课外读物第二课时教学设计

物理与现代科技

一、物理与现代科技的发展

众所周知，物理，数学是工科的基础学科。现代科技的发展离不开数学，物理的发展。立观世界历次科技的进步均与理论数学，物理息息相关。

第一次工业革命是以瓦特改良蒸汽机为标志。（注：瓦特并未发明蒸汽机，瓦特主要贡献在于改良了蒸汽机，提高了其效率。）在这一段时间，艾萨克牛顿是其中杰出的代表之一。在数学上，牛顿和莱布尼兹被认为是微积分之父，在后代拉普拉斯，欧拉，傅里叶等数学家的完善下，在19世纪，微积分理论基本建立完善。在物理上，牛顿在这一时期，对万有引力和三大运动定律进行了描述。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿运动定律。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。

第二次工业革命，以1866年西门子发明电动机为标志。其前提正是物理电磁理论的完善以及微积分体系的建立。

而第三次工业革命以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。原子能的发展是建立在20世纪物理相对论的发展。电子计算机是电学，电子基础的发展相应的产物。而空间技术更是物理的综合体现。

二.

航空航天概论

现代科学有许多方面，我们这里着重介绍航空航天方面。航空航天的发展是非常能体现一个国家工业水平的。航空航天科学技术是20世纪兴起的现代科学技术，自其形成以来，一直汲取基础科学和其他应用科学领域的最新成就，高度综合了工程技术的最新成果，并引领许多学科专业的发展，甚至促成某些专业的形成。它是20世纪以来发展最为迅速、对人类生活影响最大的科学技术之一。进入21世纪，航空航天科学技术继续保持高科技的重要地位，在推动原始创新，促进学科交叉与学科融合方面扮演着重要角色。

下面，我们介绍一些航空航天的概念。航空航天我们常常一起提起，那航空与航天有何区别楠？航空它是指载人或不载人的飞行器，在地球大气层内的航行活动。航天是指载人或不载人的航天器，在地球大气层外，以类似自然规律的航行活动。由定义可知，我们是以大气层为界限来划分航空航天的。那么从物理上来说，二者所受的物理规律也有所不同。航空主要受到空气动力学的支配。

静力学：主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律，以及如何建立各种力系的平衡条件。

动力学：主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。

运动学：从几何的角度（指不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力) 描述和研究物体位置随时间的变化规律的力学分

由介绍知道，空气动力学是研究物体和空气之间有相对运动时，即物体在空气中运动或物体不动而空气流过物体时，空气的运动规律及作用力（空气内部的和空气对物体的）所服从的规律。航天主要受到轨道动力学的支配，而轨道动力学其主要原

理就是牛顿的三大定律。这里我们着重介绍航天方面。

提到航天，就不得不提到航天器。航天器又称为空间飞行器，与自然天体不同的是，航天器可以在人的控制下改变其运行轨道或回收。航天器为了完成航天任务，还必须具备发射场，运载器，航天测控和数据采集系统，用户台站以及回收设施的配合。航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器分为人造地球卫星和空间探测器。按照各自的用途和结构形式，航天器还可以进一步细分，如下图所示

无人航天器包括人造地球卫星和空间探测器

人造地球卫星：人造地球卫星是数量最多的航天器。人造地球卫星一般由有效载荷和平台组成。有效载荷是指卫星上用于直接实现卫星的应用目的或科研任务额的仪器设备，平台则是为保证有效载荷正常工作为其服务的所有保障系统。（中国在1970年4月24日，我国发射的东方红一号就属于人造地球卫星，其用无线电向地球播送了东方红乐曲）

空间探测器：空间探测器是指对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人探测器，也称深空探测器。探测器的基本构造与一般人造地球卫星差不多，不同的是探测器携带有用于观测物体的各种先进探测仪器。

旅行者1号(英语:Voyager 1)是由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器。

重815千克，于1977年9月5日发射，到今天仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。现时，它是离地球最远的人造飞行器。旅行者1号现时已经进入太阳系最外层边界，目前处于太阳影响范围与星际介质之间。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统之后，结束于1980年11月20日。它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。旅行者1号上携带了一张铜质磁盘唱片，它的外径为12英寸，镀金表面，内藏金刚石留声机针。这意味着即使是十亿年之后，这张唱片的音质依然和新的一样。它的内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐，另外，磁盘上还有115幅影像，包括太阳系各行星的图片、人类的性器官图像及说明等，这些数据旨在向"外星人"表达人类的问候。55种人类语言中包括了非常冷僻的语言，以及四种中国的方言(普通话、闽南语、粤语、吴语)。各个问候语的表述句子全部不一样。

