军事理论空间技术.pptx
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1、第一部分 概 述一、空间技术(航天技术)的发展概况 空间技术通过将无人或载人航天器送入太空,达到开发和利用太空目的的综合性工程技术。1、至今,成功发射的航天器有:1)人造地球卫星 2)宇宙飞船 3)空间站 4)航天飞机 5)深空(含月球)探测器 深空探测器简介:航空稠密大气层以内的航行。航天稠密大气层以外、太阳系以内的航行。航宇飞出太阳系到恒星际无限宇宙的航行。2011年底前人类对太阳系行星部分重要探测情况记录探测器名称探测器名称国家国家发射时间发射时间探测目标探测目标探探 测测 情情 况况“先驱者先驱者”-10美国美国 1972.3.2太阳系太阳系1983年飞出太阳系,年飞出太阳系,2003
2、.2.26失去联系。失去联系。“旅行者旅行者”-2美国美国1977.8.20太阳系太阳系距地球约距地球约170亿亿km,处于太阳系边缘。处于太阳系边缘。预计可工作到预计可工作到2020年。年。“旅行者旅行者”-11977.9.5“勇气勇气”“机遇机遇”美国美国03.6.和和7.火火 星星2004.1.4和和24软着陆。软着陆。“凤凰凤凰”号号2007.8.42008.5.25软着陆。软着陆。“好奇好奇”号号2011.11.262012.8.6软着陆。软着陆。“卡西尼卡西尼/惠惠更斯更斯”号号美、美、欧欧1997.10.15土卫土卫-6土星土星2005.1.14,“惠更斯惠更斯”在土卫在土卫-6
3、软着陆。软着陆。“金星快车金星快车”欧欧2005.1.19金金 星星2006.4进入金星轨道。进入金星轨道。“信使信使”号号美国美国2004.8.3水水 星星2011.3.18入水星轨道。入水星轨道。“新地平线新地平线”2006.1.19*冥王星冥王星预计预计2015.7到达。到达。月球探测至2009年底,全世界共56次成功发射无人月球探测器以及美国发射的6艘载人登月飞船。月球探测器中,美国发射成功25次,苏联发射成功25次。第一个对月球表面进行探测的探测器是苏联于1959年1月发射的“月球-2号”探测器。还有6次分别是:日本于1990年1月发射了“飞天”号掠月探测科学卫星,又于2007.9.
4、14成功发射了“月亮女神”绕月探测器。2003.9.27,欧空局发射成功“灵巧-1”号月球探测器。2006.9.3,该探测器以小角度成功撞月。中国于2007.10.24成功发射了“嫦娥一号”月球探测器,2009.3.1成功撞月。(2010.10.1成功发射了“嫦娥二号”月球探测器)印度“月船一号”月球探测器2008.10.22成功发射。美国于2009.6.18一次成功发射两颗月球探测器。(2011.9.10又一次成功发射两颗月球探测器)2、自主发射卫星的国家序国 家发 射 时 间卫 星 名 称卫星重量(kg)轨道倾角(度)一苏 联1957.10.4斯普特尼克-183.665二美 国1958.2
5、.1探验者-18.2233三法 国65.11.26试验A-14234四日 本1970.2.11大 隅 号9.431五中 国1970.4.24东方红-117368六英 国71.10.28幸 运 号65.882七印 度1980.7.18光 明 号3545八以色列1988.9.19地平线-1154143九伊 朗2009.2.3希 望 号十朝 鲜2012.12.12光明星3号十一韩 国2013.1.30罗 老 号二、航天器的定义和种类1、定义:航天器是在地球大气层以外的宇宙空间,基本上按照天体力学规律运行的各类人造飞行器的统称。不载人航天器载人航天器空间站登月载人飞船卫星式载人飞船人造地球卫星科学卫星
6、行星、星际探测器民用卫星技术试验卫星军用卫星应用卫星载人飞船月球探测器空间探测器航天飞机航天器2、种类:不载人飞船(空间平台)三、航天器环绕地球运行的基本条件(一)速度条件(第一宇宙速度,又称环绕速度)(第二宇宙速度,又称脱离速度)(1)(2)(3)G=MmR2mgVMRrm地球卫星运行轨道(第三宇宙速度,又称逃逸速度)V V3 316.8km/sV V2 211.2km/sV V1 17.9km/sG(二)高度条件北纬45o不同高度上的大气密度高高 度度(km)03060120200大气密度大气密度1 1/60 1/3200 2 10-82 10-9因此,航天器环绕地球运行的条件是:一是具有
