是全人类的梦想,人类也为此做出了不懈的追求和巨大的牺牲。我国古代的万户就是其中一个,他曾经将自己用47枚火箭捆绑,尝试飞天,不幸点火后火箭爆炸,万户为此牺牲了。然而,一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索的活动。终于,人类第一颗人造卫星于1957年10月4日从前苏联升空,中国也于1970年发射了第一颗人造卫星。特别是2003年10月15日至16日,中国第一次实现载入航天,宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行14圈,顺利返回,圆了中国人盼望已久的飞天之梦。2005年10月12日,我国“神舟六号”又将两名宇航员费俊龙、聂海胜送入太空,绕地飞行近五天五夜成功返回,实现了新的突破。所有这些都是每一个中国人的骄傲和自豪~
3(适时设疑:那么人类是怎样把物体发射出去,送入太空的呢,
4(出示课题:《宇宙航行》。
教师设问,引领学生进入学习活动中。
观察思考,合作探究
4 / 18
精品文档
1.诱导观察:
课件动画展示:在某一平台上先后以不同水平速度抛出小球。
教师设疑:观察和比较这四条轨迹,你能发现什么,
师生小结:得出两个结论,并在课件上出示:
? 物体由于地球引力的作用均落回地面。
? 物体的初速度越大,飞得越远。
放飞思维,大胆猜想:
?教师设疑:从刚才的四条轨迹图中,你还能联想到什么,
?课件展示牛顿设想,并用动画动态演示:
忽略空气阻力的影响,当抛出物体的初速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,它将围绕地球运转。
?教师追问:牛顿的设想可能吗,
?师生小结:牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时,物体将围绕地球做匀速圆周运动,成为一颗人造地球卫星,简称人造卫星。
出示标题一:人造卫星 ?? 人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。
精心研究,合理推导
1(设疑:要有足够大的速度,才能使抛出的物体成为人造卫星,那么这个速度多大呢,
5 / 18
精品文档
出示标题二:宇宙速度
2(课件出示探究内容和已知条件:
已知地球和人造卫星质量分别为M 和m,卫星到地心的距离为r,求卫星绕地球做圆周运动的速度v 。
3(设疑:解题的思路和方法是什么,
4(推导卫星运行速度公式:
根据万有引力和圆周运动规律,引导学生分析、研究,并自己独立求出卫星运行速度
GMm mv ? r r ? ? v
r
公式拓展
v=ωr ? ω=v ? 角速度 ω=r GMr
r3
GMω=2? ? T=2? ? 卫星运行周期 T=2πT?
5(引导学生对公式进行分析:
设疑:不同的人造地球卫星,其线速度大小、角速度大小、周期与什么因素有关,有什么样的关系,
学生思考讨论交流得出结论,并在课件上出示:
不同的人造地球卫星,其线速度大小、角速度大小、周期均与轨道半径r有关。人造卫星离地面越高,卫星环绕
6 / 18
精品文档
地球运动的线速度、角速度越小,周期T越大。
师生共同合作,借助课件,代入数据,得出第一宇宙速度v1=7.9km/s。并
简要说明其意义。
设疑:?将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易,为什么,
?所需要的发射速度,哪一个更大,为什么?
?在低轨道和高轨道运行的两颗地球卫星哪一个运行速度大,
引导学生从做功的角度,结合卫星的运行速度公式,思考分析:
当卫星的轨道半径越大时,卫星绕地球的运行速度越小,送入轨道需要消耗的能量越多,卫星发射时越难,发射速度必须越大,由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道发射速度必须大于多少,
学生分析得出v?7.9km/s
6(阅读了解,独立思考:
学生通过阅读,了解卫星的运行速度大于第一宇宙速度的三种可能。并由教师引导得出第二、第三宇宙速度。
?课件展示第二、第三宇宙速度的值及含义。
?课件动态展示在第一宇宙速度及在此基础上卫星发射速度不断增大的过程中,运动轨迹由围绕地球运动的圆
7 / 18
精品文档
周?椭圆?偏心率逐渐变小的椭圆?挣脱地球引力围绕太阳运动?飞出太阳系的变化过程。
联系实际,促进迁移
1(释疑:从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天,历时近三百年,这是为什么,
2(世界航天史和中国航天史:先进行手动播放,播放完一遍后,再将动画设定为自动播放。播放过程中可要求学生注意我国在航空、航天领域所取得的一些巨大成绩,同时也应实事求是地看到目前我国与传统航天大国美国、俄罗斯之间仍存在较大的差距,从而进一步激发学生学习科学,热爱科学的激情。)
练习反馈,拓展延伸
例题1:“2003年10月15日9时,我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后,于10月16日六时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息,
近似地把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动,试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度。
1(学生独立思考,计算周期T的大小并推导出高度与地球质量、半径、周期等物理量之间的关系公式,代入相关数据进行计算得到结果。
8 / 18
精品文档
2(教师检查,然后师生共同评价、指出问题。使学生学以致用,掌握正确的解题思路和方法。
例题2:利用所学知识,推导第一宇宙速度另一表达式v1=gR。
请两名学生上黑板推导。教师在学生中观察指导答疑,并就黑板上学生的推导过程引导全班同学进行评价,之后课件再现推导过程,帮助全体学生达标。
情感激励,课外探究
1(教师结束语:
浩瀚的宇宙就像一座丰富的宝藏,吸引着人类的目光,激励人们去探索其博大和神秘。目前,开发太空资源,开创空间产业,实现太空居住,已逐渐成为航天活动的主旋律。您想了解更多的航天知识吗,想在航天方面发挥自己的能力吗,请阅读相关书目,上网收集有关航天科学知识。只要我们努力学习,就一定能实现自己的理想。
2(课外探究参考题:
?人造卫星的种类和资料。
?同步卫星的含义及特点。
布置作业
1(阅读了解书上P110的阅读材料“黑洞”
2(P110—111 NO、6、7
板书设计
9 / 18
精品文档
宇宙航行
1.人造卫星的发射原理
2.宇宙速度
v ? ?人造卫星的绕行速度
补充:人造卫星的角速度 ω=
卫星运行的周期 T=2π
?三个宇宙速度
第一宇宙速度: v1=7.9km/s
第二宇宙速度: v2=11.2km/s
第三宇宙速度:v=16.7km/s
r GMr r3GM
宇宙航行 教案
一、教案背景
本节前已经讲过卫星的发射,环绕的有关知识,对卫星环绕地球飞行的速率、周期等有了初步的了解,高中阶段主要研究的有极地卫星和地球同步卫星,其中地球同步卫星用于通讯等和人们生活息息相关用途,并且其轨道、运动有着其自己的特点。因此设立了本教案让同学们更好的了解同步卫星的特点及用途,培养学生的学习兴趣。
二、教学课题
地球同步卫星
三、教材分析
10 / 18
精品文档
本节为第六章第五节中的一个内容。此前,学生已经学习了圆周运动和万有引力定律,知道卫星做圆周运动所需要的向心力是万有引力所充当的。并且在万有引力定律的成就一课中,对天体的运动规律也有了一定的认识。
四、三维目标
知识与技能
1、了解地球同步卫星的一些实际应用。
2、了解地球同步卫星的运动特点。
3、地球同步卫星和其他卫星的运动的共同点:万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力,会用万有引力定律计算天体的质量。
4、理解并运用万有引力定律处理地球同步卫星问题的思路和方法。
过程与方法
1、培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。
2、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3、培养学生自学能力和团队合作意识。
情感、态度与价值观
体会万有引力定律在人类认识自然、改造自然的巨大意义和作用。使学生对
航天知识产生兴趣,增强学生学习物理的积极性和主
11 / 18
精品文档
动性。
五 、教学重点、难点
重点:地球同步卫星的轨道特点和运行规律。
难点:地球同步卫星的轨道位置的确定。
六、教学方法
教师启发、引导,学生观察并自主思考,讨论、交流学习成果。并结合应用现代信息技术和网络资源。通过分析找到地球表面物体万有引力与两个分力——重力和物体随地球自转的向心力,与同步卫星若在北半球受到的万有引力的两个分力进行对比与比较。得到地球同步卫星轨道位置的结论,并由万有引力定律及同步卫星周期,从而推导地球同步卫星的速度、高度等。
七、教学过程
、新课引入