载人航天器：人类在太空进行各种探测，试验，研究，军事和生产活动所乘坐的航天器，与无人航天器的主要不同是载人航天器具有的生命保障系统。目前，载人航天器主要分为载人飞船，空间站和航天飞机三大类

载人飞船：是载乘航天员的航天器，又称宇宙飞船。按照运行方式的不同，目前已

发射的载人飞船分为卫星式载人飞船和登月载人飞船两类，前者载人绕地球轨道飞行，后者载运登月航天员。

苏联（俄罗斯）和美国成功实现了多次载人飞行和登月计划。在21世纪，人类渴望实现登上火星的载人飞行。美国的“阿波罗”计划是人类第一次登上月球的伟大工程（尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗，美国宇航员、试飞员、海军飞行员以及大学教授。在美国国家航空航天局服役时，阿姆斯特朗于1969年7月21日时成为了第一个踏上月球的宇航员，也是第一个在地球外星体上留下脚印的人类成员。当他登上月球后，踏上月球表面，说出了此后在无数场合常被引用的名言:"这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步）。

中国于2003年10月15日成功发射了第一艘载人飞船——“神舟五号”。飞船绕地球运行14圈，于10月16日安全着陆。航天员杨利伟成为第一名飞入太空的中国人。

空间站：空间站是航天员在太空轨道上生活和工作的基地，又称轨道站或航天站。空间站模块化设计，分段送入轨道组装。空间站发射时不载人，也不载人返回地面，航天员运送由飞船或航天飞机完成。空间站的功能可以根据任务要求而变更或扩大，弥补了航天器功能单一的不足（国际空间站是人类历史上最庞大的航天工程，共有16个国家参与研制和运行（但是16个国家并没有中国，90年代建设时为了封锁技术，不允许中国参加）。但预估在2024年，国际空间站退役，而中国将建立空间站，到时候中国的空间站将是世界上唯一得空间站，中国将是世界上唯一有空间站可用的国家）

航天飞机：航天飞机是世界第一种也是目前唯一一种可重复使用的航天运载器，而且是一种多用途载人航天器。

20世纪七八十年代，美国，苏联，法国和日本等国先后开展了航天飞机研制计划，但只有美国的航天飞机投入使用。（美国的航天飞机曾发生过两次重大事故。1986年1月28日，"挑战者"号在发射升空时由于O型密封圈脱落导致一连串反应，并在发射升空72秒时爆炸解体坠毁。造成7名宇航员丧生，2003年2月1日，"哥伦比亚"号在返回地面过程中于空中解体，成为继"挑战者"之后的第二艘失事的航天飞机。）由于这两次重大事故，美国所有的航天飞机于2011年全部退役。现目前，全世界无现役航天飞机。

三．物理在航天的应用

在第二部分，我们为大家介绍了一些航天器。大家可能有许许多多的疑问。这些航天器与我们所学的物理到底有什么联系呢？下面我们从一个的航天器的发射讲起。为大家讲一讲物理在如何在航天中发挥其巨大作用的。

1、振动试验

我们首先需要制造好我们的航天器，在制造过程中，有许许多多的实验要做。可能大家听过杨利伟在自己的自传中写到，在火箭发射后的20秒，他感受到了剧烈的振动，那种撕心裂肺的振动，持续了几十秒。这是什么原因？

在航天器制造好后，我们要对整个运载火箭测试其振动试验，那么何为振动试验？

评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。

固有频率：也称为自然频率，物体做自由振动时，其位移随时间按正弦或余弦规律变化，振动的频率与初始条件无关，而仅与系统的固有特性有关(如质量、形状、材质等)，称为固有频率，其对应周期称为固有周期。

