【假一罚四】航天系统原理

第1章

航天发展史人类的活动范围是随着自身实践能力的提高不断拓展的。自从1957年世界上第一颗人造地球卫星发射升空，开辟了人类进入太空的新纪元以来，人类的活动区域便从陆地、海洋和大气层空间迈向了外层空间，并实现了对月球的近旁飞越、环绕乃至登月的创举，取得了对近地空间的探索、开发和利用等重大成果。1.1古代人类的飞天梦想与尝试在人类足迹进入太空之前，太空一直是安静的、神秘的。天空中闪烁的星星，变成了人们持续关注的对象，它们到底是什么？是吉凶的象征？是天神和魔鬼？中国神话如嫦娥奔月、敦煌飞天、牛郎织女、孙悟空大闹天宫、哪吒闹海等故事中各路神仙腾云驾雾，古希腊神话中的伊卡洛斯用蜡和羽毛为自己制作能飞翔的翅膀，古罗马神话中的墨丘利那带翅的帽子和飞行鞋及阿拉伯神话中的波斯飞毯，这些神话都描绘了人们在太空自由飞行的情景，反映出自古以来人类对飞天的遐想与期望。一些大胆的人们还想上天去看看，虽然都以失败告终，但太空的神秘一直激发着人们的好奇心，直到有一天，人们在不懈的探索中终于找到了通往太空的“钥匙”，冲破了地球引力的束缚，飞向了天际。1.1.1古代中国的“飞行器”中国是世界文明的发源地之一，古代中国人民为了实现飞上蓝天的梦想，凭着他们的勤劳和智慧，发明了风筝、火箭、孔明灯、竹蜻蜓等能飞的器械。而这些能飞的器械就是现代飞行器的始祖或雏形。美国国家航空航天博物馆中陈列着世界上最早的飞行器——中国的风筝，旁边的说明牌上醒目地写着：“世界上最早的飞行器是中国的风筝和火箭。”1.1.1.1风筝风筝又名风鸢、木鸢、纸鸢或鹞子，是一种玩具。追寻风筝的起源，可上溯到两千多年前的春秋战国时期，由于战争的需要，古人以鸟为形、以木为料，制成可在空中飞行的木鸢。据《韩非子·外储说左上》记载：“墨子为木鸢，三年而成，蜚一日而败。”另据《鸿书》记载，鲁班也曾制作过木鸢，曰：“公输班制木鸢以窥宋城。”在中国古代，木鸢一直是战争时通信和侦探的重要工具，并能带上火药用作战争进攻的武器。相传公元前202年，楚汉相争时期，韩信曾做风筝，让张良乘坐而“楚歌云上”，楚军因思乡厌战而亡，这就是成语“四面楚歌”的故事。而宋朝高承在《事物纪原》中说韩信曾利用风筝测量距离，明代的《古今事物考》中也记载了韩信用风筝测量未央宫下面地道的距离一事，是风筝最早用来为军事服务的记载。唐宋时期，由于造纸业的出现，风筝改由纸糊，很快传入民间，成为人们休闲娱乐的玩具。公元7世纪风筝开始传入朝鲜，8世纪传入日本，十三四世纪传入欧洲，以后又传入美洲和世界其他地方。1.1.1.2火箭中国也是发明火药和火箭的国家。火箭一词最早出现在我国三国时期，当时的“火箭”只是箭杆前端绑有易燃物，点燃后由弓弩射出的普通箭，不是真正意义上靠喷气推进的火箭。到东晋时期，随着火药的出现，火药代替了易燃物，“火箭”迅速应用于军事和娱乐活动中。真正靠火药燃烧产生气体喷射推进的火箭雏形是出现于南宋孝宗年间的炮仗和烟火。其中的“起火”是在一根细竹竿上捆一个药筒，点燃时能一飞冲天的一种烟火，战时可用作信号，平时用于庆祝喜事。“起火”的前端加一个箭头，尾端装上箭羽，便成了真正意义上靠喷气推进的火箭。这种火箭在明代茅元仪编著的《武备志》中有记载。这种原始火箭虽然远不如现代火箭那样复杂，但已经具备战斗部（箭头）、推进系统(药筒）、稳定系统（尾羽）和箭体结构（箭杆），是现代火箭的雏形。到元、明时期，“起火”已在民间流行，火箭武器也在军事应用中得到发展，出现了原始的“捆绑”“多级火箭”和“回收”技术。类似喷气飞机的“神火飞鸦”、有两级推进的“火龙出水”（图1.1）和能自控返回的“飞空砂筒”，这些几百年前的武器可以认为是现代导弹和航天器的始祖。