遨游太空

內(nèi)容概要

“全新知識大搜索”系列叢書誠邀多位專家編寫，堅持實用、易懂的原則，力求通過全新的角度來闡釋宇宙、地球、海洋、陸地、節(jié)能、環(huán)保、資源，以及人文科學(xué)的各個方面。書中文字簡約，行文流暢，設(shè)計精美。本書為該系列叢書之《遨游太空》分冊。    科學(xué)家預(yù)言，21世紀(jì)是人類大舉探測太空的世紀(jì)。本書介紹了宇宙航行，宇宙及其探測與開發(fā)的基本知識。本書文字簡約，行文流暢，設(shè)計精美，適合青少年朋友閱讀。

書籍目錄

第一章 宇宙航行　航天飛機(jī)　航天飛機(jī)的“盔甲”　走進(jìn)宇航發(fā)射場　聚精會神整裝待發(fā)　發(fā)射上天遨游宇宙　航天飛機(jī)承擔(dān)的任務(wù)　瀟灑的太空行走　摘下天上的“星星”　在太空給“星星”看病　24小時看到16次日出　從太空看地球　用生命鑄成的教訓(xùn)　太空垃圾墜地與傷人　清除充斥于太空的垃圾　不時發(fā)生的太空“車禍”　理想的太空核廢料場　航天氣象　航天殺手——誘發(fā)閃電　太空艙內(nèi)的“水災(zāi)”　宇航與環(huán)境保護(hù)　絕對安全的宇宙飛船降落地　航天飛機(jī)的靈魂　航天飛機(jī)的“手臂”　太空“握手”　宇宙飛船中的“離子土壤”　植物能在太空發(fā)育生長　在宇宙間進(jìn)行電子束加工　王贛駿的液滴動力實驗　太空課堂　開發(fā)空間資源需要載人航天　天外覓知音　地基航天與天基航天　航天母艦種種　空間平臺　登月飛行與天空實驗室　載人軌道站　“和平”號空間站　人類滯空最長紀(jì)錄　險象環(huán)生葉落歸根　又一個里程碑　國際空間站　用途廣闊的國際空間站　宇航員的選拔　零重力環(huán)境下的人體反應(yīng)　宇航員的人造天堂　宇航員的安全保障　維系生命的太空服　設(shè)計太空服也有講究　艙外活動太空服　宇航員用的太空筆　在宇宙空間生兒育女　太空對嬰兒的影響　航天活動與生命繁衍　在沉寂的太空感受死亡威肋　新興的太空醫(yī)學(xué)　夢寐以求的“太空旅行”　太空之行　黑熊與航天第二章 宇宙及其探測與開發(fā)　令人神往的火星　火星隕石到達(dá)地球之謎　在火星大氣層中發(fā)現(xiàn)激光　勘探火星的新發(fā)現(xiàn)　人類舉步邁向火星　建設(shè)火星基地　綠化火星　在北極建造模擬火星太空站　俄羅斯將進(jìn)行載人火星飛行　遙望太空的電子眼　撥云見日的太空望遠(yuǎn)鏡　哈勃太空望遠(yuǎn)鏡　機(jī)器人走向太空　宇宙飛行機(jī)器人　21世紀(jì)人類將飛往何處　21世紀(jì)的航天器　開拓?zé)o比誘人的太空　失重給人類帶來福音　特殊的太空高真空環(huán)境　太空是個天然的低溫世界　向空間發(fā)展的材料制造工業(yè)　宇宙空間的冶金環(huán)境　得天獨(dú)厚的太空制藥廠　在太空中熔融玻璃　肩負(fù)重大使命的太空動物園　選植物種子去太空“修煉”　難以計量的宇宙鉆石　未來的空間采礦基地　不打地基的宇宙空間建筑　別具一格的太空旅館　未來的宇宙城　宇航技術(shù)民用化　航天技術(shù)與國防現(xiàn)代化