在地球的周围有许许多多的卫星,有气象卫星、通讯卫星等等。其中有一种很特别的卫星它总是相对于地球的一个固定位置保持相对静止,这种卫星就是地球同步卫星。
新课教学
1、简单介绍地球同步卫星
卫星环绕地球的角速度与地球自转的周期相同,相对于地面静止,因此从地球上看它总在某地的正上方,因此叫做地球同步卫星。
12 / 18
精品文档
学生活动:根据地球同步卫星的定义讨论、归纳、总结其特点:
? 与地球具有相同的角速度和周期,地球同步卫星的周期T=24h。
? 相对于地球的某地保持相对静止。
提出疑问:既然是相对于地球某地保持静止,那么在大连的上空有没有地球同步卫星,并给出若卫星相对于大连所在的北半球保持静止应有的轨道图片。
2、地球同步卫星的轨道
若同步卫星在大连的正上方,如图一B点所示。
在地球表面,北半球的物体收到的力如图二所示。
学生活动:
对比图一、图二的区别。
地球表面的物体万有引力的两个分力——向心
力和重力,重力与支持力平衡,所以静止不动;在天
空的同步卫星也收到地球对其的万有引力,万有引力
的两个分力F1和F2,分力F1充当向心了,另一分力F2
没有力与其平衡,所以卫星将在分力F1的作用下向F1
的方向运动,不能保持相对于地面静止。
13 / 18
精品文档
学生活动:
分析地球同步卫星实际的轨道:赤道平面上距地
一定高度的轨道上。
3、地球同步卫星的轨道高度
已经知道地球同步卫星的周期和实际的轨道,若地球质量为M,地球半径为R,周期为T,能否利用这些条件计算出地球同步卫星距离地面的高度, 学生活动:在演算纸上进行推导计算
解:忽略地球自转,万有引力完全充当向心力,则: 图二 图一
Mm4?2
G?m2?R?h?T
2GMTh??R 其中G、M、T、R都是定值?2
那么可得出结论:地球同步卫星具地面的高度也是一定的。地球同步卫星的轨道高度大约是地球半径的六倍,约为36000km。
4、地球同步卫星速率
由上面已经推出的地球同步卫星的轨道半径和周期,由学生推导地球同步卫星的速率。
速率v?2?r 对于地球同步卫星来说,轨道半径和周期一定,
那么其速率为定T
14 / 18
精品文档
值。即:所有地球同步卫星的速率相同。
v?3km/s
5、归纳地球同步卫星的轨道和运动的特点
学生活动:归纳地球同步卫星的特点
、定周期: T=2h
、定轨道:地球同步卫星在通过赤道的平面上运行,
、定高度:离开地面的高度h为定值,约为地球轨道半径的6倍。 h =6000千米
、定速率:所有同步卫星环绕 地球的速度都相同。 V =千米/秒 教师介绍地球同步卫星的第五个特点:
、定点:每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。
6、知识扩展:地球同步卫星的原理和用途
由学生分组讨论,并上网查阅相关资料几分种后各组选出代表发言,让学生相互合作,体验探究未知领域的过程,寻找科学的学习方法。
在同步卫星所在的轨道上,为了防止卫星间相互干扰,每3?才能放置一颗同步卫星。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯。北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统,它由5颗地球同步卫星和30颗非静止轨道卫星。
7、地球同步卫星与极地卫星的对比
以问题的形式向学生提出如下几问:
15 / 18
精品文档
谁飞得高,
谁的运行周期长,
谁的速度得快, r
侦察卫星是什么卫星,通信卫星呢,
学生以小组的形式,讨论学习相关问题,每小组选出代表回答以上问题。
课题小结
1、地球同步卫星相对于地球的一个固定位置保持相对静止,绕地球做圆周运动,地球对卫星的万有引力充当了向心力。
2、地球同步卫星特点,五个一定:定周期、定轨道、定高度、定速率、定点。
3、地球同步卫星和极地卫星的区别。
巩固与练习
1、由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步卫星,这些卫星的:
A.质量可以不同
B.轨道半径可以不同
C.轨道平面可以不同
D.速率可以不同
2、据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次
16 / 18
精品文档
变轨控制后,于5月1日成功定点在东经7赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是:
A.运行速度大于7.km/s
B.离地面高度一定,相对地面静止
C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
八(板书设计
地球同步卫星
一、地球同步卫星:对于地球的一个固定位置保持相对静止,其角速度与地球自转角速度相同。
二、地球同步卫星的特点
1、定周期: T=2h
2、定轨道:地球同步卫星在通过赤道的平面上运行。
3、定高度:离开地面的高度h为定值。
4、定速率:所有同步卫星环绕地球的速度都相同。
5、定点:每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。
昌乐外国语学校学校课程备课
课程名称: 科幻画周次:四
17 / 18
精品文档
18 / 18
作文二:《太空航行与作战技术导论》4800字
太空航行与作战技术导论
卷一太空航行导论第一节太空航行器推进技术任何离开地表进入太空,以及在太空航行的人造飞行体,其最根本的就是它的推进系统。没有它统其它的一切都不用提了,因此推进系统就是太空船的心脏。不同的太空船推进系统将会直接影响太空航行的型态。而所有推进系统的原理都是植基于物理学上动量守恒定律,简单来说就是出于以下几个原因:一、所有推进系统都是使用根据牛顿第三运动定律的反作用力效果来使航行器前进。在地球上,主要是以外界的物质来作为获得反作用力的对象。比如陆地上用脚,或用轮子的摩擦力来产生反作用力,水面船舰用种种方法拨动海水以来获得反作用力使船舰前进,飞机则是以螺旋桨或喷射引擎等拨动空气来获得反作用力。就太空船而言则是由喷射气体或是由外界提供动能来获得反作用力而能前进。二、在太空环境中的阻力为零。根据牛顿第一运动定律,任何速度不为零的物体必基于惯性而等速前进。因此在理论上任何太空航行器的航程均为无限大,这点由历年来发射的外太阳系行星探测船可以得知。航海家号以及先锋号都已经离开太阳系了,这些无人探测船都会以数十亿年的时间来向距离挑战。而载人的太空航行器受限于携带的空气,水与食物数量以及人类的寿命长度而导致巡航时间受到限制,因而会出现存在某个行动半径限制的续航力有限的情形。而在这种情况下,能在相同的时间内增大行动半径的唯一选择就只有增加巡航速度这个方法。三、同样是由于太空中没有阻力这个原因,当我们想要减慢或停止太空船的运动的时候,必须要消耗携带的燃料来抵销原本的前进速度。这是导致太空航行器与地球圈内的航行器的运动形式差异的最重要的原因。地球上的航行器由于具有大气与水的阻力因素,因而只要把推进系统关闭,航行器速度自然会降为零。因此在大气圈内,燃料的消耗主要是用来对抗阻力以维持速度,同时其阻力亦限制了可以达到的速度上限。但在太空中没有阻力,或者严格来说,阻力趋近于零。因此关闭推进系统不会减低航行器速度,想要停止唯有消耗燃料作反向喷射,这造成了较大气圈内行行更大的燃料消耗量。另外必须注意的是这种情形也适用于太空船的姿态修正与小规模的轨道修正时的小规模运动中。虽然原理相同,但是应用的方法则有一些差别。想以反作用力前进基本上有三个方法,推进系统也因此三种方法的差别因而可以分成三种形式。第一种推进形式是将自己的一部份质量往后抛掷,如此自然可以使剩下来的部分获得反作用力而前
进。这种形式一般被称为火箭式推进系统,最有名的例子就是登月用的巨大火箭农神五号。第二种推进形式则是拨动加速外界的流质藉此获得反作用力,简单的例子就是各式飞机与船舰,这些都是拨动空气与海水等流质前进。基本上这类推进系统有很多次形式,但能在其够使用于太空中的只有一种,就是冲压推进系统。第三种推进形式则是纯粹以外界动力来推动,本身既不携带可以抛掷的质量,也不特别去拨动外界流质。而这种方法是最早被人类应用的系统,简单的例子就是帆船。一般而言,评论各种推进系统优劣的主要标准是其能量利用效率,推进系统形式的不同将会对能量运用效率产生重大影响。另外即使是相同形式的推进系统,也会由于其所运用技术细节的不同而使能量利用效率出现巨大的差异,比如说使用核能或是化学能两者能量运用效率就有相当大的差别。最后的一种评估方法,则是各种进系统使用的燃料的能量价格。即使是能量利用效率较差,但如果价格较低甚至是免费的时候,无疑的会使其在经济上具有大的竞争能力。以下将简单的就三种基本形式的推进系统,及其使用技术不同而衍生的各式子系统的性能作一简单的介绍与评估。卷一太空航行导论第二节第一种推进形式之火箭推进系统一般而言,火箭系统的燃料的能量利用效率为某种燃料所能产生的能量,称之为「比冲」或是「比冲量」英文缩写为Is或Isp。采用公制时,Isp的单位为牛顿(产生的推力)除以公斤每秒(质量流量)。另外又因为牛顿的定义为对一个1kg的物体施以1m/s2的力。经过单位简化,Isp的单位可以用简单的's',即秒来表示。另外,也可以将比冲量乘以地表重力加速度常数(9.8m/s2)将其换算成火箭的喷气速度。举例来说,化学推进系统约有200秒到480秒的比冲量,或是1960m/s到4704m/s的喷气速度。比冲越大的火箭推进系统可以在同质量的燃料消耗下输出更大的能量,让喷射气体可以较高的速度喷出。因此能以相同的燃料消耗率来获得更高的反作用力(即推力)。如果负载已经确定,则飞行器的速度将完全取决于其推进系统的喷气速度以及其携带的燃料量而定;但若想要增加飞行速度,则最主要还是以增加喷气速度为主。这是因为根据动量守恒定律,可以推导出火箭推进系统的燃料携带量与速度的关系。其公式为:ΔV=Vc×ln{(M+P)/M}或(M+P)/M=e(ΔV/Vc)V=火箭的速度变化量,初速为零的火箭之最终速度即为0+ΔV=ΔV Vc=喷气速度ln=自然对数M=火箭本体的质量P=燃料质量(M+P)/M=质量比其中的(M+P)/M也就是火箭本体加上燃料的质量与火箭本体质量的比值,称为质量比。其意义可以看成为火箭的运输效率。也就是消耗的燃料与能运送的酬载的比值。由于P项是在ln函数中,因此在当ΔV/Vc的值大于1,即最终速度大于喷气速度的时
