1、深空探測(cè)導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告 學(xué) 院學(xué) 號(hào)姓 名 目錄一、深空探測(cè)的意義31、推動(dòng)高新技術(shù)發(fā)展32、彰顯國(guó)家綜合實(shí)力33、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展44、尋找生命起源答案4二、學(xué)習(xí)體會(huì)感悟4三、化學(xué)與深空探測(cè)的聯(lián)系6四、中國(guó)深空探測(cè)暢想7五、課程建議8一、深空探測(cè)的意義深空探測(cè)是在衛(wèi)星應(yīng)用和載人航天取得重大成就的基礎(chǔ)上，向更廣闊的太陽(yáng)系空間進(jìn)行的探索。通過(guò)深空探測(cè)，能幫助人類(lèi)研究太陽(yáng)系及宇宙的起源、演變和現(xiàn)狀，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地球環(huán)境的形成和演變，認(rèn)識(shí)空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系。從現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)深空的探測(cè)和開(kāi)發(fā)具有十分重要的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)意義。1、推動(dòng)高新技術(shù)發(fā)展深空探測(cè)是一項(xiàng)充滿(mǎn)高新科技的探索活動(dòng)，他要求有最

2、好的金屬及非金屬材料、最先進(jìn)的測(cè)控通信技術(shù)、最可靠高效的能源系統(tǒng)等等。因此可以說(shuō)，一項(xiàng)項(xiàng)深空探測(cè)活動(dòng)的開(kāi)展，不斷對(duì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)提出更高的要求，同時(shí)也極大地促進(jìn)了高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。比如，深空探測(cè)活動(dòng)對(duì)遙感技術(shù)、測(cè)控通信技術(shù)提出了更高的要求。人類(lèi)對(duì)于地球同步軌道（GEO）特別是近地軌道（LEO）上的航天活動(dòng)，其測(cè)控通訊技術(shù)已完全適應(yīng)，即已不存在技術(shù)難題。如上世紀(jì)后期建成并完善的天基測(cè)控通訊網(wǎng)即TDRSS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)LEO上的航天器100%的測(cè)控通訊軌道覆蓋率。但是，當(dāng)人類(lèi)將航天活動(dòng)的范圍擴(kuò)展到月球、火星特別是冥王星以及太陽(yáng)引力所能達(dá)到的奧爾特彗星云時(shí)，測(cè)控通信尚存在因距離變遠(yuǎn)損失劇增、低覆蓋率

3、等許多技術(shù)難點(diǎn)，而這些難題正是世界各國(guó)的航天專(zhuān)家們致力于解決的問(wèn)題。由此而催生了大口徑天線(xiàn)、大發(fā)射功率、信源無(wú)損壓縮等新技術(shù)，帶動(dòng)了高科技的向前發(fā)展。2、彰顯國(guó)家綜合實(shí)力一個(gè)國(guó)家開(kāi)展深空探測(cè)活動(dòng)的能力和水平，反映了一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力。早在上世紀(jì)50年代末，蘇美兩家超級(jí)大國(guó)就開(kāi)始實(shí)施深空探測(cè)任務(wù)。在60-70年代，美國(guó)向水星、金星、火星、木星和土星等先后發(fā)射了“水手”、“海盜”、“先驅(qū)者”和“旅行者”等4種型號(hào)數(shù)十個(gè)行星探測(cè)器，其中“旅行者-2”在對(duì)木星、土星進(jìn)行探測(cè)后，還首次對(duì)天王星、海王星進(jìn)行了探測(cè)。到1989年，美國(guó)利用“亞特蘭蒂斯”號(hào)航天飛機(jī)成功釋放了“麥哲倫”金星探測(cè)器和“伽利略”木星