章節(jié)摘錄

　　第一章　宇宙航行　　自從第一顆人造衛(wèi)星上天以來，全世界已經(jīng)發(fā)射了幾千個航天器。每發(fā)射一次衛(wèi)星，就要消耗一支巨大的火箭。珍貴的人造衛(wèi)星也只能使用一次。這是航天活動代價高昂的原因之一。為了解決這個問題，美國在“阿波羅”登月工程完成以后，就著手研制一種經(jīng)濟(jì)的、可以重復(fù)使用的航天器，這就是“航天飛機(jī)”　　我們知道，宇宙飛船返回地球時，以極大的速度進(jìn)入地球大氣層，飛船的外殼與空氣摩擦所產(chǎn)生的熱可達(dá)幾千度，倘若不設(shè)法防護(hù)，那么人體將被燒成灰燼。然而，飛船航行中所遇到的對人體有害的環(huán)境條件又何止高溫這一項呢？　　飛船起飛首先碰到的是超重。這是一種由于加速度的作用而使重力大大增加的現(xiàn)象。假如超重的方向是從頭到腳，那么由于血液的重量增大，它必然會流向下半身去?！　∵@樣，頭部尤其是腦會出現(xiàn)缺血現(xiàn)象。嚴(yán)重時，就會出現(xiàn)視覺障礙，甚至失去意識。　　宇宙空間空氣極少，接近真空，一般人到了3500米高度以上，就會出現(xiàn)疲勞、頭痛、視覺障礙等缺氧癥狀；超過8000米時，由于氣壓過低，即使充分供氧，有些人也會出現(xiàn)關(guān)節(jié)痛和循環(huán)障礙等癥狀。高度達(dá)到19千米以上，由于氣壓太低，血液開始沸騰，沒有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)根本無法生存下去。為了解決這個問題，空間飛船一般采用密閉座艙的辦法，使座艙內(nèi)保持人體合適的氣壓和氧氣條件。當(dāng)宇航員需要出艙工作時，必須穿上宇航服（太空服）。因為高度真空的太空，沒有氧氣，沒有大氣壓力，宇航員體內(nèi)的氣體會急劇膨脹，液體會迅速沸騰，氧氣會從肺部和血液里跑出來。倘若不穿宇航服，人就會立即死亡?！　★w船起飛和返回時會遇到高溫；但當(dāng)進(jìn)入太空之后，夜間則可冷到零下幾十?dāng)z氏度；在月球表面，還會遇到－160℃的低溫。人不僅對高溫的耐力有限，對低溫的耐力也是有限的，因為人在低溫條件下停留時間久了，體溫就會下降，當(dāng)體溫降到34℃以下時，就會出現(xiàn)健忘、口吃和空間定向障礙。低于27℃，即會凍僵和凍死?！　榱私鉀Q諸如此類的問題，保證空間航行中人體的安全健康和良好的工作效率，太空（空間）醫(yī)學(xué)便應(yīng)運(yùn)而生了?！　『教祜w機(jī)　　1981年4月12日，美國航天飛機(jī)“哥倫比亞”號在一陣轟鳴聲中飛向天空。它飛得真快，比聲音的速度要快20多倍14月14日，它按計劃回到了地面，航天飛機(jī)上的兩位宇航員受到熱烈歡迎?！　『教祜w機(jī)，顧名思義，就是能進(jìn)行空間飛行的飛機(jī)，以區(qū)別于航空飛機(jī)。它像火箭一樣垂直起飛，沖出稠密的大氣層，進(jìn)入繞地球轉(zhuǎn)的運(yùn)行軌道，成為一載人飛船；在宇宙空間進(jìn)行了各種科學(xué)活動之后，又能像飛機(jī)一樣，重返大氣層，靠慣性滑翔飛行，然后在機(jī)場跑道上水平著陸。所以，航天飛機(jī)是火箭和飛機(jī)的結(jié)合?！　∶绹兄频暮教祜w機(jī)由三大部分組成，即軌道器、外掛燃料箱和固體火箭助推器。