候,火箭系统的质量比对于任何速度增加将会变的十分敏感,此时任何微小的最终速度要求增加都会让质量比成指数增长。假设有一火箭为达到最终速度ΔV,在从静止加速速的条件下需要携带质量为P的燃料。如果此火箭之ΔV大于其Vc,若有减速停止的需求,也就是在加速到ΔV飞行一段时间之后,于到达目
加速减速等于的地后欲将速度停止。其意义相当于单程时的速度变化量V加倍(两倍的速度变化,只不过施力的方向相反而已)。则加倍后其所需要的质量比将成指数性的增加,质量比将成为原先的2次方,而非P的两倍。这是因为用来让火箭减速停止的燃料所增加的额外质量同样需要在最初加速时增加额外燃料来运送的缘故。另外,又因为火箭速度变化量ΔV和其喷气速度Vc成线性关系,因此若质量比不变,则只要把Vc加倍,速度变化量也会加倍,因此也就可以达成减速的要求了。由上面的关系很明显的可以看出增加喷气速度的效率远优于增加燃料携带量的效率,因此增加太空船速度的方式以增加喷气速度为主。喷气速度提高则代表太空船效率有飞跃性的进展。但需要注意的是在讨论推进系统喷气速度之前,仍有一个重点必须加以考虑。也就是与一般的直觉上的看法完全不同的,喷气速度并非完全是越快越好。前面说过,推进系统的优劣评断主要在于其能量利用效率(亦即燃料的利用效率)。若不考虑其它因素而不断的增加喷气速度,则将会使燃料的利用效率降低,同时亦将导致飞行器所能达到的最大速度降低。当然有时候在极短时间内需要速度上的要求而不得不暂时牺牲效率,但这种牺牲是有一个界限的。理论上每种燃料皆有一个最佳喷气速度值。这个最佳值乃是以该燃料的能量转换率来计算。举例来说,目前核分裂约有0.07%的能量转换率,亦即一公斤的核燃料经过分裂,其中会有0.7公克的质量转换成能量释放出来。因此其最理想的燃料使用方式便是将其携带燃料质量之0.07%转换成能量,用以将其余的99.93%的质量喷射出去获得推力。如此可达到的喷气速度便是以核分裂为动力的火箭之理想喷气速度,具有最高的能量利用效率,过高过低都是浪费燃料。如果以此核燃料为例,由于所能提取的能量由于能量转换率的限制被固定为0.07%,因此想超过这个理想喷气速度只能减少喷射出去的推进剂质量,其结果可以经由简单的动能公式k=1/2*mv2看出来。比如说若欲将喷气速度加倍,由于总能量k不会改变,因而喷射出去的质量将只剩原来的四分之一,其余四分之三则必须以零速排出。而反作用力使太空船获得的速度的公式则是MV=mv(国中的物理公式,还记得吗?)。因此很明显的,排气速度虽然加倍,但由于质量成为四分之一,故相乘起来获得的速度剩原先的二分之一而已。由以上的例子可以看出,高于理想排速度就会浪费燃
料质量,低于理想排气速度则会浪费能量。两者都会减低燃料运用效率。但须注意的是这是具有100%热转换效率的「理想火箭系统」,实际上由于工程上的限制,能量利用效率通常会低于此理想值。而推进系统工程师的工作便是使喷气值尽量近理想值了。附带一题,能够得到的最高喷气速度的是由能量转换效
的物质-反物质对消灭效应的火箭系统,其喷气速度是光速。由于理论率100%
上没有任何东西可以超过光速。因此根据前述公式,理论上最佳的火箭系统即为使用正反物质对消灭效应的光子火箭,其理论比冲极限为光速除以地表重力常数9.8m/s,约为三千万秒左右。另外,重要性仅次于燃料能量运用效率的则是推力。燃料利用效率高的系统不一定代表推力也会高。举例来说,汽车的加速能力和每加仑汽油能跑的距离没有直接关系。燃料能量转换效率影响太空船可达的极速,推力则影响太空船的加速度,推力越大的太空船可以在越短的时间内达到其极速。基本上在民用太空船上,由于经济因素考量,推力的重要性并不高,但在军事用途的太空船上,加速度会影响太空船的反应速度。因此有相当的重要性。推力的另外一个重要性则是轨道投送时的影响。想要将太空船由星球表面推送至轨道上则推力必须够大,总推力必须大于重量方能将太空船推上轨道。另外越快将太空船推上轨道,受到星球重力的影响时间越短,损失的能量就越少。因此具有自星球表面起飞能力的太空船必须拥有巨大的推力才行。现在来讨论火箭推进系统中各种子形式的优劣和运用范围。基本上各式系统可以其燃料种类来分类,再以推进方式来作进一步细分。目前已知的燃料种类基本上可分三种,即为化学能,包含核分裂与核融合的核能,以及以反物质与物质对消灭产生能量的反物质燃料。就推进方式而言,则第一种推进形式的火箭推进系统可依应用技术的不同分为热推进系统与电磁推进系统,加上第二种推进形式冲压推进系统与第三种推进型式的光压与磁压推进系统。所谓的热推进系统,即为以燃料产生热量来加热工作流质,使其以高速喷出以获得反作用力的系统。这是目前最常见的系统,这类系统的特性是拥有相当大的推力,但缺点是其燃料效率会受限。这是因为工作流质的喷射速度与燃烧室内的温度和压力成正比,但温度和压力并不是可以无限增高的。燃烧室的温度承受能力会受到材料因素的限制,另外还必须考虑热转换时的损失,通常无法达到理论上的最佳喷射速度。电磁推进系统则是将燃料转换成电力输出,以此电力驱动线性马达,用以发射带电粒子如电子,离子与电浆等来获得反作用力。这类系统由于没有温度的限制,可用十分逼近理想喷气速度的高速度来喷射其工作流质,因而燃料的能量转换效率十分高。缺点是由于作为推进工作流质的电子与
电浆质量太小,因而其推力十分低。通常需要以极长的时间来加速方能达到极速。且由于推力过低,无法用于星球表面的抗重力上升的需求。冲压推进系统则可算是热推进系统的一种,但由于其特性将其独立出成一类。此种系统乃是吸入星际物质用以做为燃料与推进剂工作流质,优点是可以加到极高的速度,缺点是无法减速煞车。最后是光压与磁力压推进,这是采用外部能量来源作为推进系统,本身并不携带或仅携带极少燃料,因而可规避上面的火箭速度公式限制,用很低的能量消耗达到很高的速度。缺点是推力相当低,加速时间长且航道固定。以上的系统并非是互斥的存在,基于其特性,具有同时存在甚至是混和使用的可能性。为求易于了解,这里设定一艘标准太空船来作为不同推进系统效能的比较参考。其基本资料设定为:太空船本体质量100000 t携带燃料质量10000t太空船全重110000 t质量比(M+P)/M1.1以这个标准平台来作为不同推进系统比较的比较平台。也就是说,我们以这一艘太空船与如此的燃料携带量作为参考基准,更换使用不同的推进系统,视其速度状态的变化来评估各种推进系统的特性。所要比较的各式推进
作文三:《《太空航行与作战技术导论》卷一 太空航行导》12200字
《太空航行与作战技术导论》卷一 太
空航行导
《太空航行与作战技术导论》
第一节 太空航行器推进技术
任何离开地表进入太空,以及在太空航行的人造飞行体,其最根本的就是它的推进系统。没有它统其它的一切都不用提了,因此推进系统就是太空船的心脏。不同的太空船推进系统将会直接影响太空航行的型态。而所有推进系统的原理都是植基于物理学上动量守恒定律,简单来说就是出于以下几个原因:
一、所有推进系统都是使用根据牛顿第三运动定律的反作用力效果来使航行器前进。在地球上,主要是以外界的物质来作为获得反作用力的对象。比如陆地上用脚,或用轮子的摩擦力来产生反作用力,水面船舰用种种方法拨动海水以来获得反作用力使船舰前进,飞机则是以螺旋桨或喷射引擎等拨动空气来获得反作用力。就太空船而言则是由喷射气体或是由外界提供动能来获得反作用力而能前进。
二、在太空环境中的阻力为零。根据牛顿第一运动定律,任何速度不为零的物体必基于惯性而等速前进。因此在理论上任何太空航行器的航程均为无限大,这点由历年来发射的外太阳系行星探测船可以得知。航海家号以及先锋号都已经离开太阳系了,这些无人探测船都会以数十亿年的时间来向距离挑战。而载人的太空航行器受限于携带的空气,水与食物数量以及人类的寿命长度而导致巡航时间受到限制,因而会出现存在某个行动半径限制的续航力有限的情形。而在这种情况下,能在相同的时间内增大行动半径的唯一选择就只有增加巡航速度这个方法。
三、同样是由于太空中没有阻力这个原因,当我们想要减慢或停止太空船的运动的时候,必须要消耗携带的燃料来抵销原本的前进速度。这是导致太空航行器与地球圈内的航行器的运动形式差异的最重要的原因。地球上的航行器由于具有大气与水的阻力因素,因而只要把推进系统关闭,航行器速度自然会降为零。因此在大气圈内,燃料的消耗主要是用来对抗阻力以维持速度,同时其阻力亦限制了可以达到的速度上限。但在太空中没有阻力,或者严格来说,阻力趋近于零。因此关闭推进系统不会减低航行器速度,想要停止唯有消耗燃料作反向喷射,这造成了较大气圈内行行更大的燃料消耗量。另外必须注意的是这种情形也适用于太空船的姿态修正与小规模的轨道修正时的小规模运动中。
