水火箭升空播種“航天夢”科普課程匯報人：文小庫2025-11-09目錄/CONTENTS2長征系列火箭專題3水火箭實踐教學(xué)4航天科技互動體驗5航天精神與創(chuàng)新思維6航天研學(xué)活動設(shè)計1航天科技基礎(chǔ)知識航天科技基礎(chǔ)知識PART01推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生推力火箭通過燃燒推進(jìn)劑（如液氧和煤油）產(chǎn)生高溫高壓氣體，高速噴出形成反作用力推動火箭升空，遵循牛頓第三定律。多級火箭分離技術(shù)采用多級火箭設(shè)計，當(dāng)一級燃料耗盡后自動分離并啟動下一級，減輕重量提高效率，確保有效載荷進(jìn)入預(yù)定軌道?？諝鈩恿W(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計火箭外形需符合空氣動力學(xué)原理以減少阻力，同時采用輕量化高強(qiáng)度材料（如鈦合金、碳纖維）確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。制導(dǎo)與控制系統(tǒng)通過慣性導(dǎo)航、GPS和地面雷達(dá)實時調(diào)整飛行姿態(tài)與軌道，確?；鸺_入軌或抵達(dá)目標(biāo)天體。火箭發(fā)射原理月球與火星探測技術(shù)軟著陸與巡視技術(shù)探測器需具備減速緩沖系統(tǒng)（如反推發(fā)動機(jī)、氣囊）實現(xiàn)軟著陸，并搭載巡視器（如火星車）進(jìn)行地表移動探測。地外環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計針對極端溫差（月球晝夜溫差約300℃）、輻射及沙塵環(huán)境，采用特殊隔熱材料、太陽能電池板自清潔技術(shù)。深空通信中繼網(wǎng)絡(luò)建立以中繼衛(wèi)星（如“鵲橋號”）為核心的通信系統(tǒng)，解決地月/地火信號延遲與遮擋問題，保障數(shù)據(jù)實時回傳。原位資源利用（ISRU）通過電解月壤制氧、提取火星地下水等技術(shù)，為未來長期駐留提供能源與生命支持物資。從早期長征一號到新一代長征五號，實現(xiàn)低軌25噸、同步軌道14噸運力，支撐空間站建設(shè)與深空探測需求。建成北斗全球?qū)Ш?、風(fēng)云氣象、高分遙感等衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，覆蓋通信、測繪、災(zāi)害監(jiān)測等民生與國防領(lǐng)域。完成神舟系列載人飛行、天宮空間實驗室及天和核心艙發(fā)射，掌握交會對接、出艙活動等關(guān)鍵技術(shù)。嫦娥工程實現(xiàn)月面著陸、采樣返回及月球背面探測；天問一號完成火星繞落巡一步到位，躋身行星探測先進(jìn)行列。中國航天發(fā)展歷程運載火箭技術(shù)突破衛(wèi)星應(yīng)用體系構(gòu)建載人航天工程成就深空探測里程碑長征系列火箭專題PART02長征家族型號解析長征一號至四號系列作為中國早期運載火箭代表，采用液體燃料推進(jìn)技術(shù)，成功發(fā)射首顆人造衛(wèi)星"東方紅一號"，奠定中國航天事業(yè)基礎(chǔ)。其中長征二號F專為載人航天設(shè)計，具備逃逸塔等安全保障系統(tǒng)。長征五號系列新一代大型低溫液體運載火箭，采用5米直徑箭體與YF-77氫氧發(fā)動機(jī)，近地軌道運載能力達(dá)25噸，承擔(dān)探月工程三期、空間站核心艙等重大發(fā)射任務(wù)。