“航天”闵行科普知识竞赛参考资料（一）1．什么是天空、大空、字宙我们是地球人立足于地球。我们就从这个角度来谈论什么叫天空、太空（空间）、宇宙。在《现代汉语词典》上，对这些词作了如下解释：天空：日月星辰罗列的广大空间。太空：极高的天空。空间：物质存在的一种客观形式，由长度、宽度和高度表现出来。宇宙：：1、包括地球及其他一切天体的无限空间。2、一切物质及其存在形降淖芴澹?“宇”指无限空间，“宙”指无限时间。现代自然科学的“宇宙”的概念，通常是无限的空间和无限的时间的统—体、“宇宙”是空间和时间的总和。随着现代科学技术的发展，对空间和时间的划分要求得愈来愈精细。同时也象征着人类社会文明的不断进步。在生产力低下的古代，人们只要把时间区分为年、月、日就足够了，后来区分别到辰或小时才能满足要求。近代工业和现代化的交通工具汽车、火车、飞机等的兴起，进一步要求划分出分分秒秒来，现代科学技术的进一次发展则又要求以毫秒、微秒和纳秒来记时。对空间的划分也是如此。古代只要有天空、空间和地面这样的概念就可以了、人们也不必冲出大气层。但这满足不了现代科学技术的要求，特别是航天技术诞生后，要求把“天”与“空”严格区分开来，、很多关系不是区分“天”“地”就能说清楚的。于是，“天”的慨念、应是地球大气层以外的广大宇宙空间，这大致与“天空”“太空”相当。这“大致”是因为若日月星辰不包括地球，“天”则只有地球大气层以外才有。那“天空”就是“太空” ，而“太空”又可笼统地说是“极高的天空” ，这“极高的”大致是100 千米以外的，没有精确的物里性质上区分。“空”是指地球表面以上的大气层空间，比较浓密，通常在100 千下米以下。从上述和“天” “空” 的现代科学含义中。我们便知道，所谓“航宇”，也即宇宙航行的范围。2．什么叫航空什么叫航天什么叫航字航空和航天有何区别航天与航宇有什么关系？航空：指飞机等飞行器在地球附近大气层
中飞行活动。航天：指人造地球卫星、宇宙飞船等飞行器在地球附近空间或太阳系以内空间的飞行活动。人类在地球大气层中低于100 千米高度的活动，所使用的飞机、直升机、飞艇和气球等飞行器统称为“航空器” 。航空器靠空气的浮力，或空气运动运动作用在机翼上的升力支持自身的重力，靠空气发动机产生的拉力或推力，驱动前进。航空器是离不开空气的。所谓“航天” ，就是人类冲出地球大气层通常高于100 千米高度、到太空中、到宇宙空间去活动，即宇宙飞行，它所使用的是航天器及其运载火箭。也正因为如此，我国著名科学家钱学森1980 年在《宇宙学报》创刊词中说，宁宙航行应划分为两个阶段，第一阶段先在太阳系内活动，叫“航天” ；第二阶段才到银河系乃至河外星系去活功，叫“航宇” 。他明确指出，要现实航宇的理想，科学技术还需要若干次的大飞跃。可以说，地球人类的航天活动还处于起始的阶段。出此，我们将有关的事业、单位、人员和飞行器都冠之以“航天”的名号，称谓为航大事业、航灭局、航天员、航天器等等。人类自称为地球上的精灵，但对这个宇宙也知之不多。关于宇宙是怎样诞生的、说法很多。广阔的宇宙蕴藏着无穷无尽的奥秘、时而有新星和超新星的爆发、时而有神秘的黑洞出现。而类星体和暗物质的寸在，类星体为何有那么神奇的力量，暗物质到底是一种什么物质，则更是宇宙科学中的谜中之谜。未知数太多了！因此，我们无论如何也要冲出地球，冲出太阳系去看个究竟。从某种角度而言、了解宇宙就是了解我们地球人自己，这其实也就彰显出我们为什么要搞载人航天的意义。3．何谓地球人活动的四大领域载人航天的目的是什么进人现代科技大发展的时代后，人们常说“海、陆、空、天”是地球人活动的四大
天什么地什么