4、探測(cè)器，從而開(kāi)始了第二輪深空探測(cè)計(jì)劃。前蘇聯(lián)在1989年前的30年中，連續(xù)發(fā)射了“火星”、“金星”、“維加”和“福布斯”等型號(hào)幾十顆各類(lèi)行星探測(cè)器，且在1979-1989年這十年中可謂是一枝獨(dú)秀，取得了輝煌的成就。除此之外，歐盟、日本等國(guó)家或組織也正在積極開(kāi)展深空探測(cè)相關(guān)活動(dòng)。我國(guó)要保住航天大國(guó)的地位，就要積極參與月球與深空探測(cè)活動(dòng)，制定宏偉的月球與深空探測(cè)的近期和長(zhǎng)期計(jì)劃。登月將會(huì)像當(dāng)年兩彈一星的成功一樣，極大地激發(fā)中國(guó)人民的愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)中華民族的自豪感和凝聚力，對(duì)我國(guó)的軍事、政治、經(jīng)濟(jì)、文化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。3、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展深空探測(cè)活動(dòng)不僅能揭示科學(xué)的奧秘，還可帶動(dòng)其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)

5、展，如人工智能、機(jī)器人、遙控作業(yè)、加工自動(dòng)化、高超音速飛行、光學(xué)通信和高速數(shù)據(jù)處理、超高強(qiáng)度和耐高溫材料、空間發(fā)電站、電能的微波傳輸、無(wú)污染飛行器以及空間生命科學(xué)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在實(shí)施阿波羅計(jì)劃所開(kāi)發(fā)的新技術(shù)中，有4000項(xiàng)專(zhuān)利轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。深空探測(cè)、及其技術(shù)的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用，勢(shì)必帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大利益，對(duì)人類(lèi)文明產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。4、尋找生命起源答案深空探測(cè)可以進(jìn)一步解答地球如何起源與演變、行星和太陽(yáng)系究竟是如何形成和演化、人類(lèi)是不是宇宙中唯一的智慧生命、地球的未來(lái)將如何等一系列問(wèn)題，同時(shí)有利于人類(lèi)積極開(kāi)發(fā)和利用空間資源。現(xiàn)在人類(lèi)對(duì)地球形成所做出的初步推測(cè)的依據(jù)，就

6、源自深空探測(cè)，對(duì)太陽(yáng)及其他太陽(yáng)系內(nèi)星體構(gòu)成元素的探測(cè)，速度等指標(biāo)的測(cè)量等等。盡管目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何地球外的生命星球，但我們不會(huì)停下深空探測(cè)的腳步，最終會(huì)揭開(kāi)宇宙那重重的神秘面紗。二、學(xué)習(xí)體會(huì)感悟經(jīng)過(guò)了近十堂課的學(xué)習(xí)，我不僅了解到了更多的太空探測(cè)知識(shí)，而且對(duì)深空探測(cè)的內(nèi)容和意義有了更深入的理解。從太空中看去，我們的地球是一顆為藍(lán)色的星球，同時(shí)也是一顆充滿(mǎn)生機(jī)的星球。茫茫宇宙浩瀚無(wú)際，我們的地球不過(guò)是其中渺小的一份子。正是因?yàn)榈厍蛏洗嬖谏?，這顆蔚藍(lán)色的星球才顯得如此與眾不同。人類(lèi)從一開(kāi)始，就在思考太陽(yáng)系和地球是怎樣發(fā)生和演變的、除了地球外還有沒(méi)有其他星球存在生命等問(wèn)題，以及太陽(yáng)和地球的未來(lái)如

7、何。宇宙的浩瀚和奇妙引起了人類(lèi)很大的好奇心，驅(qū)使著無(wú)數(shù)的科學(xué)家們前赴后繼，投身到深空探測(cè)的研究中來(lái)。從上世紀(jì)60年代起，人類(lèi)的深空探測(cè)開(kāi)始迅速發(fā)展。目前人類(lèi)已經(jīng)探測(cè)了太陽(yáng)系的全部行星、2 個(gè)矮行星，以及多個(gè)小行星和彗星，人類(lèi)發(fā)射的多個(gè)深空探測(cè)器已經(jīng)到達(dá)太陽(yáng)系的磁場(chǎng)邊界（旅行者-1號(hào)、先驅(qū)者10號(hào)等）。在二十一世紀(jì)，人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)正以一種不可預(yù)見(jiàn)的速度前進(jìn)。進(jìn)入21世紀(jì)后,特別是2004年后,世界各主要航天大國(guó)紛紛提出明確的深空探測(cè)規(guī)劃或任務(wù)計(jì)劃, 比較有代表性的有：美國(guó)在2004年提出“新太空計(jì)劃”, 將通過(guò)一系列的工程和探測(cè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)2018年重返月球,并在2025年將人類(lèi)送上火星，同時(shí)開(kāi)