整個看起來，就好像一架飛機(jī)豎掛在堅持在三個大圓柱子上。樣子像飛機(jī)的部分就是軌道器，是航天飛機(jī)的主要組成部分。它全長37米，空重68噸。整個軌道器由三段組成：前段是發(fā)動機(jī)，然后是機(jī)翼和尾翼。它所運(yùn)的貨物不是從艙門裝進(jìn)去，而是從貨艙可分開的頂部艙蓋吊裝進(jìn)去。它能把重達(dá)29噸的有效載荷送到地球軌道，還能把14.5噸重的貨物帶回地面；可把7名，甚至多達(dá)10名乘客送入地球軌道。軌道器完成任務(wù)后，返回地面，進(jìn)場檢修，又可待命再次起飛。外掛燃料箱是專門為軌道器的三臺主發(fā)動機(jī)提供燃料用的。燃料燒完后，便和軌道器分離墜毀，不能重復(fù)使用。兩臺固體火箭助推器，是用來幫助軌道器克服地球巨大引力的，它在起飛后2分鐘的時間內(nèi)將軌道器助推到離地約50千米的空中，然后與軌道器和燃料箱分離，用降落傘在發(fā)射場附近的海上濺落，由船只回收，檢修后再用?！　『教祜w機(jī)作為往返于空間的運(yùn)輸工具，具有特殊的性能和顯著的優(yōu)點(diǎn)。它垂直起飛，水平降落，同時還能在空中橫向飛行。在軌道上運(yùn)行時，可以進(jìn)行多次空間機(jī)動飛行，以完成各種交會、捕捉等任務(wù)。它能處理飛行過程中出現(xiàn)的各種故障，具有較高的安全飛行能力。它能夠提供優(yōu)越得多的力學(xué)環(huán)境條件，同火箭相比，人或貨物受到的沖擊和振動小得多。因此，用航天飛機(jī)在軌道上布置的各種衛(wèi)星，可以大大簡化設(shè)計；即使是航天飛機(jī)上的乘客，也不必經(jīng)過嚴(yán)格挑選和特殊訓(xùn)練，上天工作的科學(xué)家、工程技術(shù)人員和醫(yī)生等，只要經(jīng)過一段訓(xùn)練就可參加飛行?！　『教祜w機(jī)在任務(wù)完成以后，退出軌道，靠滑翔返回地面機(jī)場，著陸速度與一般超音速飛機(jī)差不多。不過，航天飛機(jī)在重返大氣層時速度極高，與空氣摩擦產(chǎn)生高熱，所以對機(jī)體表面覆蓋的隔熱材料，要求很高?！　『教祜w機(jī)經(jīng)過一次飛行后，可能被隕石和氣動加熱弄得滿目瘡痍。但經(jīng)過整形修理后，可以煥然一新，再進(jìn)行下次飛行。每架航天飛機(jī)，司以重復(fù)飛行100次以上?！　『教祜w機(jī)的“盔甲”　　航天飛機(jī)既像火箭一樣能垂直起飛，像飛船那樣在軌道上運(yùn)行，在進(jìn)入大氣層時又能像飛機(jī)那樣水平著陸，這一特點(diǎn)對航天飛機(jī)外殼防熱材料的性能，提出了多種苛刻的要求：既能經(jīng)受進(jìn)入大氣層時，由于機(jī)身同大氣劇烈的摩擦所產(chǎn)生的一千幾百攝氏度的高溫，又能經(jīng)受在軌道運(yùn)行時從121℃到－156.7℃的溫度交變，還能重復(fù)使用100次以上，具有優(yōu)異的隔熱、防水性能和非常小的密度等等。　　為解決航天飛機(jī)外殼的防熱，如果采用導(dǎo)彈或飛船頭部或裙部用的那種防熱材料，它的耐高溫性和防熱性能倒是綽綽有余，可惜在進(jìn)入大氣層時，這種材料大部分都燒蝕光了，剩下的也是一觸即碎的燒焦碳層，更不用說它的密度太大這一弱點(diǎn)了。于是人們很自然地想到采用幾種材料復(fù)合的辦法，使其各施所長，以適應(yīng)航天飛機(jī)防熱的要求?？