航天縱橫

前言

每一個(gè)人都為過(guò)去半個(gè)世紀(jì)人類航天事業(yè)的輝煌成就和目不暇接的科學(xué)發(fā)現(xiàn)感到振奮。自然科學(xué)各學(xué)科和技術(shù)科學(xué)本身都受到它的影響、挑戰(zhàn)和沖擊，人類的生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)方式也隨之發(fā)生了劇烈變化。從1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星和1961年第一個(gè)蘇聯(lián)宇航員進(jìn)入外太空后的40多年來(lái)，航天技術(shù)突飛猛進(jìn)，新成就和新紀(jì)錄層出不窮。有30多個(gè)國(guó)家發(fā)射了8000多顆衛(wèi)星，每天有2000多顆衛(wèi)星在軌道上工作。共有350多人參與過(guò)空間飛行，240多位宇航員累計(jì)在外太空工作了72人年。通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星等已成為人類社會(huì)生活須臾不能離開(kāi)的空間設(shè)施。可以說(shuō)，人類已經(jīng)把生存和生活領(lǐng)域擴(kuò)展到地球大氣層以外，占領(lǐng)和征服了近地空間。俄國(guó)航天理論先驅(qū)齊奧爾科夫斯基曾說(shuō)過(guò)(1903)：“地球是人類的搖籃，但人類不能總在搖籃里生活?！?0世紀(jì)60年代以蘇聯(lián)宇航員加加林為首，人類開(kāi)始走出搖籃。下面這些重大事件將永載人類歷史，記錄了人類走出地外空間的足跡。1957年10月4日蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。1959年9月12日蘇聯(lián)發(fā)射的月球2號(hào)到達(dá)月球表面。1961年4月12日蘇聯(lián)宇航員加加林第一個(gè)進(jìn)入外太空，乘東方號(hào)飛船在181～327km高空繞地球飛行了1小時(shí)48分鐘。1965年7月15日美國(guó)水手4號(hào)飛船到達(dá)火星，得到部分表面照片。1966-1967年蘇聯(lián)發(fā)射的月球衛(wèi)星拍攝了人類從未見(jiàn)到過(guò)的月球背面照片，制作了1：500萬(wàn)的背面月貌圖，以大批蘇聯(lián)科學(xué)家、研究機(jī)構(gòu)、城市以及世界各國(guó)科學(xué)家的名字命名了所有的可見(jiàn)構(gòu)造，經(jīng)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)批準(zhǔn)后成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)名稱。1966年3月1日一1970年12月15日蘇聯(lián)發(fā)射的金星3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)和7號(hào)分別進(jìn)入金星大氣層和到達(dá)金星表面，得到了大氣參數(shù)和部分表面構(gòu)造照片，繪制了第一幅金星表面構(gòu)造圖并給予命名。從1961-1983年蘇聯(lián)共發(fā)射了16個(gè)金星探測(cè)飛船，成為“金星大王”。1969年7月24日美國(guó)宇航員阿姆斯特朗、柯林斯乘阿波羅11號(hào)飛船登上月球，邁出了人類在地外天體上行走的第一步。到1972年12月19日，共有12名美國(guó)宇航員先后登上了月球并安全返回地球，總共在月球上逗留了600個(gè)小時(shí)，帶回月巖樣品381kg。1970年4月24日中國(guó)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號(hào)”，重183kg。1974年2月5日美國(guó)發(fā)射的水手10號(hào)三次飛近水星，在320km高度上拍攝了占1／3水星表面的構(gòu)造，繪制了第一幅水星表面圖。從1971-2004年，蘇聯(lián)發(fā)射的火星2號(hào)(1971)和3號(hào)～7號(hào)(1973)，美國(guó)發(fā)射的水手9號(hào)(1971)、兩個(gè)海盜衛(wèi)星(1976)、火星軌道器(1998)、火星全球勘探(1997)、探路者(1997)、勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)(2004)等火星衛(wèi)星和降落到火星表面的探測(cè)器，對(duì)火星地貌、地質(zhì)、大氣、巖石、構(gòu)造進(jìn)行了全面研究，徹底排除了火星上存在高等生物的可能性?；鹦巧蠜](méi)有液態(tài)水，大氣稀薄(0，01atm①)，95％是cO，，氧氣很少(0，13％)，平均溫度一57℃，但發(fā)現(xiàn)數(shù)十億年前有大量水存在過(guò)的跡象。