長征六號/七號模塊化火箭采用"三級半"構(gòu)型與無毒無污染推進(jìn)劑，具備快速響應(yīng)能力。長征七號作為空間站貨運飛船專用火箭，太陽同步軌道運載能力達(dá)4.5噸。長征八號/十一號創(chuàng)新型號長征八號實現(xiàn)"一箭多星"商業(yè)化發(fā)射，長征十一號作為固體運載火箭具備全天候快速發(fā)射能力，大幅提升應(yīng)急發(fā)射效率?；鸺Y(jié)構(gòu)與功能推進(jìn)系統(tǒng)包含發(fā)動機(jī)、燃料貯箱與輸送系統(tǒng)，采用分級燃燒循環(huán)技術(shù)。YF-100液氧煤油發(fā)動機(jī)單臺推力達(dá)120噸，多機(jī)并聯(lián)構(gòu)成火箭核心動力源。01導(dǎo)航控制系統(tǒng)由慣性測量單元、飛行控制計算機(jī)與伺服機(jī)構(gòu)組成，采用"捷聯(lián)慣導(dǎo)+衛(wèi)星修正"復(fù)合制導(dǎo)模式，確保入軌精度誤差不超過百米級。有效載荷整流罩采用蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，直徑5.2米的整流罩內(nèi)部設(shè)置環(huán)境控制系統(tǒng)，為衛(wèi)星提供恒溫、潔凈的載荷保護(hù)環(huán)境。逃逸救生系統(tǒng)載人火箭特有的塔式逃逸裝置，配備固體逃逸發(fā)動機(jī)，可在發(fā)射臺至110公里高度區(qū)間實現(xiàn)航天員艙快速分離與安全回收。020304建立"雙五條歸零標(biāo)準(zhǔn)"等質(zhì)量管理體系，確保神舟系列飛船連續(xù)成功發(fā)射，創(chuàng)造100%發(fā)射成功率的世界紀(jì)錄。嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度全國數(shù)千家單位參與載人航天工程，形成"萬人一桿槍"的協(xié)作模式，實現(xiàn)測控通信、著陸回收等系統(tǒng)的無縫銜接。團(tuán)結(jié)協(xié)作的大局意識01020304突破西方技術(shù)封鎖，自主研制出空間交會對接、再生生保等核心技術(shù)，實現(xiàn)從"跟跑"到"并跑"的跨越式發(fā)展。自主創(chuàng)新的科技精神航天員群體堅持"祖國利益高于一切"的信念，面對超重、失重等極限環(huán)境挑戰(zhàn)，始終保持昂揚斗志完成空間站建設(shè)任務(wù)。無私奉獻(xiàn)的愛國情懷載人航天精神內(nèi)涵水火箭實踐教學(xué)PART03材料準(zhǔn)備與工具使用基礎(chǔ)材料選擇需準(zhǔn)備大容量塑料瓶（建議2升裝）、硬質(zhì)卡紙或泡沫板、膠帶、橡皮塞、氣門芯等核心部件。塑料瓶需確保無裂紋且耐壓性強(qiáng)，卡紙用于制作尾翼，需具備一定硬度以保證飛行穩(wěn)定性。輔助材料防水涂料可增強(qiáng)瓶體密封性，彩色貼紙用于標(biāo)記重心或裝飾火箭外觀，提升學(xué)生參與興趣。工具清單剪刀、美工刀、尺子、熱熔膠槍、打氣筒（帶壓力表）為必備工具。熱熔膠槍用于固定尾翼和連接部位，打氣筒需具備高壓能力以提供足夠推進(jìn)力。瓶體加工與組裝在火箭頭部填充適量濕沙或黏土作為配重，通過試拋測試調(diào)整重心位置，使火箭下落時頭部朝下。尾翼面積需根據(jù)瓶體大小按比例設(shè)計，過大易導(dǎo)致阻力增加，過小則影響方向控制。配重與平衡調(diào)整動力系統(tǒng)測試向瓶內(nèi)注入約1/3容積的水，連接打氣筒加壓至標(biāo)準(zhǔn)值（通常為60-80psi），觀察瓶體承壓狀態(tài)及接口密封性，排除潛在安全隱患。