发布时间:2023-09-22 18:14:18
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1.航天技术转移及二次应用所产生的经济效益
航天技术转移及二次应用的领域较多,主要有通信/数据处理、能源、加工与制造业、医药、消费产品、运输、环境等。
登载在1987年《Spinoff年鉴》上的调查报告称:据NASA对在1978~1986年间441项航天技术转移案例的分析表明,美国航天技术二次应用效益在这9年内的实际效益是216亿美元。航天技术转移增加就业工作岗位35万个,共计有16种不同的转移途径,其中主要有:①NASA技术的直接使用;②NASA帮助“制造市场”;③靠NASA的测试或使用,使新产品商业化的过程加速;④NASA的工业应用中心帮助私营企业将航天技术转为民用;⑤通过NASA技术人员的流动,将航天技术转为民用产品;⑥将航天技术向其他政府部门转移;⑦通过NASA的日常活动将航天技术转为民用。
表1 航天技术转移及二次应用的实际效益 最 终 用 途 案例数 增加销售
或节约成本
案例数 实际效益(单位:万美元)
增加销售 节 约 总 额
运输 40 18 988786.5 11662.3 1000448.6
工业(制造与加工) 170 107 576764.9 6783.7 583548.6
医药 61 31 200303.6 3061.3 203364.9
消费产品 24 18 127829.4 52.4 127881.8
公共安全 27 16 34788.8 55.5 34844.3
通信/数据处理 51 32 17100.7 5196.4 22297.1
能源 30 13 20350.0 1561.3 21911.3
环境 16 11 1696.2 2178.8 3875
其他 22 13 165498.9 1023.2 166522.1
合计 441 259 2133119 31574.9 2164693.9
由表1可见,大约60%以上的技术转移案例可产生明显的经济效益。其中,67个案例是利用NASA技术经过二次开发,创造了一些新产品或新工艺,为企业建立新的生产线,或创建一家新的企业。
2.减少非常态经济即“灾变经济”造成的损失而隐含的经济效益
有学者认为经济包含着常态经济与非常态经济即灾变经济。人类为了把非常态经济造成常态经济的损失降低到最大程度,为此常态经济必须支付非常态经济索取的保险金,这笔资金就作为国家安全和救灾支付。据专家计算,摧毁20个经济脆弱点相当于摧毁最大的44个城市社会功能。利用航天技术保护这些经济脆弱点,这就防止或减少了灾变经济造成的损失,本身就隐含着巨大的经济效益。
3.航天事业发展导致了若干新技术群体的问世与应用
航天技术几乎博采了现代科学技术的最新成果,又不断对新技术的发展提出了更多的需求,提出了许多崭新的领域和高难度的课题,为一些技术的创新提供了机会,给科学技术的发展注入了新的活力,刺激了科学技术的发展,导致若干新技术的问世。
(1)促进电子计算机的诞生和发展世界上第一台电子计算机是为适应研制导弹的需要而诞生的。美国宾夕法尼亚大学的约翰·莫尼亚和约榆·艾儿凯克教授,为了适应导弹弹道计算的需要,于1945年研制出世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”。世界上第一台巨型亿次计算机ILLIAC-5也是为美国NASA研制的。可以说没有航天工业的高需求也就没有计算机行业的今天。
(2)促使集成电路的诞生和发展50年代,美国为了争夺空间优势,适应研制新型导弹和空间飞行的需要,在五角大楼和NASA的大力资助下,集成电路才得以诞生和成长起来。1960年,在美国集成电路开始大规模投产,1962年的产品全部被军方购买,1965年军方购买量占总产量的一半,到70年代末期,降到10%。集成电路是随着航天事业发展的需要而诞生和发展的,而后逐渐推广应用于其他领域。
(3)促进环境保护和新能源的发展据国际石油研究机构计算,按现在的消耗量,从1998年起,再过42年,世界上现已探明的石油储量9991.2亿桶就会被开采完了(有资料说要70年,也有的说要100年)。矿物燃料属于非再生资源,终有一天会被消耗贻尽,而且矿物燃料的大量使用,正在造成越来越严重的环境问题。面对地球将发生的能源危机、环境污染、资源短缺,人类必须寻求新的且不会给环境带来污染的能源。在地球上开发洁净能源受到各种限制,大气层中的云和地球的昼夜循环严重制约着太阳能的采集,核能的开发则受到核废料问题的困扰。利用空间高真空高洁净环境可以高效率地采集太阳能,从地球外天体可以采集优良的聚变材料。显然,航天技术为解决上述问题提供了新的途径。当前航天技术在环境保护和新能源领域的应用成为世界航天界的热门话题。
(4)促进新材料新工艺的开发应用航天事业促进了一大批新材料、新工艺的开发应用。新型复合材料、高性能合金结构材料、烧蚀材料、阻尼材料、密封材料、机敏材料等一大批新材料随着航天事业的发展而涌现出来,进而推广应用到国民经济的其他领域。空间微重力环境又为高性能材料的生产开辟了更广阔的前景。
(5)促进海洋科学技术的发展从阿波罗计划结束后,美国的一批航天企业转向海洋开发,有力地推动了海洋科学技术和海洋开发的迅速进展,使美国在海洋开发方面处于世界领先地位。目前,美国是唯一作好海底开发准备的国家,它已向开采铁锰结核矿的六国国际财团投资,其海洋石油开发也从浅海发展到了深海。
(6)促进通信技术的发展卫星技术的发展促进通信技术发生革命性的突破。卫星通信实现了信息传递技术的一次质的飞跃,使信息可以快速、高保真、大容量地传递,全球通信网的建立使得地球上任何两地之间的通信成为可能。迅速发展的卫星全球导航定位技术,正在改变着地球上一切旧有的交通、通信、联络方式,改变着人类生活的方方面面。
4.航事业发展更新了人类的知识体系
航天事业的发展极大地更新了人类的知识体系和知识结构,在知识的广度和深度上都取得了极大的进展。
(1)促进系统工程管理科学的诞生和发展系统工程管理软科学也是伴随着导弹技术、空间技术的诞生而发展起来的。如今该学科已经广泛地用于政府部门、科技、经济、军事以及企事业机构的决策和预测工作,对工程和技术的可行性进行论证和评估,把决策科学化提高到前所未有的高度。
(2)促进基础科学的发展航天事业在各个方面促进了基础科学的发展。应用数学、高能物理学、天文学、天体物理学、地学、微重力物理学、材料学、空间生物学、空间医学、信息学、微电子学,等等,均伴随着航天事业的发展而壮大起来。
二、我国航天技术的间接经济效益
作为高技术产业之一的航天技术,为科学研究开辟了许多新的领域和新的学科。我国的航天技术在向国民经济各部门的渗透应用中,带动了其它新兴学科和工业部门的发展,产生了二次效益。
1.航天技术对中国高技术产业群的带动作用