8、展一系列無(wú)人星際探測(cè)任務(wù)；歐洲在2004年提出“曙光女神計(jì)劃”,被稱(chēng)為“歐洲的阿波羅計(jì)劃”，初步規(guī)劃2024年前后載人登月，2033年實(shí)現(xiàn)載人登陸火星,同時(shí)開(kāi)展其他無(wú)人星際探測(cè)任務(wù)；日本在2005年出臺(tái)規(guī)劃,近期將發(fā)射多個(gè)無(wú)人月球探測(cè)器和小行星探測(cè)器, 并提出月球基地建設(shè)的設(shè)想；印度在2008年發(fā)射第一顆月球環(huán)繞探測(cè)衛(wèi)星；俄羅斯在2010年前后發(fā)射火星探測(cè)器, 2015年前后發(fā)射月球撞擊器和金星探測(cè)器。在我國(guó)的深空探測(cè)活動(dòng)中，最引人注目的當(dāng)屬探月工程。中國(guó)探月工程又稱(chēng)“嫦娥工程”。中國(guó)探月工程經(jīng)過(guò)10年的醞釀，最終確定中國(guó)的探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個(gè)階段。第一期繞月工程是在2007

9、年發(fā)射探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”，對(duì)月球表面環(huán)境、地貌、地形、地質(zhì)構(gòu)造與物理場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)。第二期工程時(shí)間定為2007年至2016年，目標(biāo)是研制和發(fā)射航天器，以軟著陸的方式降落在月球上進(jìn)行探測(cè)。第三期工程時(shí)間定在2016至2020年，目標(biāo)是月面巡視勘察與采樣返回。其中前期主要是研制和發(fā)射新型軟著陸月球巡視車(chē)，對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行巡視勘察。2007年10月24日“嫦娥一號(hào)”月球軌道器成功發(fā)射，總共飛行了13天18小時(shí)到達(dá)月球?！版隙鹨惶?hào)”的主要科學(xué)目標(biāo)是：測(cè)繪月球三維地圖，探測(cè)月面14種元素的分布，測(cè)量月壤的厚度，進(jìn)行地月空間環(huán)境探測(cè)。任務(wù)結(jié)束后，嫦娥1號(hào)于2009年11月14日受控撞擊了月球?！版隙?號(hào)”月球軌

10、道器于2010年10月1日發(fā)射，是嫦娥-1號(hào)的備份星。設(shè)計(jì)壽命6個(gè)月的嫦娥二號(hào)在工作26個(gè)月后，進(jìn)行了兩次任務(wù)擴(kuò)展，繼續(xù)飛向更遠(yuǎn)的深空。為了積累深空探測(cè)經(jīng)驗(yàn)，嫦娥二號(hào)于6月9日下午離開(kāi)月球，前往距地球約150萬(wàn)km遠(yuǎn)的日地拉格朗日L2點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)實(shí)施探測(cè)，同時(shí)進(jìn)行測(cè)控技術(shù)等試驗(yàn)。2012年12月13日，嫦娥二號(hào)在距地球約700萬(wàn)km遠(yuǎn)的深空掠過(guò)小行星4179，最近距離僅為3.2km，飛掠時(shí)速高達(dá)10.73km/s。這是中國(guó)第一次對(duì)小行星進(jìn)行探測(cè)，中國(guó)也成為繼美國(guó)、歐空局和日本后，第四個(gè)對(duì)小行星實(shí)施探測(cè)的國(guó)家或組織。嫦娥二號(hào)分別在100100km的圓軌道和10015km的橢圓軌道進(jìn)行了高分辨率成像