虽然原理相同,但是应用的方法则有一些差别。想以反作用力前进基本上有三个方法,推进系统也因此三种方法的差别因而可以分成三种形式。第一种推进形式是将自己的一部份质量往后抛掷,如此自然可以使剩下来的部分获得反作用力而前进。这种形式一般被称为火箭式推进系统,最有名的例子就是登月用的巨大火箭农神五号。
第二种推进形式则是拨动加速外界的流质藉此获得反作用力,简单的例子就是各式飞机与船舰,这些都是拨动空气与海水等流质前进。基本上这类推进系统有很多次形式,但能在其够使用于太空中的只有一种,就是冲压推进系统。
第三种推进形式则是纯粹以外界动力来推动,本身既不携带可以抛掷的质量,也不特别去拨动外界流质。而这种方法是最早被人类应用的系统,简单的例子就是帆船。
一般而言,评论各种推进系统优劣的主要标准是其能量利用效率,推进系统形式的不同将会对能量运用效率产生重大影响。另外即使是相同形式的推进系统,也会由于其所运用技术细节的不同而使能量利用效率出现巨大的差异,比如说使用核能或是化学能两者能量运用效率就有相当大的差别。最后的一种评估方法,则是各种进系统使用的燃料的能量价格。即使是能量利用效率较差,但如果价格较低甚至是免费的时候,无疑的会使其在经济上具有大的竞
争能力。以下将简单的就三种基本形式的推进系统,及其使用技术不同而衍生的各式子系统的性能作一简单的介绍与评估。
第二节 第一种推进形式之火箭推进系统
一般而言,火箭系统的燃料的能量利用效率为某种燃料所能产生的能量,称之为「比冲」或是「比冲量」英文缩写为Is或Isp 。采用公制时,Isp的单位为牛顿(产生的推力)除以公斤每秒(质量流量)。另外又因为牛顿的定义为对一个1kg的物体施以1ms^2的力。经过单位简化,Isp的单位可以用简单的‘s‘,即秒来表示。另外,也可以将比冲量乘以地表重力加速度常数(9.8ms^2)将其换算成火箭的喷气速度。
举例来说,化学推进系统约有200秒到480秒的比冲量,或是1960ms 到4704ms 的喷气速度。比冲越大的火箭推进系统可以在同质量的燃料消耗下输出更大的能量,让喷射气体可以较高的速度喷出。因此能以相同的燃料消耗率来获得更高的反作用力(即推力)。如果负载已经确定,则飞行器的速度将完全取决于其推进系统的喷气速度以及其携带的燃料量而定;但若想要增加飞行速度,则最主要还是以增加喷气速度为主。这是因为根据动量守恒定律,可以推导出火箭推进系统的燃料携带量与速度的关系。其公式为:
ΔV=Vc×ln{(M+P)M} 或 (M+P)M = e^(ΔVVc)
V = 火箭的速度变化量,初速为零的火箭之最终速度即为0+ΔV = ΔV
Vc = 喷气速度
ln = 自然对数
M = 火箭本体的质量
P = 燃料质量
(M+P)M = 质量比
其中的 (M+P)M也就是火箭本体加上燃料的质量与火箭本体质量的比值,称为质量比。其意义可以看成为火箭的运输效率。也就是消耗的燃料与能运送的酬载的比值。
由于P项是在ln函数中,因此在当ΔVVc的值大于1,即最终速度大于喷气速度的时候,火箭系统的质量比对于任何速度增加将会变的十分敏感,此时任何微小的最终速度要求增加都会让质量比成指数增长。假设有一火箭为
,在从静止加速速的条件下需要携带质量为P的燃料。如果此达到最终速度ΔV
火箭之ΔV大于其Vc,若有减速停止的需求,也就是在加速到ΔV飞行一段时间之后,于到达目的地后欲将速度停止。其意义相当于单程时的速度变化量V加倍 (加速减速等于两倍的速度变化,只不过施力的方向相反而已)。则加倍后其所需要的质量比将成指数性的增加,质量比将成为原先的 2次方,而非 P的两倍。这是因为用来让火箭减速停止的燃料所增加的额外质量同样需要在最初加速时增加额外燃料来运送的缘故。
另外,又因为火箭速度变化量ΔV和其喷气速度Vc成线性关系,因此若质量比不变,则只要把Vc加倍,速度变化量也会加倍,因此也就可以达成减速的要求了。由上面的关系很明显的可以看出增加喷气速度的效率远优于增加燃料携带量的效率,因此增加太空船速度的方式以增加喷气速度为主。喷气速度提高则代表太空船效率有飞跃性的进展。
但需要注意的是在讨论推进系统喷气速度之前,仍有一个重点必须加以考虑。也就是与一般的直觉上的看法完全不同的,喷气速度并非完全是越快越好。前面说过,推进系统的优劣评断主要在于其能量利用效率 (亦即燃料的利用效率) 。若不考虑其它因素而不断的增加喷气速度,则将会使燃料的利用效率降低,同时亦将导致飞行器所能达到的最大速度降低。当然有时候在极短时间内需要速度上的要求而不得不暂时牺牲效率,但这种牺牲是有一个界限的。
理论上每种燃料皆有一个最佳喷气速度值。这个最佳值乃是以该燃料的能量转换率来计算。举例来说,目前核分裂约有0.07% 的能量转换率,亦即一公斤的核燃料经过分裂,其中会有 0.7公克的质量转换成能量释放出来。因此其最理想的燃料使用方式便是将其携带燃料质量之 0.07%转换成能量,用
以将其余的99.93%的质量喷射出去获得推力。如此可达到的喷气速度便是以核分裂为动力的火箭之理想喷气速度,具有最高的能量利用效率,过高过低都是浪费燃料。
如果以此核燃料为例,由于所能提取的能量由于能量转换率的限制被固定为 0.07%,因此想超过这个理想喷气速度只能减少喷射出去的推进剂质量,其结果可以经由简单的动能公式k=12mv^2看出来。比如说若欲将喷气速度加倍,由于总能量 k不会改变,因而喷射出去的质量将只剩原来的四分之一,其余四分之三则必须以零速排出。而反作用力使太空船获得的速度的公式则是 MV=mv(国中的物理公式,还记得吗,)。因此很明显的,排气速度虽然加倍,但由于质量成为四分之一,故相乘起来获得的速度剩原先的二分之一而已。
由以上的例子可以看出,高于理想排速度就会浪费燃料质量,低于理想排气速度则会浪费能量。两者都会减低燃料运用效率。但须注意的是这是具有100%热转换效率的「理想火箭系统」,实际上由于工程上的限制,能量利用效率通常会低于此理想值。而推进系统工程师的工作便是使喷气值尽量近理想值了。附带一题,能够得到的最高喷气速度的是由能量转换效率100%的物质,反物质对消灭效应的火箭系统,其喷气速度是光速。由于理论上没有任何东西可以超过光速。因此根据前述公式,理论上最佳的火箭系统即为使用正反物质对消灭效应的光子火箭,其理论比冲极限为光速除以地表重力常数9.8ms,约为三千万秒左右。
另外,重要性仅次于燃料能量运用效率的则是推力。燃料利用效率高的系统不一定代表推力也会高。举例来说,汽车的加速能力和每加仑汽油能跑的距离没有直接关系。燃料能量转换效率影响太空船可达的极速,推力则影响太空船的加速度,推力越大的太空船可以在越短的时间内达到其极速。
基本上在民用太空船上,由于经济因素考量,推力的重要性并不高,但在军事用途的太空船上,加速度会影响太空船的反应速度。因此有相当的重要性。推力的另外一个重要性则是轨道投送时的影响。想要将太空船由星球表面推送至轨道上则推力必须够大,总推力必须大于重量方能将太空船推上轨道。另外越快将太空船推上轨道,受到星球重力的影响时间越短,损失的能量就越少。因此具有自星球表面起飞能力的太空船必须拥有巨大的推力才行。
现在来讨论火箭推进系统中各种子形式的优劣和运用范围。基本上各式系统可以其燃料种类来分类,再以推进方式来作进一步细分。目前已知的燃料种类基本上可分三种,即为化学能,包含核分裂与核融合的核能,以及以反物质与物质对消灭产生能量的反物质燃料。就推进方式而言,则第一种推进形式的火箭推进系统可依应用技术的不同分为热推进系统与电磁推进系统,加上第二种推进形式冲压推进系统与第三种推进型式的光压与磁压推进系统。
所谓的热推进系统,即为以燃料产生热量来加热工作流质,使其以高速喷出以获得反作用力的系统。这是目前最常见的系统,这类系统的特性是拥有相当大的推力,但缺点是其燃料效率会受限。这是因为工作流质的喷射速度与燃烧室内的温度和压力成正比,但温度和压力并不是可以无限增高的。燃烧室的温度承受能力会受到材料因素的限制,另外还必须考虑热转换时的损失,通常无法达到理论上的最佳喷射速度。
电磁推进系统则是将燃料转换成电力输出,以此电力驱动线性马达,用以发射带电粒子如电子,离子与电浆等来获得反作用力。这类系统由于没有温度的限制,可用十分逼近理想喷气速度的高速度来喷射其工作流质,因而燃料的能量转换效率十分高。缺点是由于作为推进工作流质的电子与电浆质量太小,因而其推力十分低。通常需要以极长的时间来加速方能达到极速。且由于推力过低,无法用于星球表面的抗重力上升的需求。
冲压推进系统则可算是热推进系统的一种,但由于其特性将其独立出来自成一类。此种系统乃是吸入星际物质用以做为燃料与推进剂工作流质,优点是可以加到极高的速度,缺点是无法减速煞车。
最后是光压与磁力压推进,这是采用外部能量来源作为推进系统,本身并不携带或仅携带极少燃料,因而可规避上面的火箭速度公式限制,用很低的能量消耗达到很高的速度。缺点是推力相当低,加速时间长且航道固定。
以上的系统并非是互斥的存在,基于其特性,具有同时存在甚至是混和使用的可能性。为求易于了解,这里设定一艘标准太空船来作为不同推进系统效能的比较参考。其基本资料设定为:
太空船本体质量 100000t
携带燃料质量 10000t
太空船全重 110000t
质量比(M+P)M 1.1
以这个标准平台来作为不同推进系统比较的比较平台。也就是说,我
们以这一艘太空船与如此的燃料携带量作为参考基准,更换使用不同的推进系统,视其速度状态的变化来评估各种推进系统的特性。所要比较的各式推进系统将在下一节叙述。
第三节 第一种推进形式之各式火箭推进系统
1.化学火箭推进系统
这是目前普遍使用的推进系统,算是十分原始的推进系统。其以化学物质间的化学反应来提供主要动力。以目前的技术,化学火箭的比冲在 200秒到480秒之间,喷气速度Vc大约在3~5kms左右。化学推进系统除了化学能的能量转换效率之外,还有工程学上的热度与燃烧室压力限制等问题存在。即使未来的化学推进剂的改良达到巅峰,其Vc也不太可能超过10kms的水平,因此其前景有限。若装备Vc约为 5kms之化学火箭推进系统,则标准太空船所获得的ΔV为477ms。
化学火箭的优点是和其它火箭相比,引擎重量非常轻(较重的部份是燃料的重量),并有极高的推力,可推送大量载荷抗重力上升。缺点就是这个 477ms的ΔV与其它形式的火箭比起来实在太小了。化学火箭理想喷气值约为 5000ms左右,目前的化学火箭工艺技术至少在喷气速度方面已经达到极限,进一步的发展主要是在系统减重,减少价格与寻找更有效率的新燃料方面。不过如前所述,所能增加的效果也是极为有限的。
2.核分裂式推进系统之一,核分裂热推进引擎
这是以核分裂作动力源的推进系统。其燃料主要是铀235或是钸239。就能量利用方式的不同可以分几个支系。以火箭系统的支系而言,是以核分裂燃料产生热,加热燃烧室中的工作流质(即推进剂)使其喷出。通常采用分子量最低的氢作为获得反作用力的工作流质以求得最高的喷气速度。美国在六零年代曾经进行过一项称之为「核子引擎火箭推进系统应用」的研究计画,(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications,NERVA)测试过这类核子火箭的可能性。
NERVA没有实际升空测试,而是把引擎放在地上,喷气口朝天喷射的大规模引擎测试计画。这个计画中建造了十数部引擎,密集测试了数十次。其中测试机组中的最高出力约为1130MW,比冲约为 850秒,推力从一万磅到二十五万磅的都有。最高记录曾以全功率连续运转28分钟。而且这些只是以60年代的技术作出来的测试用引擎,便有90年代最先进化学火箭两倍以上的比冲量。以这个测试用引擎的能力,约可使标准太空船达到 794msec的ΔV。而此种引擎的理论理论比冲值约在750秒到1200秒之间。
NERVA 研究计画后来在80年代美国政府删减火星登陆计画预算时中止,所有设备皆被弃置,但宝贵的测试资料与经验都留下来了。如果需要的话,这种引擎是能在最短时间发展出来的优秀次代火箭引擎。和尚未成功的受控核融合火箭相比,这种核分裂火箭用的是已经成熟,相当实际的技术,只要投下经费,十年内便可建造出可靠的引擎装到太空船上。
另外一方面,即使NERVA 计画结束,大量理论方面的基础研究并未跟著停止。就核分裂热推进系统而言,理论上具有另一种较为优秀的引擎存在,即气态核心反应炉。这是相对于NERVA 计画中使用的固态(石墨)核心反应炉而言,以铀电浆与氢混和的气态炉心反应炉。其比冲潜力在5000秒~10000秒之间。这类引擎的困难与受控核融合炉有点类似,皆为炉心高温气体的处理相当麻烦。不过由于其并非欲进行核融合,气体温度仅约摄氏数万度,远较融合炉的数千万到上亿度为低,因而难度低了许多。若取理论平均值7000秒比冲来计算,则使用这类系统的标准太空船之ΔV可达到6538msec。但这类系统,包含固态炉心的 NERVA计画都有个相似的缺点,即其排气具有放射性,因此不能在地球上使用。在太空中则无妨,因放射性气体会很快扩散开来。核分裂系统的理想喷气值约为11200kms。
3.核分裂式推进系统之二,核分裂电推进引擎
这种系统简单的来说,就是用核电厂发电,以电力来加速发射带电粒子来获得推力。当然这个核电厂的体积和重量必须缩小到能够装进太空船中才行。而小型核电厂已经算是相当成熟的技术了,例如目前最小的核子潜舰排水量才两千吨左右,因此基本上此类系统问题并不大。而发射的带电粒子则可从电子到各式离子与电浆等范围,视需求而有不同。基本上为求得较高的推力与较快的加速度,工作流质以质量较重的金属离子或电浆为主。若是要求效率的话则就以发射较轻的粒子如氢离子来得到较高的喷射速度。
要注意的问题是需保持太空船的电中性,若是一直制造并发射正离子的话,太空船就会累积负电荷,因此得在离子喷射口中一并喷射电子。若是用电浆推进系统的话则无此问题,电浆本身就是电中性的气体。这类电推进系统的比冲非常大,通常约在1000秒~10000秒之间,这是以光电池等一般动力输出得到的比冲值。但其潜力不止于此,若是能以核分裂动力提供源源不绝的能源来加速很轻带电粒子,则具有把比冲提高到100000秒的潜力。以具有100000秒比冲的引擎来计算,标准太空船约可达到 93404msec的ΔV。
这类系统的缺点是推力非常低,其为了效率必须使粒子加到极高的速度喷射,但粒子的质量非常小,单位时间内能喷射的粒子质量有限因此获得的推力很低。故采用此种系统的太空船加速度会非常低,一般大约在 10的负5次方个 G左右。因此必须持续数周到数月的加速才能达到设计上的最高速度,同时也不可能推动太空船从星球表面起飞。
4.核融合式推进系统之一,受控核融合推进系统
这是把前面的核分裂热推力引擎的能量来源改成核融合,基本原理是一样的。基本上较受到注意的反应方程序有以下这几个:
D + D - T + p + 3.25 MeV
D + D - He3 + n + 4.0 MeV
D + T - He4 + n + 17.6 MeV
D + He3 - He4 + p + 18.3 MeV
四个方程序中最有效率的是第四个氘与氦三融合的反应,且此一反应不产生中子,几乎毫无污染,安全性非常高。但地球上不产氦三,只在核子炉中有少量生产,因此价格较高。月球表面氦三倒是很多,但必须建立开采能量。而第一个两个氘之间的融合则原料比较便宜,氘可以从海水中提炼出来,不过这个反应效率较低。第二第三个反应则会产生中子,会有较大的中子射线屏蔽的的问题。
使用受控核融合引擎,则随著不同的需求会有不同的比冲值,理论比冲值潜力在1万秒到200万秒之间。比冲值的差异在于混入气体的调整。简单的来说,如果在融合炉开个出口,让氘与氦三反应产生的电浆慢慢泄漏出来,用融合反应产生的能量将这些电浆喷射出去,(也有直接用反应炉开洞喷射的方法),就可以得到秒速两万公里的极高的喷气速度,因此而能有约 200万秒的比冲值。但是基于与电推动系统相同的道理,电浆的单位流量质量非常小,所以虽然喷气速度高,推力却不高。但如果在从融合炉排出来的微量电浆里加入氢混和之后再一并排出去,则由于混入氢之后喷射气体的质量提高了,使喷气速度Vc下降,比冲值也跟著下降,但推力却可以大幅增加。将氦三,氘反应电浆与氢以 199的比例混和,即喷射排气中含有99%的氢的时候,喷气速度会降成秒速一百公里,比冲值约为 10000左右。
故此种受控核融合推进系统可以用调整氢气导入量来改变推力,在一些需要大推力如超越重力梯度的星球起飞或是紧急加速时非常方便。但这就会造成短时间内效率的下降,会稍微降低太空船的最终速度。附带一提的是,第四个公式的氘和氦三反应产生的是氦四,氦四是一种惰性气体,不含辐射线,所以第四个公式反应之引擎加上氢气喷射的标准太空船可以直接从地面起飞,不会有辐射污染的问题。唯一的问题是这种引擎的出力太大,起降场地面积要很大,且清场得清的干净一点,任何太靠近的人都会倒足大霉。以两百万秒的比冲值,秒速两万公里的喷气速度来算,则约可使标准太空船达到 1906kmsec的ΔV值。核融合基于其理论能量转换效率,其理想喷气值约为26800kms。
5.核融合式推进系统之二,核融合脉冲推进系统
虽然受控核融合技术尚未完成,但目前也有可以立刻使用的核融合推进方法,就是引爆氢弹来推动太空船。这种方法被称为核融合脉冲推进或是爆震推进。基本上的设计是这个样子的,以数吨到数百吨TNT 威力等级的小威力氢弹做为燃料,作成微型氢弹燃料球,每个燃料球直径大约只有一两公分。然后在内藏或外部的燃烧室中央以高能聚焦电子束或是雷射束来点燃这些微氢弹来诱发爆缩式的核融合反应。这些氢弹爆炸后将会产生高温高压电浆,然后与混和的氢从燃烧室喷射出去获得推力。
这种系统构造惊人的简单,燃烧室强度不需要很大,因为每个氢弹球的威力是可以事先调整的,只有数吨TNT 甚至是只有公斤级TNT 等级威力的微氢弹也是可以作得出来的。以目前的技术,完全可以做出可以承受此种等级爆炸威力的燃烧室,当然燃烧室外层还是要装上超导线圈,弄出磁场来减少电浆对燃烧室壁的侵蚀,同时巧妙灌入的氢气也可以有效保护燃烧室壁。
即使是小威力的微氢弹,如果以每秒数十枚到数百枚的流量射入燃烧室内引爆便可获得相当高的总推力,且此推力可由调整氢弹流量而调整。这可以用简单的机车二行程引擎来想象,在二行程引擎中也是用混和油气的爆炸来提供动力,同时用调整油气流量来得到不同的加速度。驾驶员只要转动油门便可以加速。