航天技术的发展需要一系列支撑技术,因而通过技术发展的“需求效应”带动了一系列新兴产业和新技术的发展。航天技术的发展对信息技术、新材料技术和新能源技术不断提出了新的要求,从而有力地促进了它们的发展,拓宽了它们的研究范围。对于海洋开发和生物技术来说,航天技术为其提供了新的发展工具和研究手段。航天技术的发展还带动了空间科学、微重力研究与实验等科学研究领域的巨大发展,如阿尔法磁谱仪实验将开创空间科学研究的一个全新领域。
由于远程导弹和运载火箭600多种新材料的国产化需要,以及电子元器件向小型化、集成化和高可靠性方面发展,国家投入了相当的财力开展相关技术的研究,带动了诸如玻璃钢、氟塑料、高强度合金和稀有金属材料,以及计算机技术、自动控制技术、遥测遥控技术、雷达技术和工艺技术的发展;并扩展了空气动力学、热力学、结构静动力学等领域的研究。在航天技术产业的发展过程中,总投资中相当大的比例转移到国民经济的其它部门。据不完全统计,航天研制部门用于研制运载火箭和各种卫星的投资,有60%~70%转移到了其它工业部门和科研单位。资金和技术的转移,有力地推动了这些部门的技术进步。据统计,建国以来研制的1100多种新材料中,80%是因航天技术的发展需求而研制的。由此可见,航天技术产业的辐射能力是极其强大的。
1前言
航天技术的发展不仅带动了我国经济的发展而且还提高人民生活质量,增强我国国防力量,当今经济全球化,信息交往、各地之间业务往来,通信、交通等等都离不开航天技术所带来的科技成果。金属材料是我国航天领域发展不可或缺的材料,它比其他分子材料硬度高,耐热性能好,与无机非金属材料相比,金属材料有具有很好的韧性,因此在我国航天领域应用非常广泛,为了更加了解用于航天技术的金属材料,本文选择了几种常见的金属进行讲述其在航天领域当中的应用以及相应的热处理工艺。
2铝合金
2.1铝合金在航天领域的应用
铝合金材料是航天领域用量最大的金属材料,随着科技的发展,各种复合材料都在不断的发展,其性能也是优越与一般金属材料,虽然如此,但在航天领域铝合金的使用依然占有很大比例,铝合金具有优越的耐磨性以及良好的抗撞击性能总体性能优越于一般金属材料,,并且价格便宜,一般在航天领域的承载结构中都使用铝合金比如一些承载壁板,舱体结构等。所以在航天领域具有很大的用处。
2.2铝合金的热处理工艺
在我国科学技术不断发展的前提下,航天技术对铝合金的要求越来越严格,如何提高铝合金的综合性能是非常重要的任务之一,在研究过程中一方面是设计新型合金,一方面是对其热处理的更新,利用先进技术通过对铝合金加热处理,使得在高温环境下变形,在经过挤压,使得铝合金内部微观结构更加紧密化,内部的结晶程度更高,从而使得铝合金在应用中综合性能更加优秀。
3钛合金
3.1钛合金在航天领域的应用
钛合金在航天领域中具有很多用处,他与一般金属相比,具有耐高温、耐磨性能强,抗疲劳性能等优点,一般在航天领域中,钛合金运用于机舱的主承力结构,压气机叶片等等,在钛合金的试用下,无论是高温环境,还是超低温环境都能保证长时间持久的工作。因此随着航天领域科技的不断发展,钛合金的使用量也是逐渐增多,是具有前景的一种金属材料。
3.2钛合金的热处理工艺
钛合金的热处理工艺十分复杂,根据航天领域的不同需求,钛合金的热处理工艺也就不同,比如普通退火会使得钛合金内部的可塑性变高但与此同时也使得其强度变小,一般适用于一些飞行机器的零件,再比如双重退火,其工艺应用相比较而言稍微麻烦,处理之后的钛合金硬度会升高,但其可塑性相对降低,适用于需求较高的飞行零件。钛合金的热处理工艺还包括等温退火和固溶时效,根据航天领域不同需求以及应用的不同领域,来选择不同的热处理工艺。
4超高强度钢
4.1超高强度钢在航天领域的应用
超高强度钢具有很强的硬度及韧性,正因为其性能也使得该金属在航天领域的应用量保持持续上升,一般该金属适用于火箭发动机的壳体,飞行装备的推动器等所需高硬度的地方,正因如此对于在这种高压强度下的金属材料,其耐腐蚀性成为审核金属实用性的一项重大指标,如何提高超高强度钢的韧性是当前研究金属工艺的重要课题。
4.2超高强度钢的热处理工艺
一般超高强度钢都应保持其高强度的特性,针对该金属材料进行热处理时一般先进行淬火,在960度左右的高温下进行淬取,使其内部的含碳量降至最低,然后进行低温回火,提高材料的强度,随着科技的发展,在高强度钢的热处理工艺中也有先进的技术提高金属的性能,比如奥氏体加工、马氏加工,诱发相变等等。在经过热处理后的金属一般适用于机器的整体构架,高强度的零件等等。
5镁合金
5.1镁金属材料在航天领域的应用
镁金属材料在航天领域具有自身独特的性能良好的导热、导电性能以及对电磁的屏蔽性能使得镁金属在众多金属材料中脱颖而出,但镁金属却又一定的缺陷,那就是不耐腐蚀,也正是因为该缺点使得镁金属在应用当中,一些领域不能涉及当中,比如产品的储存、产品出制造都会带来影响,镁金属适用于工艺复杂的大型铸件,是我国金属材料航天领域非常重要的文件,比如通信卫星所使用的天线等等。
5.2镁金属材料的热处理工艺
镁金属材料的处理工艺非常复杂,根据所需性能的不同其热处理的加工工艺也就不同。一般镁金属的处理分为退火和固溶时效两大类。在实际应用中不同的淬火能力会使镁金属的性能得到不同程度的增减,从而应用到各个领域。
6结语
我国航天技术的飞速发展,使得我国经济水平并不断提高,人民生活水平得到翻天覆地的变化,军事力量也跻身进入世界前列,是我国国防实力的一大利器,由此可见航天技术的重要性,本文讲述了关于航天领域的几种金属,以及其性能,作用等等,随着科技的发展,航天技术的不断提高,我们应研发更加适合航天技术的金属材料,比如金属间化合物、高温合金等等,使得我国真正成为航天大国,实现中国的伟大复兴。
参考文献:
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在中国运载火箭技术研究院工作的20年间,他先后负责科研生产、质量管理等多项工作,涉及了运载火箭研制管理的许多重要环节。航天技术特有的严密性、精确性让这些工作在旁人眼里都十分艰苦,但李洪认为,这些工作就像一趟神奇的旅行,让他享受其中。用他自己的话来说:“我这个人兴趣爱好广泛,但更热爱祖国的航天事业,只要投入到火箭的研制发射中我就信心十足,就精神百倍。”在这片诞生光荣与梦想的土壤,每一枚运载火箭的成功发射,都能让他兴奋不已。
遨游太空是中国人的千年梦想,也是几代航天人的心血结晶。2003年“神舟五号”载人航天飞行时,李洪就在发射现场,他知道此次发射任务的重要性,毕竟是中国首次载人航天飞行,“人命关天啊”,李洪的脑海里不时闪过这句话,兴奋而紧张。当发射成功的消息被大声宣布出来,李洪从座位上一跃而起,与身边每一个人紧紧拥抱,满眶热泪痛快地潸然落下。
“神舟五号”的发射,是李洪记忆中最珍贵的片段之一,他坦言,不管过去多少年,只要想到这一幕,他都会感到无比的自豪。
“更上层楼”的责任心
在享受工作带给他快乐的同时,李洪也在运载火箭事业上领受过悲痛的回忆。1996年,中国一枚运载火箭在发射时出现意外,李洪的两名同事还因此殉职。