在航天器制造出来后，我们就需要测量其固有频率，在神舟五号发射时，当时在发射初期，火箭产生了一个8Hz的振动，该频率属于次声波，与人体的内脏的固有频率接近，导致

产生了共振。所以在航天器制造完成后，就必须测试其固有频率，使其避开人体以及某些重要元器件的固有频率。那么我们是如何测量的？

测量火箭的固有频率需要专门的实验平台，全箭振动台进行实验。

如图所示就是振动台，在航天器制造完成后，将其运输到振动台上，在其上面贴上应变片，连接到计算机。

(某型振动频率) 在设计过程中，要避免20HZ以下的振动，如果有这种20HZ以下的，需要改变火箭的结构分布，质量分布或者加入一些机械结构来改变。

2、发射场的选择

既然要发射航天器就需要航天器发射场，那么对于航天器发射场，我们如何选择它的位置呢？

地球在公转的同时也在进行自转。如果我们选择以地球为参考系，那么我们相对于地球来说就是静止的。但如果以其他星系为参考系，那么我们就是运动的。当我们发射火箭时，就希望能利用好这一自转的能量。因为地球自转方向自西向东，所以发射时一般也自西向东发射。我们又知道vr

，同一角速度下，半径越大，v越大。故越靠近赤道，地球能够给

飞行器附加的速度就越大。所以在选址的时候越靠近赤道越好。

我们取北纬28.5度为参考，相当于中国的西昌卫星发射基地，由下图曲线可知，如果发射基地建在赤道地区，则可增加20%的运送质量。现目前我国在海南文昌新建的发射场可增加11%的发射质量。

3、燃料的计算

我们知道，推动航天器进入轨道，我们需要一定量的燃料。该如何计算？我们首先考虑一个航天器到了轨道，它具有了哪些能量？从地平面到轨道，航天器的重力势能增加了。而一个就是速度的要求了，这里介绍下第一，第二，第三宇宙速度。

第一宇宙速度，又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始发射速度。V1=7.9km/s 第二宇宙速度：人造天体脱离地球引力束缚成为围绕太阳运行的人造天体所需的最小发射速度。V2=11.2km/s

第三宇宙速度：摆脱太阳引力的束缚，脱离太阳系进入更广袤的宇宙空间在地球上发射的最小速度。V3=16.7km/s

所以我们想要让航天器发射到预定轨道，动能也需要达到的一定值。综上，火箭所需要最基本的能量就是必须克服重力做功，空气阻力做功，以及获得的动能之和。我们认为需要的能量为mgh12mv+Q。

29以东方红一号为例，其重量为173公斤，轨道近地点439km,初步估计大概需要6.14*10焦耳的能量。现在火箭的燃料一般使用煤油或者液氢。我们以液氢为例，其密度708燃烧值1.410Jkgm3，kg。我们知道热能学第一，第二定律，不存在永动机和100%转化率的热机，现目前各类热机转化率如下蒸汽机 6%~15% 蒸汽轮机 25%~30% 燃气轮机 50%~60% 汽油机 20%~30% 柴油机 30%~40% 喷气发动机 50%~60% 通过转化率，我们可知液氢需求量在150kg左右，由于高空空气稀薄，火箭往往自身携带氧化剂。由化学方程式2H2O22H2O,氧气需要600kg。所以我们看到光燃料就需要

750kg左右，大家可以看到航天需要能量是惊人的。如果加上火箭结构的重量往往就很大了。这里给大家举个例子，美国国家航空航天局为阿波罗计划专门研制了重型火箭土星五号，其能将45吨的货物送去月球，但其在地面总重达到了3038.5吨。（现目前，航天每公斤发射成本在2-6万美元，所以航天也是十分烧钱的，但是现在出现了一些新的技术，比如美国SPACEX公司，采用一，二级助推火箭技术，将每公斤成本降到了6000-10000美元左右）。

4、发射过程

我们现在知道了发射场的选择，火箭燃料的估算。下面我们介绍火箭发射过程中的一些知识。

计算轨道

首先，我们在发射前就要计算好轨道，为火箭规划好路径。运载火箭从发射台点火起飞，首先在稠密的大气层内飞行，跨过声速。（声速是声音在空气中的传播速度，声音是一种波。振动使得空气的压力时高时低，而使得空气分子产生密部和疏部的变化，并藉由分子间的碰撞运动向外扩散出去，而这个扩散速度就是声音传播的速度。所以我们看到这与分子密切相关。我们可以看到声音在固体中传播最快，因为固体中分子排列最紧密，空气分子分布稀疏，所以声速在气体传播较慢。）然后飞出大气层外，最终将航天器送入预定轨道。运载火箭的飞行轨道经历了垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。

