宇宙飞船(英语名为 space craft,spaceship ),是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的航天器。
宇宙飞船可分为一次性使用与可重复使用两种类型。用运载火箭把飞船送入地球卫星轨道运行,然后再入大气层。
飞船上除有一般人造卫星基本系统设备外,还有生命维持系统、重返地球的再入系统,回收登陆系统等
俄罗斯和美国在过去几十年来都已发射了多种型号的宇宙飞船,俄罗斯在前苏联时期发射了第一艘东方号飞船,后来又发射了上升号和联盟号飞船。
美国发射了水星号、双子星座号、阿波罗号等载人飞船。
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世界上第一艘载人飞船是前苏联的“东方“1号宇宙飞船,于1961年4月12日发射。它由两个舱组成,上面的是密封载人舱,又称航天员座舱。
这是一个直径为2.3米的球体。舱内设有能保障航天员生活的水、供气的生命保障系统,以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射座椅系统。
另一个舱是设备舱,它长3.1米,直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动火箭系统,供应电能的电池、储气的气瓶、喷嘴等系统。
“东方”1号宇宙飞船总质量约为4700千克。它和运载火箭都是一次性的,只能执行一次任务。
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1966年3月17日,“双子星座“8号的宇航员进行了首次太空对接。之后不久,由于飞船损伤系统突然失灵,宇航员们不得不进行紧急着陆处理。
宇航员尼尔-A-阿姆斯特朗和戴维-R-斯考特在计划为期3天的飞行使命中的第5圈飞行时,操纵其双子星座封舱与阿根纳号宇宙飞船对接成功。
半小时后,双子星号密封舱开始旋转并失去控制。接着,宇宙飞船上12只小型助推火箭中的一只原因不明地起火。宇航员随即将其飞行器与阿根纳号分离,并成功地在太平洋上降落。质量约为4700千克。
至今,人类已先后研究制出三种构型的宇宙飞船,即单舱型、双舱型和三舱型。
其中单舱式最为简单,只有宇航员的座舱,美国第1个宇航员格伦就是乘单舱型的“水星号”飞船上天的;双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成,它改善了宇航员的工作和生活环境。
世界第1个男女宇航员乘坐的前苏联“东方号”飞船、世界第1个出舱宇航员乘坐的前苏联“上升号”飞船以及美国的“双子星座号”飞船均属于双舱型;
最复杂的就是三舱型飞船,它是在双舱型飞船基础上或增加1个轨道舱(卫星或飞船),用于增加活动空间、进行科学实验等,或增加1个登月舱(登月式飞船),用于在月面着陆或离开月面,前苏联/俄罗斯的联盟系列和美国“阿波罗号”飞船是典型的三舱型。上述这些飞船是载人航天器的先驱!拉开了载人航天的帷幕!
虽然宇宙飞船是最简单的一种载人航天器,但它还是比无人航天器(例如卫星等)复杂得多。麻雀虽小,五脏俱全。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处,但要载人,故增加了许多特设系统,以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。
例如,用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃逸生系统等。
当然,掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船,除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内,还应使其落点精度比返回式卫星要高,从而及时发现和营救宇航员。
前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差,结果使宇航员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。
座舱是载人飞船的核心,通常采用无翼的大钝头旋转体,有的是球形,有的是钟形,采用这种简单外形具有结构简单、工程上易于实现等特点。当飞船再入大气层时,座舱在距地面40 km 左右的高空就能急剧减速,造成的峰值减加速度(也叫最大过载)为8g左右(采用半弹道式路径返回方式可达3~4 g)。
这样的减加速度,经过选拔和训练的航天员是可以承受的。
座舱一般均有视野开阔的舷窗,以便航天员观察发射前的准备活动、在轨交会对接情况、返回点火时的姿态和再入着陆的地面情况等。俄罗斯航天员曾多次在自动对接系统失灵情况下,通过舷窗进行手动对接获得成功。
服务舱又叫推进舱、设备舱或仪器舱,它一般紧接在座舱后面。通常安装推进系统、电源、气瓶和水箱等设备,起保障和服务作用,为飞船提供动力,为航天员提供氧气和水。
轨道舱也称工作舱,它位于座舱前面,是为了增加航天员的活动空间。一般是航天员在轨工作场所,里面装有多种试验设备和实验仪器。
气闸舱是航天员在轨出舱时,保证飞船舱内气体不致全部漏到宇宙空间的设备,即供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置。在2舱式飞船中它是座舱的一部分,在3舱式飞船中它是轨道舱的一部分。
对接机构也叫对接舱,它与座舱或轨道舱相连,用于与其他飞船或空间站对接和锁紧。
载人飞船的应急救生装置,用于保障在紧急情况下使航天员安全返回地面,或转移到其他载人航天器上。现有弹射座椅、救生塔、分离座舱和载人机动装置几种。
为了保证航天员能够进入太空和安全地返回地面,载人飞船一般设有结构分系统、生命保障分系统、热控制分系统、姿态控制与轨道控制分系统、推进分系统、无线电通信与测控分系统、电源分系统、仪表与照明分系统和返回着陆系统等多个分系统。
其中生命保障分系统、应急救生分系统、仪表与照明分系统等为载人航天器特有的。因而比无人卫星复杂得多,是人类航天技术的一次突破性飞跃。”
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院长知识极其渊博,上知天文,下知地理,是学问上的大宗师,青云子的学识在急剧扩张,眼界和思维面在翻天覆地的变化,青云子当然不是第一次意识到这个世界的恢宏壮观,气象博大,星空无尽,宇宙无垠,极其广阔!