领域。这也说明地球人确实在不断探索。地球上的生命起源于海洋，后来经过变迁而繁衍于陆地。地球人是在陆地上进化和发展起来的，陆地上是人类的第一活动场所，后来人类活动渐渐扩展到海洋（航海），海洋成为人类活动的第二领域。再后来扩展到地球大气层内空间，（航空）使人类有了第三活动领域。地球人这个万物之灵长，天生有种探索求新、好奇、不甘寂寞的特性，在他们逐步熟悉了陆地之后，便走向了海洋，走向了天空（地球大气层），进而去追逐茫茫的宇宙，凭借着他们的智慧和现代科学技术的不断发展，向地球大气外层空间进军，去开拓人类活动的第四领域。人乘坐航天器进入太空，探索求解宇宙的奥秘，并在太空中生活、工作，从而能更好地开发太空资源为地球人类造福，这就是载人航天的含义。4．什么最大空环境什么是太阳恒星环境？整个太空环境可分为太空自然环境（包括地球大气环境、地球行星空间和行星空间环境、太阳恒星环境、太阳系行星和卫星等天体环境）、诱导环境和空间飞行环境来叙述。太阳恒星环境：太阳是个炙热的大火球，它的大气由里往外，分为光球层、球层和日冕层。光球层上面有一种气体活动现象，称为“黑子活动” 。黑子活动向外喷发高能粒子，剧烈之时，引起地球磁场爆发、电离层扰动和气候变化。在球层会发生“耀班爆发”，这是一种巨大的能量爆发，相当于100 亿颗白万吨级的爆炸，从而产生大量的紫外线、射线和X高能带电粒了。它们扰乱地球磁场，引起磁暴；破坏电离层、造成短波通信中断；强辐射和高能粒子流会对航天器和航天员造成伤害。在日冕层，由于气体对流摩擦，使温度升高到250 万度，各种物质都成为电离度极高的离子。这些流动的离子体常常形成冕洞。它像喷气发动机的喷管一样，不断向外喷射高温磁化的离子，这些带电粒子形成强劲的气流，以百倍于音速的速度吹遍整个太阳系，形成“
太阳风”。太阳黑子活动和耀斑爆发时太阳风则最强劲，太阳风的破坏力极大。5．什么是地球大气环境？通常认为，地球大气层没有明显的上限，可延伸到2000 千米以上，但习惯上将100 千米以外就叫宇宙空间或外层空间（即所谓）“太空”。因此，地球大气层不仅是地球人航天活动必经之地，也是航天活动的部分活动范围。根据太空中温度随高度的分布和其他物理特性，大气层可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。6．什么是太空空间自然环境它有什么特点？自宇宙大爆炸以后，随着宇宙的膨胀，湿度不断降低，虽然也有恒星向外辐射热能，但因其恒星数量有限，寿命也有限。所以，宇宙总的温度处于下降状态。因此历经100 多亿年的变化，太空是一个温度大约—270 的高寒环境。太空空间是一个强辐射的环境。在太空中不仅有宇宙大爆炸时留下的辐射，各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒子，形成宇宙射线。太空空间又是一个高真空环境。太空空间环境除有超低温、强辐射和高真空特点外，还有高速运动的尘埃、微流星体和流星体。它们具有极大的动能，1 毫克的微流星体可以穿透3 毫米厚的铝板。随着航天事业的发展，在太空中废弃的人造地球卫星等航天器也逐渐增多，还有进入轨道的上面级火箭。它们有的被人为遥控炸毁，有的自行分裂成碎片，这些碎片将在一定时期内继续绕地球飞行，形成“太空垃圾”，其运行速度也较高，会给使用中的航天器形成撞击威胁，这是太空环境的又一个特点。8、何谓太空诱导环境？它主要有几种？在太空飞行的航天器，除了遇上自然的太空环，还有独特的诱导环境，即在太空环境作用下，航天器某些系统工作时所产生的环境。它主要有以下几种：极端温度环境。航天器在太空中飞行，由于没有空气传热，受阳光直接辐射的