火箭发射失败让李洪震惊并痛心,而同事的殉职更是让他伤心不已。此后发生的事情则更让人忧心,在这次事故之前,中国的运载火箭在国际上口碑良好,价格较低,在运载火箭商业发射市场上有着很强的市场竞争力,原本已经签下了不少发射合同,但随着发射的失败,客户对中国运载火箭的信心产生了动摇,并且在此后的很长一段时间内,中国运载火箭技术研究院没有再拿到一份运载火箭的商业发射订单。
正因如此,李洪在负责质量管理工作时,坚持实行“零缺陷”质量管理理念,严格对待产品质量,在这一点上,原本随和、幽默的李洪异乎寻常的严厉,他表示,航天企业是特殊的“三高”行业:高投入带来高产出,更伴随着高风险。高风险在于其产品一般是在恶劣环境中使用,而且一旦使用,就不可逆转。因此,指挥员按下发射启动按钮的瞬间,既宣告了对产品的正式使用,又检验着无数航天人的责任心。
即使在“神七”航天任务圆满完成后的今天,李洪在谈到运载火箭的质量问题时仍显得严肃而谨慎:“中国古语有云‘千里之堤,溃于蚁穴’,每一个航天型号产品都是由数以万计的元器件、零部件构成的整体,即便是一个小小的螺丝钉、一根导线、一个焊点出了问题,甚至一个细微的多余物存在,都将导致整个型号任务的失败。细微程度比蚁穴有过之而无不及。而一枚发射载人飞船的火箭试验费用价值不菲,凝聚着成千上万人的辛勤劳动,一旦发射失利,将给国家造成重大的经济和声誉损失。特殊的风险决定了特殊的质量,特殊的质量要求更上一层楼的责任心。航天高科技企业的质量观已经远远超越了简单利益层面,上升到“质量是政治、质量是生命”的高度。这种质量,关系着国家的地位和形象,关系着国防建设大局,关系着民族尊严,在载人航天工程中更是与人的生命紧密地联系在一起,因此,势必要求更为过硬的技术,更为严丝合缝的质量标准。”
在介绍近年来中国运载火箭技术研究院所采取的质量管理体系时,李洪说:“我们在零缺陷管理理念的指导下,在产品出现问题前就做出了有效地预防,比如,谨慎、细致地制定设计试验发射的规章制度,并严格执行落到实处,在寻找问题的过程中,从产品的设计方案提出到最终开始正式生产的过程中,都加以严格的监控,找到问题后迅速将其解决,这样就形成了一个完整的闭环模式,不给问题的产生留下任何接口。”担任研究院院长后,他依然把加强质量管理作为重点工作来抓,在二号F遥七火箭质量评审会上,李洪严肃地要求:“我们要以对国家对人民对历史高度负责的态度,增强历史使命感,以最严最慎最细最实的工作作风,确保载人航天的工程质量。”
中国运载火箭技术研究院十几年严格质量管理,使中国运载火箭发射捷报频传,自1996年以来,系列运载火箭已经连续69次成功发射,其中,中国运载火箭技术研究院研制的运载火箭已经连续49次成功发射,中国火箭在国际市场的良好口碑重新铸就。2008年,在成功将一颗尼日利亚卫星运送进太空后,又成功发射委内瑞拉卫星,火箭重新回到了国际市场中。
“新时期”有“新挑战”
近年来,中国运载火箭技术研究院在大力开展技术创新,狠抓运载火箭质量的同时,也在积极地发展航天技术应用产业和航天服务业。李洪认为,发展军工产品是中国运载火箭技术研究院的历史使命,是增强国防实力的需要,容不得半点马虎,而发展航天技术应用产业和航天服务业对实现研究院更好更健康的持续发展,同样有着举足轻重的地位。
事实上,在改革开放之初,中国运载火箭技术研究院经历了一个发展中的动荡时期,当时,政府放开了对研究院经营权的管理,研究院的很多员工开始三五成群地组织民用产品的生产,但产品都不具备过硬的市场竞争力,很快就被市场淘汰,另外一些员工选择了跳槽,李洪介绍,当时的人员流失相当严重,以至于一些知名企业都直接将接送员工上下班的班车停到了研究院门口。
这段经历让李洪痛心不已,不少当时的同事、战友都在那个时候分道扬镳。他暗下决心,再也不能让“班车停到大门口”的事情发生,而要想彻底杜绝这个现象,一是要实现内部职工的个人价值,二是要军品民品两手抓。
正是因为经历过这样的坎坷,李洪接任院长后,把打造职业化团队作为提高企业核心竞争力的重要举措,制定干部员工量化考核标准、职位晋升标准和任职资格体系,实现岗位与能力的有机结合。原本酷爱篮球的李洪这样向我们解释了他关于职业化团队的理解:“搞火箭这么多年,我深刻体会到这是一个浩大的系统工程,个人的力量是重要的,但是没有一个人能够仅仅凭借自己的力量独立完成一枚火箭的研究开发,我们需要有一个团队。这就像组织一支球队一样,要万无一失地打好比赛取得胜利,就一定要把球队状态调整到最好,把这支队伍各个环节可能会存在一些薄弱环节和隐患找出来。怎么找?需要每一个成员的努力,需要每一道程序的高标准严要求。只有这样,整个队伍才能被串联起来,形成一股强大的向心力,而事实证明,这种向心力远比每一个个体的力量要强大得多。”
近年来,在中国运载火箭技术研究院的发展规划中,航天技术应用产业和航天服务业所占比例越来越高,在“十一五”规划中,280亿的经济指标中,航天技术应用产业和航天服务业占有180亿的份额,已成为研究院最为重要的经济来源。
在谈到最近中国运载火箭技术研究院在航天技术应用产业和航天服务业上取得的成绩时,李洪笑言,“航天技术应用产业和航天服务业近些年来确实有了不小的突破,航天煤气化等新技术的应用,风力发电等新能源设备的开发,以及碳纤维、缝编复合材料等新材料的生产,为我们带来了较为丰厚的收入,在这一领域我们还有很大的市场潜力,我们曾经落后,是因为起步晚,市场的规律还没摸透,然而我们相信自己能够继续前进,毕竟我们有先进的技术和航天人特有的迎难而上的精神作为后盾”。
在最后谈到对中国运载火箭技术研究院的展望时,李洪足足沉默了一分钟之久,当他开口时已明显有了一些激动:“中国运载火箭技术研究院是国防科技工业重要的骨干力量,肩负着提升我国综合国力、展示大国地位和形象、增强民族自豪感和凝聚力以及促进国民经济发展的重大责任。我们可以说,确保型号研制生产任务按期完成,确保型号任务发射成功,不仅是研究院发展的需要,更是富国强军的需要。因此,我们要把对责任制的全面落实转变为责任心的全面提升,把对成功的愿望和信心转变为对成功十足的把握,把发展的机遇期转变为能力的成长期,始终坚持遵循型号研制的客观规律,吃透技术、吃透状态、吃透规律,采取科学的方法,加强型号质量管理,有效控制技术状态,提前认识并控制或消除型号研制过程中存在的技术风险,始终坚持以更加严谨的态度对待质量,从源头抓起;从严控制、关注细节;坚决落实“零缺陷”质量管理,以更加求实的精神钻研技术,以创新的精神瞄准世界一流水平,顽强拼搏、刻苦攻关,确保产品设计的可靠性。”这是一名“航天老兵”的心声。
《经济》:在今后,中国运载火箭技术研究院会以怎样的理念来发展航天技术应用产业和航天服务业?
李洪:以前我院在发展航天技术应用产业和航天服务业时走过弯路,就是因为没有从航天技术特点出发。当前,我院会充分利用航天技术优势,大力加强航天技术应用产业和航天服务业,在做大做强一些重点项目的基础上,辐射其他的中小项目,实现航天技术应用产业和航天服务业发展的市场化、产业化和国际化。
《经济》:如今,中国运载火箭在国际市场的地位开始回暖,中国运载火箭技术研究院为此做出了哪些努力?