內(nèi)容概要

　　《航天縱橫：航天對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的拉動(dòng)》是為從事和將要從事航天事業(yè)的青年科學(xué)家和工程師們編寫(xiě)的講義和參考教材?！逗教炜v橫：航天對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的拉動(dòng)》綜述了20世紀(jì)下半葉世界航天科學(xué)技術(shù)所取得的偉大成就；航天科學(xué)與物理、數(shù)學(xué)、天文、宇宙學(xué)、生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)和各門技術(shù)科學(xué)的密切關(guān)系以及對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步的拉動(dòng)，展望21世紀(jì)航天科學(xué)的任務(wù)、發(fā)展方向和期待中對(duì)人類進(jìn)步事業(yè)的貢獻(xiàn)等。《航天縱橫：航天對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的拉動(dòng)》取名《航天縱橫》，是指講義重點(diǎn)闡述航天事業(yè)與其他學(xué)科的橫向聯(lián)系和影響，而不在航天技術(shù)本身。由于大學(xué)中航空航天專業(yè)通常末把天文學(xué)列入必修課，因此第一講中介紹了航天所需要的天文學(xué)要義。第二講討論地月系統(tǒng)。探月是20世紀(jì)和21世紀(jì)航天的重點(diǎn)任務(wù)。研究月球和其他天體都以地球?yàn)闃影?，故本講中對(duì)地球地質(zhì)學(xué)有詳細(xì)說(shuō)明。探測(cè)太陽(yáng)系內(nèi)其他行星天體需要知道太陽(yáng)系的構(gòu)造和已經(jīng)取得的成就，這是第三講的主題。第四講討論宇航和宇宙學(xué)。對(duì)太陽(yáng)系以外天體的探測(cè)，必須以宇宙學(xué)和理論物理的知識(shí)為基礎(chǔ)，特別受相對(duì)論的制約，故本講內(nèi)對(duì)狹義和廣義相對(duì)論的基本思想和理論要點(diǎn)有所介紹和評(píng)論。第五講談的是宇宙生命學(xué)。查明生命是如何起源的，是對(duì)現(xiàn)代科學(xué)最大的挑戰(zhàn)。尋找地外生命和外星文明夢(mèng)縈著全社會(huì)，地球上的生命是唯一的樣本。本講內(nèi)系統(tǒng)介紹地球上生命的基本特征和進(jìn)化歷程，作為研究宇宙生命的前奏。最后，第六講討論銀河系中未來(lái)可能的宇航探測(cè)目標(biāo)，我們所知道的銀河系和宇宙的結(jié)構(gòu)等。為了便于閱讀，每講內(nèi)容都是獨(dú)立的，無(wú)需相互參照和依賴。各講中都包含了大量有用的科學(xué)數(shù)據(jù)。重要的科學(xué)概念和名詞術(shù)語(yǔ)都給出嚴(yán)格定義和計(jì)算公式，便于在工作和學(xué)習(xí)中查用。

作者簡(jiǎn)介

宋健，控制論、系統(tǒng)工程和航空航天技術(shù)專家。生于1931年12月，山東榮成人。1960年畢業(yè)于莫斯科包曼高等工學(xué)院研究生院，先后獲副博士和科學(xué)博士學(xué)位。在控制論研究、導(dǎo)彈航天技術(shù)和人口控制論等方面取得了系統(tǒng)的、創(chuàng)造性的成就，為推動(dòng)中國(guó)科技事業(yè)和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，以及確立科教興國(guó)戰(zhàn)略做出了重大貢獻(xiàn)。曾任航天部副部長(zhǎng)兼總工程師、國(guó)務(wù)委員兼國(guó)家科委主任、全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)工程院院長(zhǎng)?，F(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院、國(guó)際宇航學(xué)院院士，美國(guó)國(guó)家工程院、俄羅斯科學(xué)院和瑞典皇家工程院等外籍院士。

書(shū)籍目錄

前言第一講 航天天文要義1.1 引言1.2 坐標(biāo)系1.3 開(kāi)普勒三定律1.4 時(shí)間定義1.5 行星和衛(wèi)星軌道1.6 軌道攝動(dòng)和機(jī)動(dòng)1.7 太陽(yáng)同步和地球同步衛(wèi)星1.8 行星際飛行和鞦千效應(yīng)1.9 拉格朗日點(diǎn)的應(yīng)用1.10 附錄參考文獻(xiàn)第二講 地月系統(tǒng)探測(cè)2.1 地球——航天的起點(diǎn)2.2 地球的歷史2.3 探月競(jìng)賽2.4 美國(guó)的“十年登月”2.5 輝煌的失敗2.6 探月的新發(fā)現(xiàn)2.7 重返月球2.8 嫦娥奔月參考文獻(xiàn)第三講 太陽(yáng)系探察3.1 太陽(yáng)系構(gòu)成3.2 太陽(yáng)及其壽命3.3 水星探察3.4 搶探金星3.5 火星——尋找生命的希望3.6 最大氣巨星——木星斗3.7 第二大氣巨星——土星3.8 天王星和海王星3.9 冥王星及以遠(yuǎn)3.10 追蹤小行星和流星3.11 進(jìn)軍火星參考文獻(xiàn)第四講 宇航與宇宙學(xué)4.1 星圖與星系4.2 宇宙尺度的測(cè)量4.3 我們的大區(qū)——銀河系4.4 宇宙創(chuàng)生標(biāo)準(zhǔn)模型——大爆炸假說(shuō)4.5 狹義相對(duì)論和光障4.6 廣義相對(duì)論和平坦宇宙4.7 對(duì)物理學(xué)的挑戰(zhàn)——暗物質(zhì)和暗能量4.8 太空望遠(yuǎn)鏡參考文獻(xiàn)第五講 宇宙生命學(xué)5.1 尋覓地外生命5.2 關(guān)于生命起源的爭(zhēng)論5.3 生命的載體——細(xì)胞5.4 生命的能源供應(yīng)5.5 水與生命同在5.6 生命的進(jìn)化5.7 生命多樣性5.8 宇宙生命學(xué)的誕生5.9 信息和控制——生命的靈犀參考文獻(xiàn)第六講 探測(cè)銀河系6.1 探測(cè)銀河系6.2 銀河系中的可居住區(qū)6.3 類地行星6.4 地外生命的標(biāo)志6.5 尋找地外文明6.6 宇航路上的崎嶇6.7 空間站——準(zhǔn)備遠(yuǎn)行6.8 進(jìn)軍太外參考文獻(xiàn)圖表致謝名詞索引

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《航天縱橫:航天對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的拉動(dòng)》由高等教育出版社出版。

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