7、足够大的速度();二是具有足够的高度(大于120km)。轨道高度轨道高度(km)02005001000500035,78638.4104环绕速度环绕速度(km/s)7.97.87.67.45.53.0751周期周期(时时:分分)1:24 1:28 1:351:4523:5604轨道高度与卫星生存时间的关系:H=120km-约2天;H=150km-7-12天;H=350km-约1年。式中,V火箭加速终了时的速度;C火箭推进剂喷气速度;M(1)火箭开始飞行时的质量;M(2)火箭加速终了时的质量;M(1)/M(2)火箭质量比.四、航天器的发射(一)多级火箭运载齐奥尔科夫斯基公式(简称齐氏公式):Md
8、vCdmV0dvCdmMM(1)M(2)dvCM(1)M(2)dmMV0VCM(1)M(2)火箭依靠发动机喷射工作介质,产生巨大反作用力向前推进的飞行器。有:化学火箭固体火箭液体火箭固液混合型火箭核火箭电火箭如:太阳能离子发动机(欧空局2003年9月27日发射的欧洲首枚月球探测器“SMART-1”首次长时间使用)。我国长征系列运载火箭和发射场简介:“长征”系列火箭各型号发射记录(数字统计截至2000年底)序 火 箭 级 起飞重 运载能力 首 飞 发射 失败 轨 道号 型 号 数 量(t)(kg)时 间 次数 次数1 LM-1 3 81.5 300 70.4.24 2 0 低轨道2 LM-2 2
9、 180 2100 74.11.5 4 1 低轨道3 LM-2C 2 243 3800 82.9.9 11 0 低轨道4 LM-2C/SD 3 213 1500 97.9.1 7 0 太阳同步5 LM-2D 2 232 3300 92.8.9 3 0 低轨道6 LM-2E 2.5 460 8000 90.7.16 7 2 低轨道7 LM-2F 2.5 480 8000 99.11.20 1 0 低轨道8 LM-3 3 204 1500 84.1.29 13 3 同步转移9 LM-3A 3 241 2650 94.2.8 6 0 同步转移10 LM-3B 3.5 426 5100 96.2.15
10、 5 1 同步转移11 LM-4A 3 241 1600 88.9.7 2 0 太阳同步12 LM-4B 3 248.5 2800 99.5.10 3 0 太阳同步轨道参数倾 角近地点高度 远地点高度发射要求 42.77200km346km发射结果 42.75200km346.9km实际偏差0.0200.9km2011年9月29日成功发射“天宫一号”的入轨精度 新一代运载火箭“长征-5”:一个系列,两种发动机,三个模块。达到“通用化,组合化,系列化”。长征系列运载火箭发射的成功率(至2012年底):(174-8)17495.4%我国现有三大航天发射场:1、酒泉卫星发射中心始建于1958年,其发
11、射区域在甘肃酒泉市东北,北纬40.6。用于发射较大倾角的航天器。“神舟”飞船从这里起飞。2、太原卫星发射中心始建于1966年,其发射区位于山西太原市西北,北纬37.5。用于发射太阳同步轨道卫星。3、西昌卫星发射中心始建于1970年,其发射区位于四川西昌市西北的冕宁县境内,北纬28.1。现用于发射地球同步轨道卫星,未来与海南发射场互补。海南航天发射场2009.9.14动工,拟于2013年建成。1)海南发射场距赤道最近(北纬19.4)。发射场的纬度越低,发射火箭的成本越低。2)飞行航区更安全海南四面环海。3)方便大型火箭运输从海上运输,不受火箭高度、大小等的限制。(二)航天飞机运载航天飞机能重复使
12、用,可以在太空与地球之间来回往返的航天器。1、美国的航天飞机美国航天飞机美国航天飞机由三大件组成:轨道器:自重70t,价12亿美元,可重复使用100次。外燃料箱:自重35t,价0.2亿美元,装液氢、液氧730t。两枚固体燃料助推火箭:各装500t推进剂,可重复使用20次。美国先后有六架航天飞机:“哥伦比亚”号(1981.4.12首 航成功;2003.2.1返回途中解体坠毁)、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号、“企业”号、“挑战者”号(1986.1.28失事坠毁)、“奋进”号(代替“挑战者”号)。2、苏联的航天飞机1988年11月15日苏联成功发射了“暴风雪”号航天飞机。它也由三部分组成:轨道器、“