李洪:目前,我国的运载火箭技术处于国际领先地位,能够取得如此辉煌的成就要得益于我院拥有一批技术精湛、作风过硬、勇于攻坚的人才队伍。正是因为他们十几年的不懈努力,才保证了系列火箭自1996年以来的连续成功发射,在国际上打响了火箭的品牌。同时,我院把运载火箭的质量视为生命线,在每一枚火箭的设计、试验、生产、发射的过程中,严格加强质量管理,不断在火箭的可靠性、安全性上下功夫,对火箭性能进行改进和完善,做到精益求精,提高我院火箭技术在国际市场的竞争力。当前,中国的运载火箭在国际市场还是很有竞争力的,而我院也会不断的加强技术创新和提升整体能力,在国际市场上占有一定的市场份额。
《经济》:您觉得中国运载火箭在国际市场的潜力还有多大?
第一,追求科学真理。人类永远有探索未知的理想,科学永远不会停留在某一点上。霍金说:“我的目标很简单,就是把宇宙弄个明白——它为何如此,为何存在”。宇宙探索是人类共同的事业,有的国家、有的民族走得快一点,有的慢一点,但都代表了人类对未知世界的追寻。航天人是人类探索宇宙的先锋。他们为了自己的梦想,为了人类的进步,都有一种追求真理的探索精神、科学精神、创新精神。这种精神是航天事业之魂。坚守这种精神,人类迈向太空的步子才能更大、更远。
第二,促进人类和平。太空是全人类的共同财富,开发利用太空应以和平为本。航天技术用于和平是人类之福,用于战争是人类之祸。当前人类面临的自然灾害、资源匮乏、环境污染、空间威胁等共同挑战越来越多,除了和平利用太空,别无选择。1951年国际宇航联成立的宗旨,就是全球宇航界联合起来,推动和平利用太空。中国航天员在太空说:“为了人类的和平进步,中国人来到太空”,他们向全世界倡议“和平利用太空,造福全人类”。人类只有一个地球,只有和平利用太空,才能呵护好我们的共同家园。
第三,谋求民众福祉。航天技术的飞速进步及广泛应用,深刻影响和改变着人们的生产生活。美国阿波罗登月计划带动全球计算机、通信技术全面发展。中国的空间技术成果已有约2000项应用于国计民生。在汶川地震等抗灾救灾中,遥感卫星、导航卫星、通信卫星对灾情研判、救援引导、通信保障起到了关键作用。现在日常用的微波炉、卫星导航仪、肾脏透析仪等,都是航天技术的衍生品。航天科技在造福民众的同时,也获得了发展的持久动力和广阔空间。
中国航天科技集团公司董事长许达哲在报告中称,自上次举办国际宇航大会以来,经过17年的快速发展,中国已经成为世界航天大国,拥有在轨飞行器105个。系列火箭已经发射181次,成功率达95%以上,尤其是两次举办国际宇航大会的17年间,系列运载火箭成功率高达98.6%。
许达哲说,在深空探测中,嫦娥三号月球探测器即将于12月发射,航天科技集团公司也在研究火星探测计划,并希望借助深空探测任务,进一步丰富对地球的认识,同时通过航天技术发展,带动和提升国家的工业整体水平。下一步我们在突破航天核心技术的同时,还要研制更多的各类应用卫星,在卫星应用、空间设施建设方面,做更多的工作,将航天技术广泛应用国民经济主战场,服务城市管理、灾害应对、交通管理等,便利百姓生活。同时,航天技术的发展也会带动相关工业的发展和提升,推动人类生活更加智能、便利。
中国在进行重型火箭论证
国家航天局副局长胡亚枫在报告中称,中国政府一直把航天事业作为国家整体发展战略的重要组成部分,经过50多年的发展,取得了辉煌成就。未来一段时期,中国航天将在空间技术方面继续实施月球探测等重大科技工程,加快建设空间基础设施,开展重型运载火箭等专项论证;在空间应用方面,进一步完善对地观测、通信广播、导航定位卫星应用服务体系,大力推进卫星应用规模和水平,促进航天战略性新兴产业的发展,满足国民经济与社会发展需求;积极开展日地空间探测等空间科学研究,提升空间科学研究水平,加强空间科学科普教育。
胡亚枫强调,中国愿意在平等互利、和平利用、共同发展的原则基础上,继续加强国际空间交流与合作,进一步扩大在空间科学研究、卫星应用与数据共享、载人航天、国际商业发射服务、人员交流与培训I等领域合作的深度和广度。
倡导空间运输快速反应
中国航天科工集团公司董事长高红卫在报告中展示了航天科工创新发展理念,他提出促进航天技术进步五方面设想。
一是研发可重复使用的天地往返运输系统。二是开发低成本、高可靠固体运载器,实现卫星的按需发射,将发射时间压缩到数天以内,发射成本比目前的水平再降低20%左右,竞争优势将十分明显。三是研制微小型卫星星座,组建及应用微小卫星星座有可能成为空间技术发展领域的一个重要方向。四是开发临近空间资源。五是推进航天技术成果转化及应用。高红卫指出,随着全球城市化步伐的加快和城市信息化的发展,基础设施、市政管理、资源环境、居民生活质量等问题已成为制约城市快速、高效、可持续发展的重要因素。航天要进一步加大技术转化,为民众提供一个更舒适的生活与工作环境。
中国全面进入空间站建设阶段
中国载人航天工程力、公室主任王兆耀在报告中称,中国载人空间站工程于2010年9月启动实施,三年来,各项研制建设工作取得了较大进展。目前,已经完成载人空间站工程总体和主要系统的方案论证工作,正在、进行天宫二号空间实验室、空间站、货运飞船、五号B和七号运载火箭等主要新研飞行产品的关键技术攻关、试验验证和产品试制,新建的海南航天发射场等系统也正在按计划推进,工程整体进展顺利。
王兆耀表示,中国已经全面进入空间站研制建设阶段,并完成了载人空间站的论证工作。在中国空间实验室与空间站建造与运营阶段,中国将继续以开放的姿态,积极寻求开展国际间的交流与合作,与世界各国特别是发展中国家,分享中国载人航天技术发展的成果。例如:在技术方面,可以进行联合方案设计和设备研制;在空间应用方面,可以开展联合科学实验和载荷搭载试验;在航天员培养、联合飞行和航天医学等方面,也可以探讨多种形式的合作与交流。总之,我们愿与各国一起,为共同推动世界载人航天技术发展而努力。
启动7个空间科学先导专项
中国科学院空间科学与应用中心主任吴季在报告中介绍,2010年,中国科学院在“创新2020'’规划中,明确要求通过组织实施战略性先导科技专项,形成重大创新突破和集群优势。在规划中,设立了7个空间科学先导专项,分别是硬X射线调制望远镜、实践十号、量子科学试验卫星、暗物质粒子探测卫星、夸父计划、空间科学卫星背景型号研究和空间科学预先研究。
这些空间科学先导专项的研究内容覆盖了从科学思想的提出到获取科学成果的全过程。包括开展空间科学发展战略规划的研究,创新概念研究和相关探测技术预先研究,空间科学卫星关键技术研究,空间科学卫星的研制、发射和运行以及科学卫星上天后的科学数据应用,构成空间科学任务从孵育、前期准备、技术攻关到工程研制、成果产出的完整链条。
2005年10月17日,神舟六号在我国九泉卫星发射中心成功地发射,在那一时刻华夏13亿人民一齐欢呼起来,因为这正表明着祖国的航天技术又迈出了新的一步。更体现了我是一个强国,一个人杰地灵的国家,一个科技发达的国家。
我为神周六号的发射而骄傲,更为祖国航天技术的发达而自豪。同时也为神六的驾驶者费俊龙和聂海胜喝彩。是他们驾驶着神六,带着祖国人民的希望和祝福飞上了太空。他们是那样的伟大。他们是人民的天使,祖国的英雄。
作为我,一名中学七年级的学生。要以身作则,好好学习以建设祖国为目标,以费俊龙和聂海胜为榜样以自信为力量,长大后把祖国建设得更加繁荣昌盛。让祖国的航天技术得到更一步的发展。
进入展厅,首先映入眼帘的就是几艘火箭模型,有前苏联的“卫星号”、“东方号”、我国的“号”、美国的“土星5号”等。讲解员介绍说,火箭是一种运载工具,是专门用来向太空发射东西用的。它装上弹头就是“导弹”;装上人造卫星或飞船就是“运载火箭”;装上空间探测器就可以进行科学实验。我想,乖乖,这家伙可真是个“神”,要是都装上了“核弹头”,这人类不就在一瞬间被它毁灭了吗?这可是个“真神”呀!(火箭的神奇)