垂直起飞段

运载火箭发射采用垂直起飞的发射方式，与倾斜发射方式比较有一定的优势：首先，可以缩短穿过大气层时间，减少速度的损失，有利于运载火箭迅速穿过大气层。其次，只要运载火箭发动机的推力略微超过火箭的起飞质量，火箭就会飞离发射台，可以充分利用运载火箭的能量，对于迅速加速十分有利。利用牛顿第二定律

FGma

（F为火箭推力，G是火箭重力，本质来说G是随时变化的,F火箭推力也是随时变化的，在实际工程中要采用微积分的知识来解决，这里我们假设重力不变。）

这里是某型的加速度变化曲线，大家看纵坐标，加速度单位是gs，这里是航空航天常用的过载。引入过载的概念：航天上过载一般是指发动机推力与重力之比称为过载，这能体现出加速度大小（一般大家坐过山车承受的过载是1-2g,战斗机飞行员承受的过载是8-10g）。发射初期，加速度迅速增大，在一二级分离期间，一级发动机抛下，推力有减小，加速度降低，然后二级发动机点火加速度又继续增大。持续为火箭加速，到最后所有的火箭助推器抛掉，加速度降低，航天器其速度达到预定速度，开始入轨。其实知道加速度曲线，就可以得到其速度曲线。得到速度曲线就可以得到位移曲线。在工程设计时，我们往往知道末段速度，加速度，高度，然后我们就可以根据末段的参数来设计中间的弹道。这就是加速度，速度曲线的利用。

程序转弯段

当运载火箭飞离发射台一段时间后，火箭开始按预定的俯仰角程序转弯，对准发射方向飞行。当火箭飞出稠密的大气层时，一级火箭一般已经分离，改由二级火箭加速。飞离大气层后，整流罩被抛掉，火箭按照最小能量的飞行程序继续转弯，以等角速度作低头飞行。（何为最小能量飞行程序，现代的航天器发射时都有内置计算机，我们知道一个点到另一个点，位移是不变的，但距离却不一定，我们又知道功是一个过程量，所以从一点到另一点，不同的路径需要消耗的能量完全不同。在飞行过程中，内置计算机会随时获得其位置，姿态，自动求解最省能量的路径，并控制自身飞行轨迹）

运载火箭在这部分轨道飞行时的力学原理大致是这样的：运载火箭在飞行轨道上任一点的速度都可以分解成垂直方向和水平方向的分速。火箭在轨道的每一段都尽量利用它运动所产生的惯性离心力去抵消重力，而火箭的水平分速越大，它所产生的惯性离心力也越大，对重力的抵消就越有效。如果火箭的水平分速小于环绕地球所需的速度时，惯性离心力不足以

抵消重力，所以整个火箭的重量还必须借助火箭的推力来抵消。在火箭飞行的垂直段，火箭尚未获得任何水平分速，所以此时全靠发动机的推力来克服重力。当火箭的水平分速到达环绕速度时，克服重力就只需要惯性离心力了，此时火箭的推力就是控制轨道远地点的动力了。

入轨段

在接近轨道注入点时，火箭做最后的水平加速，达到入轨速度后运载火箭与航天器分离，卫星被送入运行轨道。入轨速度等于入轨点高度的圆轨道环绕速度时，航天器将进入圆轨道运行；高于环绕速度时，将进入以入轨点为近地点的椭圆轨道；相反，入轨速度低于环绕速度，航天器将进入以入轨点为远地点的椭圆轨道，倘若速度过低，近地点将降到稠密大气层内甚至地面，航天器将不能入轨。这里为大家简单介绍下各种轨道

轨道倾角：轨道平面与地球赤道平面的夹角，用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间的夹角度量，轨道倾角的值从0°～180°。倾角小于90°为顺行轨道，卫星总是从西(西南或西北)向东(东北或东南)运行。倾角大于90°为逆行轨道，卫星的运行方向与顺行轨道相反。倾角等于90°为极轨道。