將塑料瓶底部切割平整，用熱熔膠將3-4片對稱尾翼固定在瓶體下部，尾翼夾角需嚴(yán)格保持120度以確保飛行軌跡穩(wěn)定。瓶口處安裝帶氣門芯的橡皮塞，確保密封性測試無漏氣現(xiàn)象。水火箭制作步驟發(fā)射操作與安全事項需選擇開闊平坦的戶外場地，半徑至少50米內(nèi)無建筑物或人群。發(fā)射架應(yīng)穩(wěn)固固定于地面，傾斜角度建議30-45度以兼顧射高與射程。發(fā)射場選址若發(fā)現(xiàn)瓶體鼓包或接口漏氣，立即停止加壓并緩慢排氣。備用水桶用于緊急冷卻過熱部件，現(xiàn)場需配備急救包以應(yīng)對可能的擦傷或撞擊傷害。應(yīng)急處理預(yù)案由教師統(tǒng)一指揮加壓與釋放，學(xué)生需佩戴護(hù)目鏡并退至安全線后。加壓過程中禁止觸碰火箭本體，釋放時采用拉繩式遠(yuǎn)程觸發(fā)以規(guī)避風(fēng)險。操作流程規(guī)范航天科技互動體驗PART04多系統(tǒng)協(xié)同操作訓(xùn)練學(xué)員通過仿真控制臺掌握發(fā)射倒計時、燃料注入、姿態(tài)調(diào)整等關(guān)鍵流程，理解航天任務(wù)中各子系統(tǒng)的協(xié)同運作機(jī)制?？刂婆_配備實時數(shù)據(jù)反饋屏，模擬真實發(fā)射中的壓力參數(shù)與故障警報場景。應(yīng)急程序演練設(shè)置推進(jìn)劑泄漏、軌道偏離等突發(fā)狀況，要求學(xué)員根據(jù)預(yù)案啟動緊急制動或中止發(fā)射程序，培養(yǎng)快速決策與團(tuán)隊協(xié)作能力。操作臺集成聲光報警系統(tǒng)以增強(qiáng)沉浸感。模擬發(fā)射控制臺操作提供太陽能帆板、載荷艙、推進(jìn)艙等標(biāo)準(zhǔn)化組件，學(xué)員需按照工程圖紙完成機(jī)械連接與電路布線，學(xué)習(xí)航天器分系統(tǒng)功能劃分與接口兼容性設(shè)計原則。模塊化結(jié)構(gòu)拼裝組裝后需進(jìn)行電源導(dǎo)通測試、信號傳輸校驗及展開機(jī)構(gòu)模擬，通過萬用表、示波器等工具排查短路或接觸不良問題，掌握航天器總裝后的質(zhì)量控制流程。功能測試與調(diào)試航天器模型組裝太空環(huán)境模擬實驗熱真空環(huán)境測試將材料樣本置于模擬艙內(nèi)，通過液氮冷卻與紅外加熱模擬太空溫差循環(huán)，檢測材料膨脹系數(shù)、絕緣性能等參數(shù)變化，講解航天器熱防護(hù)設(shè)計原理。微重力效應(yīng)演示利用落塔或拋物線飛行模擬裝置，觀察物體在近似失重狀態(tài)下的運動特性，分析艙內(nèi)設(shè)備固定、液體管理等技術(shù)難點。實驗包含磁性懸浮與氣浮平臺對比驗證。航天精神與創(chuàng)新思維PART05航天科學(xué)家故事提出“工程控制論”框架，奠定中國航天系統(tǒng)工程方法論基礎(chǔ)，推動運載火箭與導(dǎo)彈技術(shù)體系化發(fā)展，其學(xué)術(shù)思想至今仍是航天領(lǐng)域重要指導(dǎo)原則。錢學(xué)森的系統(tǒng)工程貢獻(xiàn)主持設(shè)計中國首顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”，突破多軸穩(wěn)定、熱控等關(guān)鍵技術(shù)，后續(xù)主導(dǎo)北斗導(dǎo)航、探月工程等重大專項，展現(xiàn)航天人終身奮斗精神。