听讲解员说,火箭的发射是靠高压气体的“反冲”作用推动的。而高压气体的产生,是靠带有燃料和助燃氧化剂的发动机点火燃烧生成的。它的发射能力,主要取决于发动机的“级数”,“级数”多的,就像一个一个的接力棒,这样发射得就比较远。(火箭的工作原理)
我们目不转睛的看着这些火箭模型,听着讲解,仿佛自己也随着火箭升入太空,心旷神怡地在太空遨游。这时,不知是谁问了句:“我国第一枚运载火箭是什么时候发射成功的?”讲解员说:“那是在1960年2月19日,我国成功发射了第一枚探空火箭;1970年4月24日,又把我国第一颗人造卫星送入太空。”又有人问:“难道我国研制的火箭就这么几个吗?”“不!”讲解员不紧不慢的说,“到目前为止,我国已经研制并成功发射了12种不同类型的运载火箭,形成了一、二、三、四号四个不同的系列产品。到2005年底,我国已经发射了近百颗国产卫星、六艘飞船、27颗国外卫星。光系列运载火箭就进行了88次发射。自1996年以来已连续46次发射成功。火箭发射的22颗返回式卫星,除一颗外,其它都成功地返回了地面。我国还为澳大利亚发射了多颗通讯卫星。”(我国航天事业的成就)
讲解员接着说,我国是世界上第二个掌握高空火箭二次点火技术的国家,第三个掌握卫星回收和载人航天技术的国家,第四个掌握一箭多星技术的国家,第五个能够独立研制和发射卫星的国家。目前,我国的火箭发射成功率已经达到了国际一流水平。” 大家一边听,一边点头赞叹,心中对我国的航天事业充满了无比的自豪。(我国航天事业在世界上所处的位置)
2008年9月底,“神舟七号”飞船的成功升空吸引了中国乃至世界的目光,三名航天员承担着中国从未尝试过的出舱活动任务,这是中国人的足迹印入太空的第一步,也是奠定中国空间站技术基础的重要一步。
在这次载人航天飞行任务中,作为托举“神舟七号”进入预定轨道的运载火箭――二号F运载火箭凭借着其优秀的历史发射成绩和高可靠、高安全的品质,受到了众口一词的赞美,而它的缔造者,正是中国运载火箭技术研究院。
在以往,中国运载火箭技术研究院给国人留下的深刻印象,主要是由于它自主研制的系列运载火箭在中国航天事业的重要地位,然而并不为人所知的是,在中国运载火箭技术研究院潜心钻研,大力发展航天科技,生产出一代又一代优秀运载火箭的同时,也已将发展的脚步迈入了航天技术应用产业和航天服务业,从某种程度上来说,中国运载火箭技术研究院进军航天技术应用产业和航天服务业的意义并不亚于一枚优秀运载火箭的诞生。
中国运载火箭技术研究院从事航天技术应用、航天服务业的领导说,研究院进入航天技术应用产业,是以尖端的航天技术作为后盾,它不仅能对国民经济起到推动作用,更重要的是能够通过新兴技术的应用拉动相关产业的整体水平。
“技术瑰宝”=能源优势
能源,在一个国家的国民经济中所占的战略地位毋需多言,然而,中国目前的能源状况却不容乐观,能源供需矛盾尖锐、结构不合理、利用效率低,我国政府一直力图解决这一重要问题,然而在还没有找到能大量投入使用的可替代性新型能源前,如何提高现有能源的使用效率便显得十分重要。中国运载火箭技术研究院在航天技术应用产业的实践过程中,对中国能源问题的解决起到了一定的促进作用。
煤炭是我国的主要能源,为我国提供了70%以上的发电燃料,60%的化工原料和80%的民用燃料,“缺油、少气、富煤”一直是我国能源供应的基本国情,然而,在利用煤炭资源时经常会遇到一些负面问题,比如资源利用率不高、地区间煤质优劣程度差异化较大、对环境污染程度较高等,究其原因,主要是因为很多企业在生产过程中,还在使用比较落后的煤气化技术,比如我国的氮肥、甲醇企业使用的是常压固定层无烟块煤气化技术;燃煤电厂采用的都是在锅炉中直接燃煤产生蒸汽驱动蒸汽轮机发电的技术,在目前看来,这样的煤气化技术并不适应人们生产生活的需要,它既会带来资源的浪费,又会使环境受到比较严重的污染。
在很长一段时间内,世界最先进的煤气化技术被美国GE公司和荷兰壳牌公司所垄断,美国GE公司的德士古水煤浆加压气化技术于1993年投产,10多年的发展使得该项技术已经十分成熟,但也存在着固有的缺陷,如对煤种要求较高等,荷兰的壳牌公司采用的是粉煤加压气化技术,在碳转化率和热效率上都具有较强的优势,但专利费用和投资费用很高,一般企业很难承受。
中国运载火箭技术研究院于2005年开始航天煤气化技术研发,利用火箭发动机在燃烧、热能、泵阀、控制以及非标涉及方面的成果和技术优势,开展粉煤气化技术研发工作。并在吸收世界先进煤气化技术优点的基础上,开发出了具有完全自主知识产权的粉煤加压气化技术,这种“航天粉煤加压气化技术”是当今世界最为先进的粉煤加压气化技术之一,能够将固态的煤炭通过“粉煤汽化炉” 高效、洁净、环保地转化成气态的氢气和一氧化碳混合气体,在生产过程中能有效减少污染排放并提高煤炭利用效率,具有原料煤适应程度广、成本费用低等优势,可广泛用于化肥原料制造、甲醇和二甲醚制造、汽柴油成品等多种产业。以建设15万吨的甲醇工程为例,若运用中国运载火箭技术研究院的技术可以节约大量资金,而在后期的技术维修服务方面,所产生的费用也很低。
与GE的德士古水煤浆煤气化技术相比,中国运载火箭技术研究院所研发的“航天煤气化技术”更能实现原料煤本地化,并具有更高的冷煤气效率;与壳牌的煤气化技术相比,则拥有更低的成本和更高的投资回报率。因此,当航天煤气化工业示范装置的建设工作一经展开,便取得了良好的反响。在河南濮阳,年产15万吨甲醇示范工业装置被列入国家发改委“2007年循环经济高技术产业化重大专项及国家资金补助计划”,工业装置应用的粉煤气化炉也列入国防科工委“2007年民技术开发专项计划及资金补助计划”。
在谈到中国运载火箭技术研究院航天煤气化技术的前景时,研究院院长李洪激动地说,先进的煤气化技术拥有着广阔的市场需求,仅IGCC发电这一项,预计在今后20年里,将达到3000亿人民币的市场份额,具有中国自主知识产权的航天煤气化技术的成功研发,使得中国企业需要先交纳巨额专利费才能使用这项技术的日子成为了过去,它解决了我国煤化工行业发展受到煤气化技术擎肘的问题,必将帮助我国煤化工行业更快发展。
利用“核心竞争力”
作为一个数十年来,一直以军工产品生产为主的单位,在进入市场竞争的初期阶段,该如何遵循市场规律,找到自身最具核心竞争力的产品,这并不是一个容易回答的问题。中国运载火箭技术研究院的选择是加大加快“寓军于民”产品的生产和研制,其中之一就是利用军品特种车辆生产技术开发民用专用车产品,事实也证明,这一决定十分正确。
目前。民用专用车已成为我国汽车工业的重要组成部分,其产品范围涉及交通、环卫、石油化工、卫生医疗等多个领域,一般来说,民用专用车相对于普通车有着特殊的工作要求(如飞机除冰车、登高车、装卸平台车等),因此,民用专用车往往需要有更复杂的技术和更灵活多变的设计。
——在航天领域方面,神七上天具有里程碑的重大意义。神舟七号是我国载人航天工程三步走战略的第二步中的第一步,是为我国建立宇宙空间站打好前哨战,在我国航天事业三部曲中属于承上启下重要作用。神舟七号首次搭载三名航天员升空,并且在轨运行中要实现一名航天员出舱行走,并释放一颗伴飞小卫星。如果一切都成功,我国将真正意义上的在太空中留下中华民族的脚印,也为今后的载人航天后续工程及其以后的探月工程和远地外太空探测打下一个坚实的基础和良好的开端。
——在国防领域方面,标志着我国已经初步具有进行太空防卫战的能力。神州七号和神舟六号飞船一样,具有太空变轨能力,这对突破敌方的弹道导弹防御系统具有非常重要的作用。释放伴飞小卫星,则预示着中国已经具有了在太空猎星的能力。对于神七的发射,美国及其盟国担忧其军事用途,从而增加中国在上面对外来干涉势力的威慑力。