一面可产生高达100℃以上的温度，而背阴处温度又可低至-100℃—-200℃。高温、强振动和超重环境。航天器在起飞和返回时，运载火箭和反推火箭等点火和熄灭时，会产生剧烈的振动。航天器加速上升或减速返回时，正负加速度会使航天器上的一切物体产生巨大的超重，卫星返回时超重则更大些。失重和微重力环境：航天器在太空轨道上做惯性运动时，地球或其他天体对它的离心力所抵消。在它的质心处重力为零，即零重力，那里即为失重环境。而质心以外的航天器上的环境，则是微重力环境，那里的重力非常微小。9．什么是空间飞行环境？诱导环境就是航天器某些系统工作时造成的环境和在空间自然环境作用下产生的环境（如火箭发动机工作时产生的高温、强振动、一些仪器设备工作时产生的电磁场等，特别是航天器作轨道运行时产生的失重或微重力环境）。10．航天器怎样克服地球的引力，飞出地球大气层人要离开地面，就要克服地球引力。要使一个物体离开地球，必须沿着地球引力相反的方向（即向上）对它加力，使之做加速运动，当它达到一定速度时停止加力，它就能以惯性一直向前而脱离地球。这个速度是可通过地球的质量和物体与地心的距离计算出来的。物体在地球表面上（即距离为地球的半径）飞行时，这个速度为11.2 千米/秒，叫做脱离速度，或逃逸速度。这就是说速度战胜了引力。
11、何谓第一、第二、第三宇宙速度？物体达到11.2 千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚。在摆脱地球引力的束缚过程中，在太阳引力的作用下，它不是直线飞离地球而是按抛物线飞行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体运动的速度必须达到16.7 千米/秒，那时则将按双曲线轨迹飞离地
球，而相对太阳来说它也将沿抛物线飞离太阳系。人类的航天活动，并非是一味要飞离地球。特别是当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器做圆周运动。我们知道，物体做曲线运动时会产生离心力。因此，要让物体做圆周运动，必须始终有一个与离心力大小相同方向相反的力作用在航天器上。在这里，我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力，正好与物体作曲线运动时离心力方向相反。通过计算，在地表上物体的运动速度达到7.9 千米/秒时，它所产生的离心力正好与地球对它的引力相等，于是这个速度就称为环绕速度。上述使物体绕地球做圆周运动的速度被称为第一宇宙速度；摆脱地球引力束缚，飞离地球的速度被称为第二宇宙速度；而摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系的速度则叫做第三宇宙速度。根据万有引力定律，两个物体之间引力的大小与它们的距离的平方成反比。因此，物体离地球中心的距离不同，其环绕速度（第一宇宙速度）和脱离速度（第二宇宙速度）就有不同的数值。12．为什么航天器不在地球200 千米以内大气层绕地球飞行？航天器一般不在离地表200 千米以下的轨道上绕地球飞行，因为那里还有较浓密的大气，大气阻力会降低航空器的运行速度，速度的降低意味着离心力减小，航天器就会在地球引力作用下沿螺旋线轨迹落向地球。若要维持宇宙速度，则需要携带大量燃料，产生动力，以连续的动力来克服空气的阻力。而且如果航天器高速在稠密大气层中飞行，气动加热带来的一系列问题非常难以解决。为解决这些问题，势必大大增加航天器的质量，这就要求运载火箭有更高的运载能力，从而导致成本极大地增加，这便舍易求难了，是得不偿失的。因此，一般不在低于200 千米的轨道上环绕地球飞行。13、大空中有哪些资源太空资源极为丰富，可分为物质材料和环境条件两大类。目前人们所认识的太空资源，即有太阳能资源