茖W(xué)家從20世紀(jì)70年代便開始了探索，一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、功能多樣的防熱瓦終于誕生?！　∵@種防熱瓦實際上是一種纖維隔熱材料和特種陶瓷涂層的復(fù)合體。它的基體是高溫氧化物（二氧化硅或莫來石等）陶瓷纖維。為了使它成型并具有一定的強(qiáng)度，先要把陶瓷纖維用一般陶瓷的成型工藝制成氈塊，再經(jīng)浸漬膠黏劑后在1000多攝氏度燒結(jié)成材，然后按需要的尺寸切成瓦。的重量很輕，還不到普通耐火磚的1/15，因為瓦內(nèi)含有90％～95％的氣孔。這么多的氣孔也大大地提高了瓦的隔熱能力，比一般耐火磚高5～10倍。為了賦予它防水防潮的性能，又具有獨(dú)特的輻射散射本領(lǐng)，在防熱瓦的表面又加涂了一層致密的特種陶瓷或玻璃質(zhì)涂層，涂的原料通常用硅化硅或硼化硅等多種既耐高溫、熱輻射率又大的物質(zhì)。這層涂層雖然很薄，但神通廣大：一是能有效地防水防潮，二是能增加瓦的緊固性，三是能把85％～90％的入射熱能再輻射到空間去。這樣，剩下的10％～15％的熱也幾乎都被95％的都是氣孔的防熱瓦所隔絕。因此，當(dāng)航天飛機(jī)再入大氣層受到一千幾百攝氏度的高溫時，機(jī)內(nèi)溫度也不會明顯升高。　　航天飛機(jī)進(jìn)入大氣層時，表面各部位的溫度具有明顯的差別，這就要求能在不同溫度下使用不同的防熱瓦。整個機(jī)身外殼需要防熱的面積大約有1100平方米，其中除頭錐帽和機(jī)翼前緣等40平方米的部位溫度最高（1400℃～1500℃以上），需要用碳－碳復(fù)合材料做防墊殼以外，其余部位表面均要鋪覆上不同種類的防熱瓦。在機(jī)身下腹部表面等部位，其最高溫度可達(dá)1000多攝氏度，需采用高溫防熱瓦，鋪覆面積大約400～500平方米，共需2萬多塊防熱瓦。在機(jī)身側(cè)面和垂直尾翼的表面，溫度比下腹部要低些，通常采用中溫防熱瓦，鋪覆面積約200～300平方米，共需7000多塊防熱瓦。在機(jī)身和機(jī)翼的上表面，溫度不到400℃，通常用低溫防熱瓦的鋪覆面積大約300多平方米，需要幾千塊防熱瓦?！　∽哌M(jìn)宇航發(fā)射場　　宇航發(fā)射場是衛(wèi)星和飛船起飛的基地。目前世界上共建有十幾個發(fā)射場，共發(fā)射了幾千個航天器。最著名的宇航發(fā)射場要數(shù)肯尼迪航天中心，舉世矚目的航天飛機(jī)就是從這里起航的?！　】夏岬虾教熘行奈挥诿绹鴸|部佛羅里達(dá)州東海岸的梅里特島，中心總面積為350平方千米，如果包括210平方千米近海沙灘，整個場區(qū)占地560平方千米，中心擁有20多個發(fā)射陣地，它們是美國進(jìn)行載人與不載人航天器測試、準(zhǔn)備和實施發(fā)射的重要場所。　　航天飛機(jī)發(fā)射臺位于該中心39號發(fā)射陣地，是整個中心發(fā)射陣地中規(guī)模最大，地面設(shè)備最完整的發(fā)射陣地。39號發(fā)射陣地主要包括一座總裝測試大樓，2個發(fā)射陣地，1個發(fā)射控制中心，3個活動發(fā)射臺，2臺專用運(yùn)輸車，1個活動勤務(wù)塔，1條專供航天器運(yùn)輸行駛的特殊公路?！　　?/pre>




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