这种系统除了氢弹燃料球流量外,与受控核融合引擎相同的也可以经由导入燃烧室混和的氢气数量来改变推力。这类推进系统已经经由成功的试飞实验证实,不过用的燃料不是氢弹而是炸药。刚开始实验时那些科学家曾不小心把测试火箭炸成碎片,不过后来经过一些调整,成功的把小火箭发射到数十公里的高空。由于是用连续的爆炸脉冲推动火箭,所以称这类推进系统为脉冲式推进或爆震式推进。
这类系统的比冲潜力约在一万秒到一百万秒之间。还有系统构造极为简单,造价非常低的优点。缺点是比起受控融合炉的液态燃料储存方式,固态的燃料球在贮存与运输上都会比较不方便,占的空间会相当大。使用这种推进系统的标准太空船之ΔV是受控融合系统的一半,约953kms左右
另外必须一提的是,脉冲推进法也可以用在化学燃料与核分裂燃料上。对于化学燃料使用这种方法的效果尚在研究,但是就核分裂燃料而言,使用此
法有一些先天缺陷存在。就核融合而言,当量是没有限制的。大到太阳等级的核融合反应,小到只有几毫克电浆的融合反应都没问题。所以可以把单次爆炸威力减低到燃烧室可以承受的地步,再用多次爆炸来维持推力。但对于核分裂而言则存在著一个临界质量,只有在超过临界质量的情况下才会产生连锁式核分裂反应。因此至少要有一定质量的分裂物质才能产生核分裂,换句话说,爆炸威力是有一个下限的。这个下限随著分裂原料的不同,大约是数千吨到上万
当量左右。而一般的燃烧室无法承受这么大的威力,因此必须使用开吨TNT
放式的外部爆震推进法,而这会造成能量的浪费。且即使是使用此种方法,想承受每次数千吨威力的爆炸,对于太空船的结构将是一个很大的考验,更伤脑筋的是中子源等辐射屏蔽的问题了。因此在技术上,反而是核融合脉冲推进系统较为简单易于被接受。
6.正反物质的对消灭--光子火箭系统
此种推进系统乃是火箭系统理论上的极致。以正反物质对消灭来获得能量的光子火箭,可以极限速度光速来喷射光子或光波获得推力。因此其理论喷气速度达到上限,为每秒三十万公里,比冲值上限约为三千万秒。装备这个系统的标准太空船可获得约 28600kmsec 的ΔV,远高于前述任何推进系统。但同样的,光子的等效质量非常低,因而推力会很低。想增加推力唯有靠老方法,于对消灭反应炉中导入氢气,代价就是降低比冲值。
不过与核融合反应炉不同的是在对消灭火箭中这是两个不同的反应过程,需要用不同的系统。就核融合炉而言,进行反应后产生能量,并融合成氦四的电浆气体仍是以电浆形式存在,其以热能的方式提供能量,之后可以直接将这些融合后的电浆气体以热能喷射或以电推进的方式推动喷射,是否加入氢气并不影响这个过程。但在正反物质对消灭中,燃料将完全消灭,剩下来的是以光子型态的能量,使用反射镜将这些光子集中成一束单向发射来进行光子推进获得推力,这就使得此类系统必须以光子这种极低等效质量的粒子为唯一的推进剂。若是想用导入氢气增加推力的方法,则必须回到类似于融合炉之类的密封燃烧室设计,只不过在其中以正反物质歼灭来取代核融合反应,但这种设计将无法进行最高效率的光子推进。换句话说,高效率光子推进系统和可变推力系统是两种不兼容的系统,必须独立存在。
也就是说若是太空船想以反物质燃料同时获得高效率推进与大幅推力调整的能力,则必须同时装备这两种引擎。当然两者可共享同样的反物质燃料槽与液氢槽,但液氢槽容量将远比反物质储量大,其中将只有少部份用于对消灭反应,绝大部份则是供给推力调整引擎作为被喷射出去的推进剂。这实际上已经可以算是一种混合式推进系统了。光子火箭的缺点是推力太低(不考虑可变推力系统的话),反射高能光子(γ射线)的反射镜制作极为困难,还有反物质燃料十分昂贵。
就燃料而言反物质是可以人工制造的,而且不需要任何特殊原料。物质和反物质实际上便是冻结了的能量,因此可将能量转换成反物质。目前在回旋加速器进行高能粒子碰撞中已可产生并收集反粒子,但由于所需能量太高因而产量极低。以目前的技术水平,反物质的生产成本为每毫克三千亿美金,这当然是不可能被接受的价格。但由于反物质的能量转换效率是理论上最高的一种,具有极高的应用价值,因而将来反物质的生产可会能成为一个大规模的产业。构想中的方法是,在水星以内的环日轨道上建造超大型的回旋加速器,并配置大量太阳能光电板与太阳热电力的方式发电,以太阳的巨大的能量来生产反物质。整个系统的建造成本会很高,不过维护操作成本就会很低了,原料则完全不需要,只要太阳没有停止发光就成了。
7.太阳能火箭的最新发展,太阳能电推进系统
这是与核能电推进系统完全相同的系统,只不过动力源改成太阳能。此类系统是目前人类的技术结晶,且已有现货。已于98年10月24日发射第一艘使用此类系统的太空船,即Deep Space 1深太空一号。将来的行星探测太空船大部分都会装上此类系统。它使用新型更轻更薄的高效能太阳能板,发电效率远比旧式太阳能板高,故可以让离子引擎在远地行星如海王星,冥王星一带有效运作。将来的大型太空船也可以装上此类系统。这可以说是将来太空船的主要推进系统,因为可以直接由日光中取得能量,故效率在第一类推进系统中排名第一。自然在需要更高加速度与远离太阳的地方需要与其它推进系统如核融合系统配合。核能电推进系统的推进器与太阳能电推进系统是完全相同的,所以可以使用同样的推进器,同时装设太阳能与核能两种动力源,这也可以减低系统的重量。
第四节 第二种推进形式:星际冲压喷射推进系统
星际冲压喷射推进系统的想法与具体计算结果乃是在六零年代由洛
斯?阿拉摩斯研究所的R?W?巴萨德所提出。这种形式的推进系统原理十分简单,也就是喷射机引擎的运作原理。从行进方向吸入气体,加速后往后喷出以获得反作用力。
太空中虽然号称是真空,但仍然是有气体分子存在的。当然密度非常小,平均大约是每立方公分的空间中有一个粒子,但有些具有丰富星际气体的地带的粒子数量可能在通常的百倍到千倍左右。如此稀薄的气体使得冲压喷射推进系统的进气口要够大才能吸入足量的气体,基本上在星际气体通常含量的空间,进气口需要有直径数千公里的面积才行。但实际上真正的进气口会只有几百公里左右,再由进气口用线圈造出直径几千公里大小的电磁场漏斗来电离并吸引星际气体。
这个方法的缺点是磁场的强度会非常高,会有数万到上百万特斯拉,而这种强度的磁场产生的拉力将会让线圈崩毁,因此必须用低重量高强度的材质固定线圈,构想中的方法是用钻石来束缚,但这个钻石本体也会有数千吨重。
除了电磁漏斗吸引的方法外,也有另一种方法,即用电磁透镜聚焦星际气体离子。这种方法所需的磁场非常小,约数百到数千特斯拉,但电磁透镜必须放在进气口本体前几千万公里到几亿公里的地方,因而会造成一些困扰。想缩短距离则就必须加大电场,但这一来就会面临原先规避的磁场强度过高的问题。另外这种方法会有色差的问题,即聚焦不够精密造成的散射损失。这种系统的优点是不需要携带燃料,其所使用的燃料质量为星际气体密度乘以太空船进气口扫掠过后的体积,即最大进气口面积乘航行距离再乘以星际气体密度。但此类系统和所有的冲压系统一样,无法在低于某个速度的情况下使用,实际上这个临界速度约在光速的十分之一到十分之二之间。因此必需使用其它型态的推进系统作为第一节加力器,让太空船达到启动冲压推进系统的临界速度。
再者这类系统也无法减速,而其所达到的超高速度也让使用他种系统减速十分困难。
最后,这类第二种推进形式的系统因其不需要携带燃料(不考虑加力器燃料),因此不能使用火箭速度公式,必须使用另外的动量守恒公式。故在此不能用前面的标准太空船公式计算最终速度。就理论上而言,最佳喷气速度为光速的冲压喷射系统(即正反物质反应系统)所能达到之巡航速度等于装载了冲压系统航在线能吸入的所有星际气体的质量的反物质火箭所能达到的速度。但由于星际气体是正物质,因此最佳喷气速度不可能等于光速。
若以核融合动力之喷气速度来看,则此类系统的效率将远高于第一种推进型态的核融合火箭系统,其可以用相同的质量比达到更高的速度。重点就是其完全不需要携带燃料,飞行越久吸入的星际气体就越多,故质量比也就越高。换句话说其最终速度乃视其飞行时间而定,属于一种变动质量比甚至是质量比近于无限大的系统。理论上是唯一可以进行永恒推进的系统(其它推进系统虽然也可以永恒飞行,但无法永恒推进)。因此此类系统乃是目前理论上能够最接近光速的系统。
特别声明:
1:资料来源于互联网,版权归属原作者
2:资料内容属于网络意见,与本账号立场无关
3:如有侵权,请告知,立即删除。
作文四:《作文太空》500字
一天晚上,我正准备要睡觉,忽然,一道白光闪过,把我送到了2113年的美国肯尼迪宇航中心。此时,我正穿着航天服。“难道我要上太空?”我不禁跳了起来,忙去问工作人员我要去干什么。工作人员说我要乘坐新“太阳神1号”去太空改造别的星球,还有五分钟就要发射了。我急忙跑向发射塔。坐上了飞船。十、九、八、七、六、五、四、三、二、一、发射!轰!飞船发射升空了。飞船以每秒二十七万千米穿出大气,直飞向火星,飞船降落时产生了巨大的冲击波,由于飞船有减震系统,所以我没有一点震动的感觉。飞船落地后,我走出仓门,此时,火星星长和一些军官来迎接我。星长送给我一瓶“火岩”牌饮料做纪念,我送给他一把金色手枪。 我向火星星长告别后由于飞船的氧气槽爆炸了,氧气可能维持不到返回地球了。这时,一个火星人给了我二十三万箱自己珍藏了多年的氧气送给了我,希望我平安返回地球。我被感动了,后来经过二次轨道调整,我很快进入了地球轨道,快速地穿越大气层回到了地球。回家时,我没接受任何人采访,因为我知道,人类的科技又进了一大步 又是一道白光闪过,我又回到了现实。我相信,人类的科技将来一定会这么强
作文五:《完美的航行作文》1700字
管理资料下载网 .downhot.