——在经济领域方面,神舟七号飞船产业价值惊人。据粗略估算,目前,通过“神五”、“神六”带来的产业价值已经超过1200亿元。航天经济的产业链堪称各个经济类别中最长的,几乎无所不包。这个说法并不夸张。从能源、钢铁、新材料、电子、机械、通信等行业,到航天服装、航天食品涉及的纺织、服装加工、农产品、食品加工等行业,一次航天活动所涉及的产业,几乎涵盖了日常生活中的各个领域。实际上,关于航天活动的产业价值,国际上早有数据论证。据欧美多家研究机构评估,在航天领域每投入1元钱,将会产生8至14元的带动效应。美国耗资240亿美元进行阿波罗登月计划,科技成果转化为民用后,衍生出的产业价值超过2000亿美元。“神七”升空代表着中国火箭等技术的成熟,以及中国在载人航天飞船、太空行走等技术上的突破。“神七”不仅将带动航天产业的发展,未来还将给国民经济带来巨大动力。
——在政治领域方面,神舟七号发射成功对于增强国民凝聚力和自豪感有重要的意义。2008年对于中国来说可谓是多灾多难。521汶川特大地震灾害,各地不断的矿难事故,波及全行业的毒奶粉事件,一系列特大交通事故,让国人的眼中充满伤感的泪水,伤感这个国家的国民所遭受难以想象的灾难。北京奥运会,残奥会的成功举办,中国健儿一次次站在领奖台上为过争光,亦令国人眼中饱含热泪,为这个祖国感到骄傲,感到自豪。多难兴邦,这是温总理写在北川黑板上的一句话。的确,中华民族是个坚强不屈的伟大民族,灾难只会让国人的心更紧密的团结在一起,凤凰要在涅盘中得到永生,伟大的中华民族在灾难中得到永生。终于,神舟七号就要上天了,再大的灾难并没有吓坏我们,我们反而以一个个奇迹来向世界证明,中华民族是不可战胜的。
——在外交领域方面,神七的上天和太空漫步的成功,对于提高我国的大国地位,增强世界影响力,应对复杂多变的国际局势有着重要意义。我国航天事业起步晚,虽然与美俄两国还就有不小的差距,但是我们从来没有放弃追赶的步伐,有信心有能力有决心在未来的航天领域与美俄鼎足而立。一直以来,美俄两国长期垄断国际航天事业。2003年神舟五号成功上天,杨利伟成为中华民族历史上第一位由我国自行研制的航天器上天的中国人,打破了美俄长达半个世纪的航天垄断,成为第三个掌握载人航天技术的国家,极大的提升了中国的国际地位。神七成功发射,出舱活动顺利完成后,将进一步提高我国的国际地位,增强我国的世界影响力。目前,欧洲、日本、印度等国也在大力发展航天技术,可见,航天技术已经成为未来国际竞争力的一个重要指标
学科优势助推人才起飞
航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律,培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲,航空航天类专业包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而,无论是飞机还是航天飞行器,都是综合科学技术的结晶,涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。因此从广义上讲,材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。随着航空航天事业的迅猛发展,近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。
航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力,高素质、重创新”。同学们要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识,接受航空航天飞行器工程方面的系统训练,通过各种实践性教学环节,可具备坚实的理论基础,良好的实践能力和分析、解决问题的能力,以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实,在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显,知识面宽,适应力强,发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高,申请国外大学奖学金的成功率也较高。
有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄,如果毕业后不能进入航空航天类企业,就很难找到专业对口的工作。其实不然,航空航天高科技辐射国民经济各个部门,航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台,促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多,如飞行器设计、制造人员,科研机构研究人员,国防部门研究管理人员,各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员,民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作,还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华,像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生,认为他们基础扎实、学以致用。
行业繁荣点燃人才需求
航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域,航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域,成为社会进步的强大动力。从世界范围来看,航空航天科技工业是朝阳产业,在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。
我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中,关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与探月工程等航空航天领域范畴的工程便占到16个重大专项中的4项。未来我国航空航天发展将重点开发大型飞机设计与制造成套技术,载人航天实现航天员出舱进行航天器交会对接试验活动,直至实现登月计划等。2007年大飞机项目正式上马,给我国的航空业带来了空前繁荣,带活了一批航空类企业,也为航空航天类专业毕业生带来了良好的机遇。
航空航天科技工业极具发展前景,对人才的需求会持续旺盛。据统计,2011年最被看好的12类专业之航空航天产业将引发对航空航天人才的巨大需求,包括航空航天经营管理,航空航天飞机总体设计与研发、发动机研发与制造,零部件研发与设计,航空航天新材料研发、制造及总装技术、计量检测技术、航空航天电子电器设备设计开发、信息及测控技术,航空航天生物技术、航空适航管理、航空维修改装,以及航空航天产品光电通信技术、能源系统设计、力学及环境工程、计算机、仿真、可靠性技术等领域在内的专业人才缺口巨大。有关人士根据教育部公布的相关信息归纳出的“最出人意料的十个高就业专业”,便将航空航天类专业列入其中。
上海作为我国新支线飞机和未来大型民用飞机设计总装基地和重要的航天基地,举办了“上海航展”,展会上举行了航空航天人才大型招聘会。据航展招聘组负责人介绍,目前航空航天项目需要大量人才,仅空客A380一个项目组的技术人员需求数量就超过六千人,而我国这方面人才缺口非常大。