、小行星上的资源、彗星资源、其他恒星上的资源、月球上的资源、火星上的资源、高低温和大温差资源、辐射资
源、失重和微重力资源、高真空资源、轨道资源等。而冲出太阳系，在广阔的宇宙中，更有用之不尽的资源。如黑洞、暗物质、散布在宇宙空间的氢，还有反物质的利用，或许都将创造出奇迹来。此外，还有太空旅游观光资源，美国、日本已在筹划建设太空饭店。另外，宇宙本身蕴含着无穷的能量，如引力能、电磁能、基本粒子能、新星、超新星爆发的能量、各星体喷射的能量等等。总之，太空是一个取之个尽，用之不竭的资源宝库。14．什么是大空轨道资源？航天然问世以后，科学家们首先想到的就是利用太空的轨道资源，即利用高远位置这一得天独厚的有利条件。俗话说，站得高、看得远、地球的空间轨道，远离地表，高于大气层，在那里能以不同高度、不同角度俯视地球，特则是与地球同步、与太阳同步的轨道具有特殊意义。而在太空“制高点”上不仅可以观地，还可以望天。在那里进行天文观测不受大气层的影响，使全波段天文观测变很轻而易举。天文卫星、空间站就是理想的天文台。15．如何利用大空的失重和微量力资源太空的失重和微重力重力加速度小于10-4g是一种宝贵资源。利用它可以进行地球上难以进行的科学实验、新材料的加工和药物制取等。在微重力条件下，由于无浮力，液滴较之地球更容易悬浮，冶炼金属时可以不使用容器，即用悬浮冶炼，使冶炼温度不受容器耐温能力的限制。而冶炼极高熔点的金属，还避免了容器壁的污染和不均匀成核结晶，从而改变了晶相组织，提高了金属的强度。在微重力条件下，气体和熔体的热对流消失，不同比重物质的分
层和沉积消失。对生产极纯的化学物质、生物试剂、特效药品，以及均匀的金属基质复合材料、玻璃和陶资等也很有用。16.月球和小行星、彗星有哪些资源？月球资源。月球上有丰富的氧、硅、钛和铝、铁等元素，而月球上最吸引人的资源是地球上稀缺的“清洁”的核发电材料氦-3。据估计，每处理10 万吨月面砂石可得到 1 千克氦-3。用它进行核聚变发电，可在一年内提供1 万千瓦功率的电力。月球上无大气影响，以及长长的黑夜和低温等许多有利的环境条件，是理想的科学研究和天文观测基地。月球两极和永久背阳的陨石坑中可能有水资源，这也是月球开发的一个重要资源。小行星和彗星的资源。在金属型小行星上有丰富的铁、镍、铜等金属，有的还有金、铂等贵金属和珍贵的稀少元素，一颗小行星就像一座矿山，如1986 年发现的“1986A”近地小行星被确认为是一颗含有极其丰富的铁、镍以及微量贵金属的金属型小行星。其他行星、卫星和彗星上，也有丰富的物质资源和供科学研究的资源。瞬息即逝的流星，也都是可以利用的资源。彗星上则有丰富的水源。这些资源和月球上的资源可用于建设航天港和太空城，也可供地球上使用。17．什么是航天器的发射轨道航天器是由运载火箭发射的。从航天器的发射点到入轨点的飞行轨迹就叫做发射轨道。发射轨道包括垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。垂直起飞段和程序转弯段都大同小异，但入轨段则根据轨道高度的不同有直尤牍臁⒒ 腥牍旌凸 勺 迫牍斓戎 帧?低轨道一般直接入轨，即运载火箭连续工作，当最后一级火箭发动机关机时，航天器就可进入预定轨道。中、高轨道常常滑行入轨。其发射轨道由火箭发动机工作时的主动段、发动机关机后靠惯性飞行的滑行段和发动机再次工作时的加速度段所组成。地球静止轨道卫星常常采用过度转移轨道入轨。它因运载火箭的级数不同而有差异。在实际应用中，为了克服火箭发射场的地理
位置局限，飞向月球和行星的探测器一般先进入绕地球飞行的过渡轨道，然后在合适的方位上才加速进入预定轨道。18．什么是航天器的返回轨道有些航天器、如返回式卫星、载人飞船和航天飞机等，在完成任务后要返回地球。从脱离运行轨道到降