5、导航系统

导航系统在发射中，我们经常会听到光学跟踪正常，雷达跟踪正常。这是因为在发射过程中，我们需要不断测量其位置，让其沿着初始计算的轨道运行，其不能与预定轨道有大的偏差。如果有，我们需要及时的调节，所以对于其位置的测量就极其重要。

首先介绍光学跟踪雷达，我们知道光具有波粒二象性。光在广义定义上是所有电磁波谱。由于所有物体都有热辐射，常常采用红电光学经纬仪来跟踪。光电经纬仪如图所示

光电经纬仪对目标的跟踪依赖于经纬仪机架。经纬仪机架为三轴（垂直、水平、照准）地平装置。

光学经纬仪的成像模型简化为针孔成像模型。针孔模型主要由光心C（摄影中心）、像面和光轴组成。光心到像面的距离为焦距f，光心为经纬仪机架三轴（垂直、水平、照准）的交点。

光电经纬仪实际工作时，跟踪系统保持照准轴始终指向目标，空中飞行目标经过镜头光学系统的汇聚，又经过调光调焦，使目标清晰成像在像面上，像面即胶片平面。

其实光学雷达一般都建设在地面站，而火箭自身其也有定位系统，其自身也能判断其位置。如果我们以发射台的发射瞬间建立一个空间右手坐标系，将该时刻定为初始时刻。火箭自身携带的陀螺仪会随时测量与初始时刻的偏差角。

在发射时刻，给陀螺仪一定外力和力矩使得它旋转起来，这时候由于定轴性，这时候陀螺的方向就是地面坐标的三个方向，当火箭在空中姿态发射改变，与初始时刻的坐标轴有角度偏差会被测量出来，如果该偏差是这个时刻要求的角度偏差，就不调节。如果这个偏差不是预期的偏差，就要求发动机调节推力的大小，方向，使得火箭符合预定轨道。

6、电源系统

卫星上为了保障工作，需要能量输入，最常用的能量源就是电池，而电池中最常用的就是太阳能电池。

太阳能电池常与蓄电池组成一个联合电源系统。当航天器在空间飞行时，在光照期间由太阳阵发电，除向航天器各系统供电外，还给蓄电池充电。在星蚀期（亦称地影期）则由蓄电池向航天器各系统供电。在光照期出现大功率峰值负载时，可由蓄电池组补充供电。

7、返回过程

航天器在轨道完成任务后，就需要返回了，下面为大家介绍下返回过程。

航天器由惯性飞行轨道下降和返回地球过程，可分为两个阶段，可分成两个阶段：第一阶段指航天器由制动点A开始至进入稠密大气层之前的弧段AB(如下图所示)，其运动轨迹由地球引力决定。第二阶段为航天器降到100km左右低高度B开始，进入稠密大气层，直到落地点C。此时空气动力成为决定返回轨迹的重要因素，空气动力引起的负加速度会超过重力加速度许多倍，航天器在稠密大气层飞行时，伴有较大的力学过载和剧烈的加热过程。

航天器（返回舱）与稠密大气层中的轨迹分为两种情况，在没有空气动力升力时，返回舱的航迹按弹道式轨迹下降，与大气段的飞行控制无关。在技术上比较简单，但大气层制动会引起较大的过载和严重加热。当利用空气动力升力时，轨道为滑翔式轨迹降落。此时过载和过热都很小。有可能控制返回舱在稠密大气层中的安全飞行。

四、我国大力发展航天技术的伟大意义

第一，是国民经济、国计民生的需要。大家现在可以感受到了航天技术带来的便捷，比如GPS，我们中国的定位系统叫做北斗。还有的就是气象卫星、广播通信卫星等。我们现在几十个频道，如果没有航天科技是看不到的。导航、通讯，现在我们搞了天链中继卫星。还有就是资源卫星、海洋星，远程教育，远程医疗，全是搞航天的。这就是国计民生、国家建设的需要。比如我今天参观了现代农业里面的航天育种，那是航天生物工程。在空中失重状态下，几种材料的混合比较容易，特别是材料比重差别比较大的，相对的，如果在地面上那就很难。也就是说如果将来在天上生产冶炼的话，我们使用的材料质量会比我们现在使用的会更好，现在现实生活中的例子就是钢筋，现在钢筋的质量就很好。天上有天上的优势。