近年来,以航天科技,科工集团,航空一、二集团等为代表的航空航天类企事业单位生产和科研任务饱满,条件大为改善,待遇提高很快,一些单位的员工年薪可达十几万,稍差一些的单位其员工薪资待遇也可达到当地中上水平。航空航天事业的迅猛发展,无异于为年轻学子的成长搭建了理想的平台。像航天空间设计研究院、航空材料研究院等单位都炙手可热,受到重点院校毕业生的青睐。毕业生就业地域以北京、上海、西安、成都、沈阳、哈尔滨、深圳等省会及核心城市为主。
从个人长远发展来看,在航空航天类企事业单位工作,发展前景好,待遇高,成长快。随着载人飞船、探月工程、大飞机等重大项目的深入实施,必将有越来越多的青年才俊在锻炼中脱颖而出。
报考提示
我国目前开设航空航天类专业的重点院校有北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、西北工业大学、南京理工大学、哈尔滨工程大学等。近年来,清华大学、复旦大学、上海交通大学、厦门大学等也相继设置了此类专业。开设航空航天类专业的普通院校有南昌航空工业学院、沈阳航空工业学院、郑州航空工业管理学院、中北大学、中国民航大学等。由于各个院校的发展历史、层次、实力不同,学科专业水平差异也较大,同学们应注意了解自己感兴趣的院校,根据自身实力,准确定位,合理选择。
学习航空航天类专业以及将来从事航空航天技术工作,需要具备较强的学习钻研及动手能力,要求同学们的数理化基础扎实,逻辑思维能力较强,严谨求实,乐于钻研。同学们应从实际出发,量体裁衣。
2012年浙江高考理科综合卷的第15题,考查学生用物理知识和天文航天知识,以及用数学知识解决物理问题的能力。同样的,浙江2011年的第19题,2010年的第20题和2009年的第19题,考的都是这些知识和能力。其他省份和全国卷也都存在这一现象:天文和航天知识在物理高考中几乎年年出现。这表明在新课程标准的指导下,现行的高中物理教材和考试题型都紧跟时代的发展,反映现代科技的进步。教师在课堂教学过程中,需要注意增加物理的实用性和趣味性,使学生能把枯燥的物理理论和当代高新科学技术发展联系起来,增强学生的求知欲。特别是天文学和航天技术的发展这些内容。
一、物理学与天文知识、航天技术的关系
天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。它是物理学的一个重要分支,又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是极其曲折而又激动人心的,每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方,无不有其应用的地方。哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革。之后导致了天体物理学的自诞生以来最为飞速的一次发展,其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。
航天技术是一门高度综合性的科学技术,是很多现代科学和技术成就的综合集成。航天技术的设想来源于基础物理学中的力学和热学,而其发展主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。而这些技术的发展都离不开物理学基础理论的研究。如没有电磁学的发展,人类就无法使用电能,也无法生产电子产品,其他的高新技术就更加无法实现了。
二、扎实掌握高中物理基础知识
1.构建完整的知识脉络。
与天文、航天联系的物理问题主要考查了学生的力学和电磁学方面的知识。如:圆周运动,万有引力,洛伦兹力等知识点。如2009年浙江理综卷第19题,“关于太阳和月球对地上相同质量海水的引力”,考查的就是万有引力定律。2010年浙江理综卷的第20题“宇宙飞船以周期为T绕地球做圆周运动……”考查的就是圆周运动与航天知识,以及用数学解决物理问题的能力。2011年浙江理综卷的第19题“探测X星球”,考查的也是万有引力和圆周运动,体现了理的实用性。
通过认真理解题目信息,联系所学物理知识,建立物理模型,就能运用所学的知识轻松解决这类问题。这需要学生全面、完整、系统地掌握相关的知识。具体有开普勒的三大行星运动定律:轨道定律、面积定律和周期定律;万有引力定律,包括万有引力定律的发现,定律公式,引力常量及其测定G,以及万有引力定律在实际中的应用:计算地球质量、中心天体质量和发现未知天体。宇宙航行章节中的三个宇宙速度及人造地球卫星的运行都需要扎实地掌握。
2.补充天文知识,激发学习兴趣。
有高中物理中,在介绍万有引力定律时,为了让学生感受万有引力定律的巨大作用,我引用了这样两个事实:哈雷应用万有引力定律预言了彗星的回归和勒维耶根据万有引力定律完成了对海王星位置的推算。这不仅证明了万有引力定律的正确性,而且是物理学和天文学互动发展的有力例证。
教师还可以在课堂上及时补充一些天文常识,开阔学生的视野,提高学生的兴趣,激发他们学好物理的主动性。如:中国为何远古就有“金木水火土”五行说呢?虽不科学,但也并非完全不科学,因为太阳系中唯有“金木水火土”五大行星,是用肉眼能观察到的,其他都要用望远镜才能观测到,而我们的祖先很早就对此有了记录,作为后辈的我们更要鞭策自己不断努力了。
再比如金星,又名太白金星,它是天空中最亮的星星,所以一眼就能看到它。它又叫启明星,每天天快要亮时,它出现在东方,很明亮,太阳出来后消失。它又被叫做长庚星,因为傍晚太阳落下不久,最早在西方天边出现的星星就是它。由于它的明亮,西方人把它叫做“爱神之星”。木星,体积最大的行星,它的亮度仅次于金星,也较早呈现天空中,西方人把它命为“众神之父”。
三、关注天文学的热点和新发现
宇宙大爆炸理论,黑洞,中子星这些都是天文学上最热门的研究领域,也是高考的热点。如果学生平时对这些知识有所关注,就可以在短时间内迅速理解题意,正确解答出来。
如2009年安徽理综卷的第16题,先给出宇宙大爆炸理论,假如真是这样,要求学生选出标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像。该题考查的知识点很简单,就是对运动图像的分析,看懂题目,准确了解题意,选择正确的图像并不难。
2009年江苏高考物理第3题以“英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最”之一的“最小黑洞”为背景,紧跟国际新动向。但此题考查的仍然是万有引力定律的应用。虽然知识点非常简单,但是具备相关的天文知识,却能帮助学生更快地解题。尤其是其中计算结果精确到数量级,是天文中常见的估算法的运用。
2009年四川6月的高考,引用的是当年4月底美国的天文发现:代号为2009HC82,与太阳系其他行星逆向运行的小行星。可见高考对天文上的新发现的关注程度。
四、关注我国航天事业的发展
当我国重大天文和航天事件发生时,物理高考中常常会联系这些问题。比如2000年1月26日我国发射卫星,全国卷和天津、广东卷都考了;又如和平号退役,神舟2号、神舟4号、嫦娥一号等重大科技事件的发生,也在当年的高考中体现出来。如2008年的广东卷第12题的“嫦娥一号”奔月示意图,北京卷第17题“嫦娥一号”卫星,2009年福建理综卷的第14题的“嫦娥一号”月球探测器,2009年重庆理综题第17题都以“嫦娥一号”为背景,考查万有引力和圆周运动的知识点。