落地面，这—段的飞行轨迹叫航天器的返回执道。根据航天器在返回轨道上所受阻力和升力的情况，其返回轨道可分为弹道式、非弹道式和滑翔式（升力式）。弹道式返回轨道。航天器脱离运行轨道进入返回轨道后，在进入大气层时只受阻力作用而不产生升力，因而速度快，飞行过载大，落点无法调整和控制，可能产生较大的落点偏差。美苏早期的飞船和我国的返回式卫星采用这种返回轨道。非弹道式返回轨道。航天器在进人大气层后，除了阻力外，还会产生部分升力。只要适当控制它们的姿态角，就可控制升力方向，小范围地改变飞行路径，适当调整落点距离使落点比较准确，飞行过载也比较小，一般为4—5g 苏联的联盟号飞船和美国的双子星座飞船都是采用这种返回轨道。滑翔式返回轨道。航天飞机等有很大机翼的飞行器，它们在进入大气层后，会产生很大的升力，因而可以调节纵向和横向距离，准确降落在跑道上，飞行过载很小，只有2g 左右。19．什么是航天器的运行轨道航大器的运行轨道是指入轨后的轨道例如人造地球卫星绕地球运行的轨道，这是—条封闭的曲线。人造地球卫星运行轨道，按离地面的高度，可分为低轨道、中轨道和高轨道；按形状分可分为圆轨道和椭圆轨道；按飞行方向分可分为顺行轨道、逆行轨道、赤道轨道和极轨道。人造地球卫星还有一些特殊轨道，如地球同步轨道。21．我国历史上“万户飞天”是怎么回事你想去“万户环形山”去旅游吗14 世纪末，
中国明代一位心灵手巧的工匠万户，进行了人类历史上第一次借助火箭的力量飞行的试验，即著名的“万户飞天”试验。他设计了会飞的“飞龙火箭” ，这种木质雕刻的火箭筒可以飞到1000 米。一天，他让助手把他捆在坐椅上，在椅子后背上捆绑47 只当时最大的火箭，然后双手各持一个大风筝。万户设想，火箭同时点燃后，火箭产生的推力和风筝提供的升力将会使他飞上天空。当工匠们点燃构架四周的火箭后，“飞龙”拔地而起，但不幸最终箭毁人亡。“ 为了纪念这位伟大的航天先驱者，第一个试图利用火箭作飞行的人”，国际天文学联合会将月球背面“东方海”附近的一座环形山命名为“万户环形山” 。美国的火箭专家赫伯特基姆在《火箭与喷气发动机》一文中专门记载了万户的事迹。“ 在美国的航空和航天博物馆中都标明着：最早的飞行器是中国的风筝和火箭” 。万户的这个大胆而天才的技术构想，比起齐奥尔科夫斯基1903 年提出利用火箭进行星际交通的设想要早几百年。22、什么人被称为现代宇宙航行之父？牛顿力学的创立、开普勒行星运动定律的发现是发展现代航天事业的基础。尽管欧洲人在中国发明了火箭后几百年才学会了使用火箭，然而，现代火箭技术却是首先在欧洲得到迅速发展。特别是19世纪末和20 世纪初，由于齐奥尔科夫斯基等一大批科学家的顽强探索和执著追求，使火箭技术生机勃勃。齐奥尔科夫斯基这位俄国和前苏联著名的空气动力学、火箭动力学家被人们誉为现代宇宙航行之父。齐奥尔科夫斯基所建立的液体火箭运动理论和太空飞行基本理论，给人类留下勒一笔巨大的宝贵财富。应该说，他掀起了火箭技术上的一场真正的革命，使人类在他去世30 年后就飞向了太空。23．齐奥尔科夫所基对人类飞向宇宙有哪些贡献1883 年，齐奥尔科夫斯《外层空间》—书中首先从理论上证明，行星际空间为绝对真空状态，火箭可以在空间真空环境中工作，因为它自带氧化剂，
燃料燃烧不需要外界供给氧。同时，它的反作用推进原理，在真空中仍然有效。因此，火箭可以作为宇宙航行的动力。1885 年，他在一本科幻小说《在月球上》中提出发射人造地球卫星的设想，1898 年8 月，齐奥尔科夫所基对火箭发动机作了精确计算，他极正确地提出了气体喷出的最大速度可以用液体化学燃料获得的科学论断，
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