第二，是国家安全的需要。未来的战争是海、陆、空、天，以天为基础的信息战争。现在美国已经宣布其基本上不搞接触战争，现代战争都是靠卫星侦察、预警、定位，中继卫星来指挥整个信息战争。再比如说现在的巡航导弹，你只要把目标的信息输入导弹里，巡航导弹就能自动搜寻目标，并且很精准的就能都打击到目标。还有就是间谍卫星，可以实时掌握整个情况。再比如说，我们国家承诺：不首先使用核武器，核武强国都有一千六七百个核弹头，中国有多少，被人家第二次核打击以后，你还有还手之力吗？那就要提高武器的生存能力，以机动发射为依托，实现任意一点的发射，导弹要固体化，像前苏联的核导弹说核导弹任意一点发射，那胡说八道，那根本不是导弹，没有核弹头怎么叫核导弹，那是政治炒作。现在要搞天上预警卫星，定位中继卫星，比如说美国核导弹要打我们，那弹道跟起飞时机是可以算出来的，我们导弹可以自动迎击来袭的导弹。我们国家机构、科研机构、科研人员都

好，肯定要实现国防的现代化，不能挨打了之后我们才开始还手。因此国防非常需要航天技术的支持。

第三，是人类寻找新资源新能源的需要。我们地球这么大，现在提倡资源要节约着用，不能浪费，环境不要污染。那子子孙孙，地球接下去怎么办？航天人就要想，其他星球是否存在资源，比如现在发现说月球上边有氦三材料，有五千万吨，五千万吨都藏在石头里要怎么弄出来呢？科学有科学的办法。这五千万吨的资源能够供全人类五千万年使用，我们中华民族五千年，再加四个零，这资源可供给的时间是很久远的，我们就不用担心燃料的问题了。有的星球下的雨是甲烷，甲烷就是现在火箭的推进剂材料，等等。所以人类要到其他星球上去寻找新的能源、新的资源来使我们人类能够长久生存下去，比如说现在空中可以建立太阳能发电，因为在空中，风并没有像地面那么大的扰动，太阳能帆板离太阳很近，没有大气的离波力，可以搜集的能量是很大的，发电是很厉害的。我们目前太阳能在地面搜集的能量是不一样的，像福建就比新疆的要少。但在空中传回能量是个问题的，不能用电线，不能用电缆，那就要用短波技术，把电转化成波，传到地面上来，这在科学发展上是没问题的。

第四，是人类寻找第四活动空间的需要。现在最著名的两件事，一个就是登月，一个就是登火。美国人已经宣布了在2030年要登上火星，把人送到火星上去，火星的属性跟地球非常相似，它有空气，但是含氧很少。最近就是月球，最早把人送到月球上去的是美国，1969年7月，登月第一人是阿姆斯特朗，这件事情是真的。美国实际上送了六次宇航员到月球表面，共计十二人。俄罗斯送宇航员登陆过月球，但俄罗斯经过几次的月球探测，发射了大概四五次，美国好像六十几次。这些都有资料。月球上有资源，月球的南极下面藏有冰碴，那就说有存在过水。月球又是一个转站基地，它的吸力只有我们地球的六分之一，如果把火箭放到月球上去发射，那就省力多了，或者说载重更多了。

第五，是保卫地球安全的需要。现在发现天体上有些小行星，有时候会改变它们的轨道，可能要窜入我们地球，挽救地球被其它小行星窜入的危险，把可能性降低，避免风险。

五.中国航空航天的发展

1.中国的航空工业

从1910年清政府开始筹办飞机修造厂到1949年，旧中国只有十多个设备相当简陋的航空工厂，修理，装配，设计和制造过少量飞机。当时所有原材料，机载成品和设备均依赖外国进口，根本没有自己独立的航空工业，更谈不上航空科研体系。

新中国成立以后，1951年4月29日，中共中央决定在原重工业部设立航空工业局。经过几十年的建设，我国航空工业从修理到制造，从仿制到研制，已经形成了具有相当规模和基础，配套齐全的航空科研设计，制造和试验的工业体系。航空工业已成为我国国民经济中技术密集，基础雄厚的产业之一。