完美的航行作文
完美的航行作文
置身海岸,海雾氤氲间,那些星星点点的船只映人眼帘。海天相接,前路漫漫,船儿们正经历着几许风浪,几度苍茫。
航行中,有的船只因找不准航线触礁而沉,有的船只因把不定方向而束手无策。然而,有的船只却因早早定准航线而顺利地抵达目标,在这一过程中,不是盲目地挣扎,不是死死地硬拼,而是讲究方法策略,否则,梦想之岸就会渐行渐远。
在这个纷繁的世界中,行行色色的人们在时间的跑道上川流不息,一如那茫茫大海中破浪前行的航船。或止步不前,或游弋徘徊,或搏击风浪艰难前行,但最终只有那些认准方向,并找准策略的航船才能战胜风浪,抵达胜利的彼岸。
人的一生有巅峰,自然也有低谷,有优点,自然也有短处,每个人都想尽力展现自己最强的一面,可事情往往不尽如人意,你想做最好,别人往往更好,你想处处顺利,麻烦却偏偏找上门来。这时,换个角度,策略行事,也许你会更快乐。
只有愚蠢的人才会硬碰硬一味地沉迷于生气,智慧的人会想尽方法争一口气~每个人都是自然创造的奇迹,对自己的黯淡处应保持平和的心态,以智慧的策略热情地生活,快乐便是对此最高的奖赏。
生活中,每个人都在反复绘制自己心中的图景,为自己描绘画像,如果你相信自己是一个侏儒并反复强调,你的思想便会成为真正的侏儒。生活,需要自己去争取,“尺有所短,寸有所长”,关键看自身如何去利用,去发挥,去平衡。明确目标,相信自己,启动智慧之帆,方能乘风破浪,成为横渡沧海的英雄。
学海茫茫,书山无尽。面对压力,有人在困扰中苦大仇深地挣扎,渴求早日解脱却越发觉得度日如年;有人却是朝吻晨曦,日沐阳光,夜赏星月。并在进步中快乐地学习。这两种截然不同的学习生活必然会带来迥乎不同的结果,而一切的根源在于学习的策略~
在竞争激烈的逆流中,许多人被分数击倒,被自身的错误学习方法拖累,被巨大的压力无情地淘汰,从此一蹶不振,如同一艘迷航的小船放弃了逆转失败的策略。假如在遭遇这些时,多一点自信,换一种思路,不为名缰利锁牵绊,以心造境,以舒缓之心面对,是否更能守住自己钟情的生活姿态,
不是夏风,不必妩媚;(优秀作文 .downhot.)不是冬雪,何必凝
管理资料下载网 .downhot.
结~找准自己生活的角度方向,把握学习正确的航线,命途中轰轰烈烈的壮丽,朴实无华的平淡,都将成为点缀心灵最美丽的花纹。
定准适合自己的航线,把握属于自己的船舵,用智慧为帆,以策略为桨,中流击水,成为浪尖的弄潮儿吧~或许有一天,我们会像贝多芬一样用满溢的生命热情喊出这样的壮句:“生活这样美好,活它一千辈子吧~”
模拟打分:(内容)22分+(表达)23分+(发展等级)9分=54分
总评
这篇文章总的说来质量较高。首先是对材料主旨的把握比较准确,立意也很恰当。其次,在语言、构思上都有独到之处。但细细品来也发现一些问题:第一,文章虽然审题准确,主题明确,但在漂亮的文字背后却有点“空空如也”的感觉,“要把准方向,找准策略”文章强调得很多,但策略的具体内容少有涉及,显得大而空,因此在文章内容上的得分并不很高;第二,文章总体上显得不够精当,主体部分相对拖沓冗长,尽管篇幅足够,但力度有所欠缺。
提升方略
针对以上所提不足,可从以下几方面着手解决:第一,需要补充策略的具体内容,如具体该怎么做,也可举实例,使文章有更强的针对性;第二,文章还需精简,如具体段落点评时已指出的3-6段应该坚决删繁就简,其中,3、4两段可以合并;5、6两段也可以合并,应使合并后的两段形成层进关系,这样可以避免简单的重复,文章也会显得更为精当;第三,倒数第二段的语言应该作适当改动,如把第一句改成“夏风,热烈而不妩媚;冬雪,飘散而不凝结”,这样就可以和下一句相对应,也更好懂。在保持语言优美的前提下,要尽量使之拥有更具针对性的实质内涵,毕竟,语言形式还是得为文章内容服务。
《完美的航行作文》
作文六:《作文:书海中航行》1400字
书海中航行
前苏联著名作家高尔基曾说:“书籍是人类进步的阶梯。”确实,书能使人离成功更近,你“脚下”的书,可以成为你“登高”的阶梯。
我从小就很爱看书。记得我小时候,和妈妈靠在床上,让她给我读睡前故事。不知读了多久,妈妈渐渐读累了,睡着了。故事呢,哪去了,怎么停了,由于好奇心的驱使,年仅2岁的我夺过书,自己津津有味地看了起来。虽然大部分的字我不认得, 看到那些精美的图画,我就浅浅的了解了故事的梗概。妈妈知道后非常惊喜便开始教我识字、写字。于是,在她的帮助下,我读完了许多绘本、童话。
时光飞逝,转眼间,幼儿园时光过去,我开始了小学生涯。这时,我不在满足于绘本和那些短篇童话了,开始读《爱迪生的故事》、《伊索寓言》、《小猪稀哩呼噜》等名人传记和长篇童话。其中名人传记尤其让我废寝忘食,连走之前都要翻上几页才离开。三四年级时,我的兴趣由一本《老人与海》改变了,它带我进入了小说的天地。我喜欢它是因为情节令人兴奋、没有太多华丽辞藻,结尾出乎意料,而且它还使我养成了爱思考的好习惯。这时我读了《鲁滨孙漂流记》、《八十天环游地球》、《柳林风声》等中文名著,它们给了我许多启发。
刚步入五年级,学校就给了我一个大惊喜:我们的教室搬到了图书馆旁边!像我这样的一帮“书虫”,几乎每节下课都往那儿跑。有一天,我正在图书馆里痴迷地看书,虽然图书馆里的人很多,但我好像都没看见,仿佛全世界就只有我一个人。读了几分钟,忽然从背后传来一阵阵笑声,我转过头,一本书便从我头顶上掉下来。原来,趁我看书时,一名同学将一本书放在我头上,由于我太入迷了,一动不动,于是那本书一直放在我头上。
读书如登高,登得越高,望得越远;读书如摘果子,即使你很矮,只要“脚下”多垫书,也能摘到又大又红的果子;读书如驾船,让我在无边的书海里尽情遨游。
蚂蚁
蚂蚁是人们常见的昆虫。它身材短小,颜色多样,有黑、褐、红、黄等。各种蚂蚁体形相差悬殊,最大的有5厘米长,和一只小鸟差不多大;最小的只有1毫米左右,大小似一粒小米,可以立在笔头上。
蚂蚁家族的成员分四类:蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁。外表弱不禁风的蚂蚁生命力顽强,虽然不爱潮湿,但是一只蚂蚁在水中还能勉强活2个星期,这是多么顽强的生命力啊~蚂蚁不但生命力顽强,而且力气大,能举起比自身重50多倍的重物,相当于一个60斤重的小孩举起1.5吨的重物。
蚂蚁寿命不一,命长的蚁后可以活十几年,命短的雄蚁交配完以后就死了,工蚁寿命长则二三年,短则几个月,兵蚁则在五年前后。蚂蚁爱吃甜食和死尸,一块糖、一片面包、一只死虫子。都可以成为它的食物。在吃食时,一大批蚂蚁会围满,密密麻麻的,谁也不让谁,几个小时后,要么一点也不剩,要么只出现一堆白骨,可恐怖了~在寻找食物时,蚂蚁会留下一种特殊的信息素,其他蚂蚁会沿着信息素的痕迹,根据那只蚂蚁的路线找到食物。当你看见一大串蚂蚁向前排着整齐的队伍行走时,就是信息素的作用。
在这个弱肉强食的世界中生存,哪能没有家呢,蚂蚁的家建在地下,规模宏大,四通八达,分成一个个排水优良、空气流通、设备齐全的房间,有育儿室、交配室、储藏室、卧室等,说蚂蚁是“天才建筑师”,一点儿也不过分。巢的入口似个小山丘,中间有个洞,像极了火山。当蚂蚁以它敏锐的“第六感”探得要下雨时,便全巢出动,转移到“安全地带”。
古往今来,人们从蚂蚁身上获得了许多道理,汲取了许多经验,美国学者吉姆罗恩就是一个。他创造了令人惊讶的“蚂蚁哲学”:永不放弃,未雨绸缪,满怀期待,竭尽全力。多么令人叹服的哲学啊~
作文七:《[笔记]长时间太空航行是如何训练的》1400字
长时间太空航行是如何训练的
三支探险队一共三十四名乘务人员预定于2012年12月12日从哈萨克斯坦的Baikonur人造卫星发射基地向国际空间站出发,历时六个月。来自加拿大的宇航员Chris Hadfield为了这次航行已经训练了超过两年。在这段日子里,Hadfield已经在 Twitter 和 Facebook上分享了他的训练经历,让公众有机会了解长时间的太空航行需要什么样的准备。大部分训练都很枯燥、乏味。但是为了到那个让人神往的地方,忍忍也就算了。
在Hadfield的帮助下,我们得以在这里分享他过去两年以来的一些训练经历和见解。Hadfield现在哈萨克斯坦处于隔离期间,正在与他的同事Tom Marshburn和Roman Romanenko做最后的准备。
在今年早些时候,Hadfield曾在他NASA的Johnson空间中心办公室说,“当你刚刚成为一名宇航员时,你的训练就像一个巨大的金字塔。最初,你接受的训练就像金字塔底部一样,是很粗略的。这种训练涉及很多方面但是并没有让你接触到真正细节性的内容。接下来你会开始接触到更多例如系统、特性、机器人学等具体事物越来越多的细节,然后对它们也开始会有越来越深入的了解。” “然而,当你接受了航行的任务,你将会复习所学内容并开始把注意力集中于与你自身能力提高相关的东西,并且当航行日期临近,你会开始把所有事情整合起来并且进行模拟航行,以让自己了解自己必须知道的知识。” Hadfield补充说这就像在任何一所大学学习之后,真正进入了社会??区别只在于进入太空所下赌注更大,而且你能否活着将取决于你的训练是否有效。
“这种训练从模拟和实践中开始,伴随着一大堆理论、教室、幻灯片和考试。” Hadfield说。例如,在我们访问他的这个早晨,他正在学习如何在ISS上修理水处理和尿液提纯系统,之后又继续学习食物的存货管
理,即如何持续监测并保存好食品。第二天,他进行了一次名为“生命中的一天”的模拟实战,就像是真的和Marshburn一起在ISS上度过了一天。他们要训练他们在每日例行会议上所学的一切,吸收他们每天要吸收的知识,然后去抽取室内空气的样本,修理损坏的设备,以及进行库存。