13、能源”号火箭、4枚液体火箭助推器。苏联的航天飞机苏联航天飞机的轨道器(三)地球卫星的发射轨道与弹道式导弹弹道的主动段不同,卫星的发射轨道(发射点和入轨点之间的轨道)分为:主动段(AB)、自由段(BC)、加速段(CD)。BCA,发射点地 球主动段自由段加速段卫星运行轨道D入轨点D*星下点五、人造地球卫星的运行轨道(一)轨道参数1、入轨点卫星在轨道上开始运行的那一点。2、卫星高度(H)卫星到地球表面的距离。近地点轨道离地面最近的位置;近地点高度。远地点轨道离地面最远的位置;远地点高度。近地点高度地球卫星运行轨道远地点高度近地点A远地点B3、运行周期(T)卫星沿轨道绕地球飞行一圈的时间。当120km
14、H1,000km时,T84.4+(圆轨道)(椭圆轨道)4、轨道倾角(I)卫星轨道平面和地球赤道平面之间的夹角。赤道轨道:I=0o极地(轨)轨道:I=90o倾斜顺行轨道:0oI90o;V卫与V地自一致轨道 逆行轨道 90oI180o;V卫与V地自相反T84.4+H近+H远(km)100(二)地球同步轨道(对地静止轨道)特点:卫星高度:35,800km(35,786km)轨道倾角:00 运行周期:235604(与地球自转周期相等)运行方向:与地球自转方向相同用途:可对特定地区进行长时间、不间断观察和通信等。地球35,786kmV卫V卫=3.075km/s卫星运行轨道(三)太阳同步轨道卫星轨道平面绕
15、地球自转与地球公转方向相同、角速度大小基本一致的卫星轨道。特点:太阳光与卫星轨道平面之间的夹角始终保持不变。选择合适的运行周期,沿太阳同步轨道运行的卫星,在每次经过同一地点上空,能保持同一地方时和同一运动方向,对地进行观测。附:太阳同步轨道示意图图 例 卫星轨道平面 (极轨轨道)(A)位置卫星轨道平面B地球自转方向太阳太阳光地球公转方向地球公转轨道(A)(B)(C)AC六、人造卫星的基本组成结构分系统 专用系统温控分系统 人造卫星姿控分系统 通用系统测控分系统程控分系统天线分系统能源分系统 第二部分 军 用 航 天 器内容:一、军事卫星:(一)侦察卫星(二)通信卫星(三)导航卫星(四)气象卫星
16、(五)测地卫星 (六)拦截卫星二、宇宙(航天)飞船三、航天站四、航天飞机(略)名称名称 成像成像 电子电子 预警预警 海洋海洋 通信通信 导航导航 气象气象 其它其它 共计共计 比例比例世界世界251211188053129220100%美国美国1195403013561%俄俄32331206128%20042004年底全世界及美国、俄罗斯在轨运行的军事卫星年底全世界及美国、俄罗斯在轨运行的军事卫星一、军事卫星(一)侦察卫星用于获取军事情报的人造卫星。1、特点:(1)侦察范围广;(2)传递速度快;(3)条件限制小;(4)工作寿命长;(5)生存能力强。2、情报的传递(1)直接回收地面冲印加工。分
17、辨率高,速度慢。(2)无线电传输速度快,分辨率低。3、侦察卫星的军事运用40颗绝密卫星几十颗军民两用90多颗纯 军 用447颗其中美国850颗世 界2007年底在轨运行卫星数(1)解开1960年前后苏联“导弹优势”秘密的“功臣”首次研制成功战略核武器和人造卫星的国家 国家 原子弹 氢 弹 洲际 导弹 人造地球卫星 美国 1945.7.16 1952.11.1 1957.12.12 1958.2.1 苏联 1949.5.25 1953.8.12 1957.8.21 1957.10.4 赫鲁晓夫:苏赫鲁晓夫:苏“能够用一次核袭击,就把美国的任何目标、能够用一次核袭击,就把美国的任何目标、一切工业和
18、行政中心从地球上抹掉一切工业和行政中心从地球上抹掉”;“美国在战争的第一天美国在战争的第一天就会不存在就会不存在”;对西德;对西德“只要几个小时,全部具有军事意义的只要几个小时,全部具有军事意义的基地就会被摧毁基地就会被摧毁”。苏联和美国的洲际导弹数:苏联和美国的洲际导弹数:1958年美国中央情报局估计数:至年美国中央情报局估计数:至1960年夏,苏联年夏,苏联500枚;枚;美国美国12枚。枚。1961年年9月月“发现者发现者”号卫星发现数:苏联号卫星发现数:苏联14枚;美国枚;美国40枚。枚。(2)美国“发现者”号卫星回收试验过程中的坎坷历程编号发射日期成败失败原因试验结果-159.2.28
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