孫家棟的衛(wèi)星總師之路作為載人航天工程首任總設(shè)計師，創(chuàng)造性提出“三艙一段”飛船構(gòu)型，解決航天員生命保障、返回再入等核心技術(shù)難題，實現(xiàn)從無人到載人的歷史跨越。王永志的載人航天突破航天技術(shù)創(chuàng)新案例可重復(fù)使用火箭技術(shù)通過垂直回收、發(fā)動機(jī)節(jié)流控制等創(chuàng)新，大幅降低發(fā)射成本，SpaceX的獵鷹9火箭實現(xiàn)一級火箭陸地與海上平臺精準(zhǔn)回收，開創(chuàng)商業(yè)航天新模式。空間站機(jī)械臂應(yīng)用國際空間站Canadarm2機(jī)械臂具備七自由度運動能力，可完成艙段轉(zhuǎn)位、設(shè)備維護(hù)等精細(xì)操作，其力反饋控制技術(shù)為未來在軌服務(wù)奠定基礎(chǔ)。深空探測通信技術(shù)針對火星探測的超遠(yuǎn)距離通信挑戰(zhàn)，開發(fā)低噪聲放大器、高增益天線陣列，配合糾錯編碼技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)億公里距離下1Mbps級數(shù)據(jù)傳輸速率。融合物理、工程、編程等多學(xué)科，設(shè)計水火箭空氣動力學(xué)實驗、衛(wèi)星軌道模擬等實踐項目，通過項目制學(xué)習(xí)培養(yǎng)系統(tǒng)思維與創(chuàng)新能力。航天STEAM課程體系配備真空艙、微型衛(wèi)星地面站等設(shè)備，支持學(xué)生開展微重力實驗、遙感數(shù)據(jù)分析等科研實踐，建立從理論到應(yīng)用的完整認(rèn)知鏈條。航天主題實驗室建設(shè)組織院士講座、工程師工作坊等活動，通過真實任務(wù)挑戰(zhàn)（如月球基地設(shè)計）激發(fā)創(chuàng)新熱情，建立產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人平臺。航天專家互動機(jī)制青少年航天夢想培養(yǎng)航天研學(xué)活動設(shè)計PART06科普課程開發(fā)要點科學(xué)性與趣味性結(jié)合跨學(xué)科知識整合分齡分層教學(xué)體系課程內(nèi)容需嚴(yán)格遵循航天科學(xué)原理，同時通過水火箭實驗、模擬發(fā)射等趣味環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生興趣，例如講解反作用力時結(jié)合水火箭推進(jìn)機(jī)制演示。針對不同年齡段學(xué)生設(shè)計差異化內(nèi)容，低齡段側(cè)重基礎(chǔ)物理現(xiàn)象認(rèn)知，高齡段可引入軌道計算、空氣動力學(xué)等進(jìn)階知識模塊。融入數(shù)學(xué)（拋物線計算）、工程學(xué)（結(jié)構(gòu)設(shè)計）、環(huán)境科學(xué)（氣壓與流體力學(xué)）等多學(xué)科內(nèi)容，構(gòu)建綜合性學(xué)習(xí)框架。分組協(xié)作實踐任務(wù)利用航天模擬軟件展示衛(wèi)星軌道變化、火箭分級分離等復(fù)雜過程，彌補(bǔ)實體教具的局限性。虛擬仿真輔助教學(xué)專家互動工作坊邀請航天領(lǐng)域工程師開展問答環(huán)節(jié)，解答學(xué)生關(guān)于燃料替代方案、回收系統(tǒng)設(shè)計等專業(yè)問題。設(shè)置水火箭制作競賽，要求學(xué)生團(tuán)隊完成箭