11、和環(huán)月探測(cè)，完整獲取了7m分辨率的月球表面三維影像數(shù)據(jù)，并完成了對(duì)嫦娥三號(hào)落月任務(wù)預(yù)選著陸區(qū)虹灣局部區(qū)域的達(dá)到1.3m的高分辨率成像。2013年12月2日我國(guó)用長(zhǎng)征三號(hào)乙增強(qiáng)型火箭發(fā)射了嫦娥-3號(hào)登月器，12月14日帶著中國(guó)的第一艘月球車(chē)“玉兔號(hào)”成功軟著陸于月球雨海西北部，實(shí)現(xiàn)了月球軟著陸并釋放了“玉兔號(hào)”月球車(chē)。這是繼前蘇聯(lián)1976年的月球24號(hào)后首個(gè)在月球表面軟著陸的探測(cè)器。從1958年8月17日美國(guó)發(fā)射第一個(gè)月球探測(cè)器“先驅(qū)者0號(hào)”開(kāi)始，人類(lèi)邁向太陽(yáng)系的深空探測(cè)活動(dòng)至今已有近50年的歷史了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2006 年6月，人類(lèi)已發(fā)射過(guò)的向月球以遠(yuǎn)的太陽(yáng)系天體開(kāi)展的深空探測(cè)活動(dòng)共215次

12、，其中成功和部分成功的114次，占總次數(shù)的53.0%，意味著近一半的探測(cè)活動(dòng)是失敗的。人類(lèi)杰出的科學(xué)家們，憑借已知的自然科學(xué)規(guī)律，勇敢地向著浩瀚無(wú)際的宇宙進(jìn)發(fā)，期間雖有失敗，但是人類(lèi)只會(huì)愈挫愈勇，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地開(kāi)拓新知，不斷研發(fā)更先進(jìn)的技術(shù)，朝著宇宙更深處前進(jìn)，去探索無(wú)窮無(wú)盡的奧秘。三、化學(xué)與深空探測(cè)的聯(lián)系作為化學(xué)專(zhuān)業(yè)的一名學(xué)生，我們能為深空探測(cè)服務(wù)的部分有宇航員的太空服的設(shè)計(jì)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑、航天器結(jié)構(gòu)合金材料的制備等方面。宇航服是保護(hù)宇航員在太空不受低溫，射線(xiàn)等的侵害并提供人類(lèi)生存所需的氧氣的保護(hù)服。宇航服的氧氣罐為太空人提供氧氣。而排出的二氧化碳則由氫氧化鋰所吸收。太空人的體

13、溫則由一套貼身內(nèi)衣調(diào)節(jié)，這件內(nèi)衣布滿(mǎn)水管，水泵不斷把水循環(huán)，把太空人身體所發(fā)出的熱力帶走，而水則由升華器所冷卻。宇航服最后一個(gè)重要功用，是為太空人提供所需的氣壓（約等于半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力52kPa）。宇航服的表層有阻隔輻射的功用，關(guān)鍵是氣密加壓限制層和真空隔熱層的材料的選擇，今多選用多層鍍鋁的聚酰亞胺薄膜或聚酯薄膜并在各層之間夾以無(wú)紡織布制成?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)劑，或稱(chēng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，由氧化劑和燃燒劑組成。氧化劑常選用液態(tài)氧、四氧化二氮等，燃燒劑則有煤油、酒精、偏二甲肼、液態(tài)氫等。從物理形態(tài)上講，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用的推進(jìn)劑有兩種形式，一種是液態(tài)物質(zhì)，另一種是固態(tài)物質(zhì)。如果在兩種燃料中，一種為固體，一

14、種為液體，則稱(chēng)為固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或直接稱(chēng)其物質(zhì)名稱(chēng)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。如，氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。由于固態(tài)燃燒劑產(chǎn)生的能量比液體氧化劑發(fā)出的能量高，所以，研制的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多是固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，兩種燃料相遇燃燒，形成高溫高壓氣體，氣體從噴口噴出，產(chǎn)生巨大推力而把運(yùn)載火箭送上了太空。鋁合金比強(qiáng)度高，抗蝕性強(qiáng)，一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能，因而是航天器中較常使用的一種合金材料。稀土元素鈧（Sc）是許多有色金屬的優(yōu)良改性添加元素，尤其是對(duì)鋁合金具有非常神奇的合金化作用。加入0.2%-0.4%的鈧（Sc）可以明顯提高合金的高溫強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、焊接性能和抗腐蝕性能，并可避免長(zhǎng)期高溫工作