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院长先生:“这里务必要向你提及登月计划,登月是指人类利用自身开发的载人航天器将人类的宇航员送上月球。随着科学技术的发展,人类未来可能将建立沿月球轨道飞行的实验室,把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。
飞上月球,这是人类千百年来的梦想。就在20世纪后半期,人类终于成功实现了这一伟大梦想。
1969年7月21日,美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登上月球。
美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在踏上月球表面这一历史时刻时,曾道出了一句被后人奉为经典的话——这只是我一个人的一小步,但却是整个人类的一大步。
阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月20至21日首次实现登月。
此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。
整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。
在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。
它是那时人类最宏伟的工程之一。
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白发少年神情震惊,不敢相信的道:“330年前,你们那个世界的科学家居然就完成了登月这样的伟大计划,实在是了不起!”
1969年11月至1972年12月,美国又陆续发射了“阿波罗”12至17飞船,其中除“阿波罗13号”因故没有登月(航天员安全返回地面),另五艘飞船均登月成功,“阿波罗”15至17飞船的航天员还驾月球车在月面活动,采集岩石。
航天员在月球上钻取了三米的月球岩芯,发现多达57层,每层代表一次陨石冲击,还测量了月球内部发出的热流……
“阿波罗”工程极为壮观,它激动了无数人的心,使载人登月的千年梦想变成了现实。
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宇航员们放在月球上的地震仪记录表明,月球和地球一样,也有一层外壳,被称为月壳,其厚度为40——60公里。
这个数据是在风暴洋和弗。拉摩洛等地区测定的。
月壳下面是月幔。
月幔大致又分为三层。
上层月幔厚240公里左右,主要由古代“岩浆海”里沉淀下来的较重物质构成。
中层月幔达480公里以上,这里大概还保存着混沌时代形成原始月球的“胚胎物质”。
上述两层都是固态的,但具有可塑性。内层月幔处于局部熔融状态。月球的中心部分是月核,其温度约为1000摄氏度,远远不如地核那么热(地核温度为5000——6000摄氏度)。
月核很可能是熔融的,可能是由低熔点的硫公铁物质构成。
对月球的探测还发现月球的质量分布不均匀,月球近侧存在几个“质量瘤”的重力异常区。在“阿波罗”科学实验站里装设了很先进的月震仪器。
经探测,月球上也有月震,但月震的次数比地震少得多,释入的能量也远远小于地震。月震很弱,最大的月震为1-2级。除了陨星撞击引起的震动之外,当月亮离地球最近或最远的时候,由于地球的起潮力作用,常会出现月震。
许多国家的科学家对宇航员带回的月岩样品进行了多种项目的共同研究。
经实验室分析得出:月岩中已发现近60多种矿物,其中有6种在地面上尚未发现;在月岩和月土中发现了地球上的全部化学元素;没有发现可生存的月球有机物,也无古微生物的证据;在某些月岩中有微弱的剩余磁性;月球样品中存在许多太阳活动事件踪迹;根据样品的同位素分析,得出月球年龄约46亿年。
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