“我们在完成从理论到实践的转变。” Hadfield说。
在全面训练之上是针对专门技巧和各种各样会成为他们远征一部分的负载的训练。这种训练是很有特效的。
“于是我们需要学会很多东西。当我们得成为技术员时,我们必须学会进行心脏超声波检查。在其它情况下我们要监视动力系统。” Hadfield说。“当你靠近金字塔顶端的时候一切都混合在一起,你必须把精力高度集中在你需要知道的事情上。”
Hadfield是在航天飞机上进行过两次航行的老手,但是这是他第一次在ISS(国际空间站)上进行长时间航行。
“很多时候我想要留下来。” Hadfield说,“以前我就非常羡慕那些有这种太空经历的人。现在,在一系列幸运的巧合和艰苦的训练之后,我终于成为了可以真正离开地球、脱离土地片刻,在这个行星外生存一段时间的人中的一员。我真的很期待。”
加拿大人对此都很自豪。Hadfield是第一个在1995年于太空中使用机器Canadarm的加拿大人,而在2001年,他的第二次航行中,他代表加大拿人进行了第一次太空漫步,并且把Canadarm2带给了国际空间站。
现在,Hadfield又将进行他的第二部分任务,即代表加拿大人首次指挥ISS,在最后三个月领导两个美国人和三个俄国人组成的乘务队伍。
作文八:《长时间太空航行是如何训练的》1600字
长时间太空?航行是如何?训练的
三支探险队?一共三十四?名乘务人员?预定于20?12年12?月12日从?哈萨克斯坦?的Baik?onur人?造卫星发射?基地向国际?空间站出发?,历时六个月?。来自加拿大?的宇航员C?hris Hadfi?eld为了?这次航行已?经训练了超?过两年。在这段日子?里,Hadfi?eld已经?在 Twitt?er 和 Faceb?ook上分?享了他的训?练经历,让公众有机?会了解长时?间的太空航?行需要什么?样的准备。大部分训练?都很枯燥、乏味。但是为了到?那个让人神?往的地方,忍忍也就算?了。
在Hadf?ield的?帮助下,我们得以在?这里分享他?过去两年以?来的一些训?练经历和见?解。Hadfi?eld现在?哈萨克斯坦?处于隔离期?间,正在与他的?同事Tom? Marsh?burn和?Roman? Roman?enko做?最后的准备?。 在今年早些?时候,Hadfi?eld曾在?他NASA?的John?son空间?中心办公室?说,“当你刚刚成?为一名宇航?员时,你的训练就?像一个巨大?的金字塔。最初,你接受的训?练就像金字?塔底部一样?,是很粗略的?。这种训练涉?及很多方面?但是并没有?让你接触到?真正细节性?的内容。接下来你会?开始接触到?更多例如系?统、特性、机器人学等?具体事物越?来越多的细?节,然后对它们?也开始会有?越来越深入?的了解。”
“然而,当你接受了?航行的任务?,你将会复习?所学内容并?开始把注意?力集中于与?你自身能力?提高相关的?东西,并且当航行?日期临近,你会开始把?所有事情整?合起来并且?进行模拟航?行,以让自己了?解自己必须?知道的知识?。”?Hadfi?eld补充?说这就像在?任何一所大?学学习之后?,真正进入了?社会??区别只在于?进入太空所?下赌注更大?,而且你能否?活着将取决?于你的训练?是否有效。
“这种训练从?模拟和实践?中开始,伴随着一大?堆理论、教室、幻灯片和考?试。”?Hadfi?eld说。例如,在我们访问?他的这个早?晨,他正在学习?如何在IS?S上修理水?处理和尿液?提纯系统,之后又继续?学习食物的?存货管理,即如何持续?监测并保存?好食品。第二天,他进行了一?次名为“生命中的一?天”的模拟实战?,就像是真的?和Mars?hburn?一起在IS?S上度过了?一天。他们要训练?他们在每日?例行会议上?所学的一切?,吸收他们每?天要吸
收的?知识,然后去抽取?室内空气的?样本,修理损坏的?设备,以及进行库?存。
“我们在完成?从理论到实?践的转变。”?Hadfi?eld说。
在全面训练?之上是针对?专门技巧和?各种各样会?成为他们远?征一部分的?负载的训练?。这种训练是?很有特效的?。 “于是我们需?要学会很多?东西。当我们得成?为技术员时?,我们必须学?会进行心脏?超声波检查?。在其它情况?下我们要监?视动力系统?。”?Hadfi?eld说。“当你靠近金?字塔顶端的?时候一切都?混合在一起?,你必须把精?力高度集中?在你需要知?道的事情上?。”
Hadfi?eld是在?航天飞机上?进行过两次?航行的老手?,但是这是他?第一次在I?SS(国际空间站?)上进行长时?间航行。
“很多时候我?想要留下来?。”?Hadfi?eld说,“以前我就非?常羡慕那些?有这种太空?经历的人。现在,在一系列幸?运的巧合和?艰苦的训练?之后,我终于成为?了可以真正?离开地球、脱离土地片?刻,在这个行星?外生存一段?时间的人中?的一员。我真的很期?待。”
加拿大人对?此都很自豪?。Hadfi?eld是第?一个在19?95年于太?空中使用机?器Cana?darm的?加拿大人,而在200?1年,他的第二次?航行中,他代表加大?拿人进行了?第一次太空?漫步,并且把Ca?nadar?m2带给了?国际空间站?。 现在,Hadfi?eld又将?进行他的第?二部分任务?,即代表加拿?大人首次指?挥ISS,在最后三个?月领导两个?美国人和三?个俄国人组?成的乘务队?伍。
作文九:《太空幻想作文:太空遨游》700字
本文关键字:太空遨游眼皮渐渐的打起架来,爬上床,马上就睡着了,突然想起我的闹钟还未调好,从被窝里伸出手来找闹钟,可是没有摸到闹钟,地上好像很多的小石块,嘈杂声也非常的大。睁开眼,我吃了一惊,眼前一艘载人飞船矗立在我的面前,细看上面有八个大字:“神舟七号载人飞船”。我低下头,我看见我的身上穿着宇航服,还没来得及细想,就听一人在叫我:“快,马上就要起飞了,快上飞船吧~”很快,我就被众人簇拥着上了飞船。“5、4、3、2、1,主点火完毕~”通讯员说道:“祝你们一路顺风~” 我们一行三人,便乘着滚滚浓烟冲上了云霄,消失在天空中,我们这次去要完成一项重要的任务,就是太空行走,我们深知这项任务的重要性,每个人把心都提到了嗓子眼。一会儿,指挥部发来信息,询问我们的情况,我激动的回答说:“一切正常,请指挥部放心,保证完成任务。”到达了目的地,我做好了出舱的准备,一会儿,和地面指挥部汇报后,我在两位同事的帮助下成功的出了舱,我将国旗拿了出来,向着照相机挥了挥,我激动的不知道该干什么了,我的眼泪也控制不了,终于流了下来,不过因为重力的原因,硬是没让它流下来。过了一会,我有回到了舱内,两位同事向我祝贺,我们立刻想地面指挥部汇报:“我们已成功完成太空行走的任务,请求返航。”没多久,地面指挥部也向我们祝贺,我们抱在了一起,激动万分啊。地面指挥部又让我们开始返航,我们立即回应:“好的,立即返航。”不知怎的,一会儿我竟然睡着了,醒来后,他们说就要到大气层了,我高兴极了。本来我应该在欢迎礼堂里的,可是我一兴奋,就睁眼了,才知道只是一场梦。回想了一下,不错,长大后我要成为真正的宇航员。
作文十:《麦哲伦环球航行作文》900字
追寻麦哲伦的足迹
在世界航海探险史上,人们永远不会忘记意大利伟大的航海家哥伦布。然而他最终并没有实现环球航行的梦想。
真正实现环球航行梦想的,是另一位名彪青史的葡萄牙航海家——斐迪南?麦哲伦。
1519年8月1日,得到西班牙国王资助的麦哲伦从塞维利亚码头出发。由麦哲伦领导的一支由5艘大船、265名水手组成的西班牙船队自此开始了。
1520年11月28日,船队在经历了千辛万苦之后,麦哲伦终于找到了从大西洋通向太平洋的新航道,这个航道所在的海峡后来就被称作“麦哲伦海峡”。
后来麦哲伦船队的船员终于顺利返回了葡萄牙,完成了史无前例的环球航行,并且证明了地球是圆的这一说法。之所以说地球是圆的是有一定道理的:麦哲伦的舰队一直在海上航行,所以他们似乎可以认为一直是在一个平面上移动。可是这个面最终闭合了,只能说明这个面并不是一个真的平面,可以是一个每一部份都很均匀的弯曲的接近平面的空间形状。这样的空间形状,只能是圆柱体的侧面或者是球体。相对来说,当时已经有人提过的“地球”的假说更容易让人接受。毕竟圆柱体那两条圆形的棱线,在漫长的四年中并没有被发现。而且此前欧洲人的有关北冰洋的探险也可说明大地并非圆柱体。所以这次旷世的大冒险,虽然损失了4艘船和包括舰队长麦哲伦在内的绝大多数船员,但最终证明了“地”是圆的,我们脚下的是一个“地球”。
地球是圆的我们已经证明了,现在让我们沿着麦哲伦船队当年的航线重新游历一番去领略一下一路的风土人情吧。1951年麦哲伦从葡萄牙出发进入北温带的大西洋并且向南行驶进入赤道,渐渐靠近南美洲东部的被大片雨林覆盖的巴西,在这片以高原和平原为主的国度上有着典型的热带雨林气候。离开巴西他们继续沿着海岸线继续向南航行 到达智利他们先后经历了亚热带季风气候和温带大陆性气候,后来在他们在阿根廷南部发现了一条通向太平洋的新航道,并把它命名为麦哲伦海峡。进入太平洋后他们在太平洋上航行了两年多的时间,最后到达了菲律宾群岛,不幸的是麦哲伦被当地的土著人杀害了,永远的留在了中年多雨的菲律宾群岛上。麦哲伦死后,船队的其他人绕道菲律宾群岛,从以高原和平地为主的澳大利亚北部进入了印度洋。而后他们从非洲南部的好望角进入大洋洲,然后又沿非洲西海岸线一路北上,最后终于返回葡萄牙。
综上所述,地球是圆的.
转载请注明出处作文大全网 » 太空航行的美术教案_0