15、時(shí)已產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象。通過(guò)添加微量的稀土元素鈧（Sc）可在現(xiàn)有鋁合金的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一系列新一代鋁合金材料。四、中國(guó)深空探測(cè)暢想人類(lèi)為什么要開(kāi)展深空探測(cè)？對(duì)未知世界的探索是人類(lèi)發(fā)展的永恒動(dòng)力，對(duì)茫茫宇宙的探測(cè)是人類(lèi)拓展生存空間的必由之路。探索太陽(yáng)系乃至整個(gè)宇宙的起源、發(fā)展和演化，是深空探測(cè)任務(wù)的永恒科學(xué)目標(biāo)，深空探測(cè)對(duì)于激發(fā)人類(lèi)的探索精神，促進(jìn)新一代科研工作者的成長(zhǎng)，推動(dòng)深空資源的綜合開(kāi)發(fā)利用和人類(lèi)科技水平的持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。中國(guó)深空探測(cè)的未來(lái)要重點(diǎn)突破深空探測(cè)器和運(yùn)載火箭等一系列關(guān)鍵技術(shù)，提升工程能力，滿(mǎn)足深空領(lǐng)域科學(xué)探測(cè)的需求。未來(lái)我國(guó)深空探測(cè)的發(fā)展可以設(shè)計(jì)為：發(fā)展火星探測(cè)器，形成達(dá)到距地球約

16、4億公里遠(yuǎn)的深空探測(cè)能力；實(shí)施探月三期工程，掌握月球無(wú)人取樣返回技術(shù)，發(fā)展火星“軟著陸”巡視探測(cè)器，掌握行星接力發(fā)行等關(guān)鍵技術(shù)，形成在距地球約4億公里有大氣天氣的“軟著陸”和巡視能力；第三步是實(shí)施載人登月、火星無(wú)人采樣返回，掌握載人登月火星無(wú)人采樣返回等關(guān)鍵技術(shù)，使中國(guó)人的足跡第一次踏上意外天氣，形成無(wú)人采取樣返回和10億公里遠(yuǎn)無(wú)人探測(cè)能力。在月球探測(cè)領(lǐng)域，在全力完成好探月工程既定目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)施開(kāi)展無(wú)人月球普查和詳查任務(wù)，逐步建立無(wú)人值守的月球基地，在條件具備后實(shí)施載人登月，直至建立有人駐留的月球基地。在行星器探測(cè)方面，根據(jù)中國(guó)科學(xué)家的建議，無(wú)人行星探測(cè)的重點(diǎn)目標(biāo)包括火星探測(cè)、巨行星的探測(cè)

17、和小行星和彗星的探測(cè)?；鹦亲鳛榫嚯x地球最近的內(nèi)地行星，是開(kāi)展行星器探測(cè)的首選目標(biāo)。對(duì)于運(yùn)載火箭而言，目前具有最大能力的長(zhǎng)征三號(hào)乙發(fā)射第二軌道的能力不少于3噸，未來(lái)“行星大運(yùn)載”將具備發(fā)射火星軌道運(yùn)載能力，發(fā)射到木星的軌道能力將達(dá)到3噸以上。對(duì)探測(cè)器而言，從月球環(huán)繞探測(cè)起步，進(jìn)而發(fā)展月球“軟著陸”與巡視探測(cè)，再發(fā)展月球無(wú)人采樣返回和近地行星“軟著陸”隨時(shí)探測(cè)，最后發(fā)展火星無(wú)人取樣返回和軀體巨行星及其衛(wèi)星的探測(cè)，逐步形成對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)有無(wú)大氣的各類(lèi)天體多種形式的探測(cè)能力，最終可根據(jù)科學(xué)家提出的探測(cè)需求，開(kāi)展任意形式的深空探測(cè)活動(dòng)。五、課程建議深空探測(cè)導(dǎo)論這門(mén)課是一門(mén)很有意思的課程，而且我也從中學(xué)到了許多。不過(guò)有一點(diǎn)略感遺憾，課程從始至終都