2010年安徽理综卷第17题,虽然考查的知识点依旧是万有引力定律的应用,却是以“我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器‘萤火一号’”为背景,时代感很强。可以预见,火星探测器项目还会随着今后航天技术的发展而在未来的高考题中成为被高度关注的对象。
在今年的高考中,江苏高考物理第8题也考到了我国航天的最新发展:2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的(?摇?摇?摇)
(A)线速度大于地球的线速度
(B)向心加速度大于地球的向心加速度
(C)向心力仅由太阳的引力提供
(D)向心力仅由地球的引力提供
该题并不难,考查的是匀速圆周运动的知识,但了解一定的航天知识对学生题意理解和考场发挥起着很重要的作用。因此,教师应该多关注生活中发生的重大事件,特别是我国航天事业的新发展。同时也引导学生多关注这方面的知识。关注我国天文和航天技术的发展,还有助于增强学生的民族自豪感和社会责任感,同时使学生对物理学在实际科技生产中的应用有更深的认识,激发学生对物理学习的兴趣,提高学生的积极性和主动性。
“迈斯巴”卫星是伊朗政府与意大利一家公司于2004年年初开始合作设计并建造的。据伊朗科学工业研究中心负责人・法特希介绍,该卫星自重约60公斤,外型为正六面体,每个边长为50厘米,卫星设计运行轨道距离地球900公里。
尽管伊朗政府官员一再否认研制和发射“迈斯巴”卫星具有军事目的,但根据伊朗官方的伊斯兰共和国新闻社(IRNA)2004年9月披露,“迈斯巴”卫星将被用于识别自然资源、控制电力和能源网络,稍后还将用于通信和危机管理。
但法新社和俄罗斯《生意人》报等国际媒体都认为,"迈斯巴"卫星将使伊朗政府拥有一定的监视中东地区国家动向的能力。《生意人》报还特别指出,“迈斯巴”卫星的真实功能是“远程分析地面状况”,这意味着“这颗卫星很可能用于情报搜集工作”。
据美联社报道,伊朗的下一个目标将是拥有自己的运载火箭。报道中称,伊朗“流星-3”导弹的射程已经达到1240英里,伊朗政府曾计划利用改进后的“流星-3”导弹发射一颗实验卫星。而据伊朗军方人员透露,伊朗军方正在开发的“流星-4”型号导弹射程更远,将达到2000英里,完全可以利用这种导弹将卫星送入运行轨道。
伊朗政府方面也对研发运载火箭表示了坚定的决心,伊朗国家航天局负责人艾哈迈德日前对新闻界表示:“我们必须生产我们自己的卫星和发射器。我们需要成为世界上掌握最尖端航天技术的8个国家之一。”为了实现这一目标,伊朗政府于2005年11月中旬作出一项决定,从2006年开始,在未来5年内,计划投入5亿美元加快开发卫星技术和支持太空发展项目。
对于伊朗政府的这一连串举动,有军事分析人士指出,伊朗政府近期下定决心全力加速太空计划发展的主要原因是担心受到美国、以色列等西方国家的压制。
伊朗国家航天局高级官员・礼萨日前表示:“当他们(西方国家)认为伊朗在卫星项目上取得一定突破时,他们就会向我们施加比核项目更大的限制。因此,我们必须加快行动,实现我们在航天项目上的目标,否则,我们将面临政治、经济和安全威胁。”
航空技术应用在火灾的救援中在发达国家已较为普遍,这些国际对航天技术在森林防火、灭火中的应用已达到相当成熟的水平,空中消防已成为防控森林火灾的主导力量。给我国森林防火、灭火技术的发展带来了很多启迪。
1森林火灾的特点及扑救技术
1.1森林火灾的特点
森林火灾往往发生的非常突然,难以预防,具有极大的危害性,且多发于地点偏僻地区,给组织救援带来了极大的阻力,一旦发生会带来及严重的经济财产损失,其后果难以预计。在森林火灾发生时,灭火受自然条件影响较大,例如,地形因素,地形可以影响风速、风向,从而影响到火势的蔓延速度,复杂的地形往往会给救援工作带来诸多不便等。此外,在防火救灾过程中往往会造成一定的伤亡,特别是在地形复杂、火势凶猛的救灾灭火中,人员面临的安全风险更大。总之,森林火灾来势凶猛,具有很强的突发性,难以预防和控制。
1.2森林火灾的扑救技术
森林火灾的扑救技术按其形式分可分为直接扑灭和隔离带灭火,直接扑灭指扑火人员利用水、土等材料对火势进行控制、熄灭。隔离带灭火主要应用于猛烈的地表火、树冠火的救援中,通过劈开火路,阻断火源等方式达到控制火势的目的。航空技术是森林火灾扑救的高科技技术,其与计算机等技术相互结合,在森林救火中发挥着巨大作用。
1.3航空技术在防火、灭火中应用的优势
航空技术具有不受地形影响、视野开阔、机动灵活等优势,在救火救灾过程中,这些优势更加突出的表现出来。第一,航空消防能够提高运输水、火灭火剂的效率,且喷洒速度快、面积广,能够迅速的控制火情,降低火热。第二,航空技术的应用可以使救火人员远离火线作业,减少了救灾人员的伤亡。第三,航空技术的应用,可通过空中道路将消防人员运输到指定位置,加快了灭火速度、提高了灭火效率。第四,航空技术可依靠居高临下的优势,有效拦截火头,提高灭火效率。第五,航空技术可将灭火人员、灭火材料等运输到较远距离,且速度较快,不受地形等条件限制。第六,航空技术的应用,可有效监控火场,达到彻底灭火的目的。第七,航空技术可与计算机等先进科技联合使用,对森林的火灾进行准确的跟踪、监控、预测、预报等,降低了森林火灾发生的频率,有效的预防了森林火灾。
2航空技术在森林防火中的应用
森林的火灾的特点使航空技术在森林火灾中的防控优势更为突出,引领了森林防火、灭火的科技力量。在森林防火中,首先,航空技术可增强火期巡护的力度,利用其与计算机技术的结合,组成科学、准确的预测、预报系统,有效的预防了森林火灾的发生。其次,航空技术的应用提高了护林效率,其高空优势使地形复杂、面积广阔的森林区域尽收眼底,降低了因监管不到位而导致的森林重点火灾的风险。同时,其定位跟踪系统能够快速的掌握火情和火灾隐患,迅速扑灭小伙,避免了火势的蔓延与扩大。
3航空技术在森林灭火中的应用
航空技术在森林灭中的应用较为广泛,首先,可利用航空技术居高临下侦查火场,准确、高效收集火点信息。例如,利用航空技术在高空对火场进行勘探,确定着火的确切位置,并结合地形选择救援路线。一方面,可使救援人员轻易的避开悬崖、山脊、鞍部、山顶、单口山谷等危险地形,确保了救援人员顺利、快速的到达救火现场;另一方面,可正确引导救援人员利用河流、公路等条件开展更有效的救灾行动,第一时间控制火情。同时,降低了地形问题带来的地面救灾人员的安全风险。其次,直接参与救火,方法一,利用水陆两用飞机,飞机底部的吊桶可以运送0.5t以上的水或灭火剂,且可在空中进行喷洒,灭火速度快、效果好。飞机吊桶注水或灭火剂的时间仅为2min左右,释放的时间更短,避免了人工扑灭的繁琐,且扑火面积大、灭火彻底。如利用直升机带灭火吊桶,灭火吊桶可直接吸水、洒水,在森林灭火中很实用。又如,美国的“消防之鹰”吸水或灭火剂速度快,且投放准确,火源能够在瞬间得到控制。方法二,利用航空技术的便利条件,在云层适合人工降雨的情况下使用催化剂,进行人工降雨灭火,其灭火效果更好、效率更高。方法三,利用机群化灭火,对于较为猛烈的地火、树冠火等险恶火灾,利用多架飞机联合组织灭火,其效率高,还能有效的保障地面人员安全,降低了森林火灾损失,同时降低了地面人员面临的烧伤、烫伤风险。再次,航空科技能够构建准确、完整的地理信息,形成真实、客观、清晰的地面扑火保护地形图,指挥地面人员进行森林火灾救援。一方面,以图扑火提高了山火扑救的效率,避免了灭火过程中走弯路,特别是航空技术提供的山间小路位置、山火走向等,为森林火灾的扑灭提供了科学支持。 另一方面,利用航空技术进行地面扑火指挥,在危险时刻,可指引地面人员安全撤离,降低了灭火过程中的人员伤亡情况。综上所述,航空技术为森林火灾的预防和扑灭提供了信息、运输等便利,提高了山火扑灭的效率,并确保了灭火的彻底性。