尽管总体上我国的航空工业与发达国家之间还存在较大的差距，但经过近六十年的艰苦奋斗，我国先后建立了飞机，发动机，航空电子，军械武器和仪表等专业设计研究机构，建立了空气动力，强度，自动控制，材料，工艺，试飞和计算技术等专业研究试验机构。我国航空科研的技术手段不断更新，试验设备日趋完善。

2.中国军用飞机的发展

1953年第一个五年计划，新中国第一架试制成功的飞机，就是仿制苏联的雅克—18飞机生产的初级教练机—初教5。我国自行设计

制造并投入成批生产和大量装备部队的第一种飞机是初教6。

我国第一架喷气式战斗机是歼五歼击机。于1956年7月19日首飞成功，同年交付部队正式服役。歼六飞机是我国第一代超声速战斗机，最大平飞速度达到声速的1.4倍。在各次实战中，歼-6共击落20多架各型飞机，而自己没有一架被击落。。

在歼六飞机成批生产和装备部队后，我国第二代超声速战斗机也研制成功，包括歼7和歼8系列。歼7和歼8都是高空高速歼击机，在飞行性能，飞行品质，救生系统，武器系统，机载电子设备和发动机等方面都比歼6有了明显提高。

2001年4月1日，美国EP-3侦察机在中国海南岛附近海域上空侦查，中国海军航空兵派出2架歼-8II战斗机进行监视和拦截，其中一架僚机在中国海南岛东南70海里(110公里)的中国专属经济区上空与美军飞机发生碰撞，中国战斗机坠毁，飞行员王伟跳伞下落不明，后被中国确认牺牲。

在1998年中国研发第三代战斗机歼10的同时，太平洋彼岸的美国早已在1996年就将其研发的第四代战斗机F—22列装部队，歼10虽然缩小了我们与航空强国的差距，但是其并不能解决我国空军面临战机的代差问题。从90年代开始，中国的四代机研发就提上了日程。歼20在2011年1月11日在成都实现首飞。2016年11月，歼-20飞机在第11届中国国际航空航天博览会（中国航展）上进行飞行展示，这是中国自主研制的新一代隐身战斗机首次公开亮相。2018年2月9日，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼-20，开始列装空军作战部队，标志着我国正式迈入四代战机行列。

五.中国航空航天的发展

1.中国航天事业的发展

新中国的航天工业起步于1956年。当时我国的经济还很落后，工业基础和科学技术力量特相对薄弱，为了把有限的人力，物力和财力集中使用到国家最需要，最急需，最能影响全局的地方，党和政府决定重点发展以导弹，原子弹为代表的尖端技术，随后大力发展运载火箭和人造地球卫星等航天技术，这就是我国的两弹一星工程。多年来，我国在导弹武器，运载火箭，人造地球卫星和载人航天方面取得了辉煌成就，航天工业为我国的国防建设作出了巨大贡献。

2.中国航天事业的发展—运载火箭

我国运载火箭用长征命名。长征系列运载火箭的研制遵循基本型和系列化的原

则，尽可能采用成熟技术，力求性能先进，技术可靠，成本低廉。到目前为止，我国已发射成功长征火箭共有14个型号，包括长征1号—4号。

3.中国航天事业的发展—探月工程

我国在2003年启动了名为嫦娥工程的月球探测计划，该计划分为3个阶段实施：首先发射环绕月球的卫星，深入了解月球；接着发射月球探测计划，在月球上进行实地探测；最后送机器人上月球，建立观测站，实地实验采样并返回地球。

航空航天的发展是非常能体现一个国家工业水平的。航空航天科学技术是20世纪兴起的现代科学技术，自其形成以来，一直汲取基础科学和其他应用科学领域的最新成就，高度综合了工程技术的最新成果，并引领许多学科专业的发展，甚至促成某些专业的形成。它是20世纪以来发展最为迅速、对人类生活影响最大的科学技术之一。进入21世纪，航空航天科学技术继续保持高科技的重要地位，在推动原始创新，促进学科交叉与学科融合方面扮演着重要角色。