人类基因组研究转移战场课件.ppt
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- 人类基因组 研究 转移 战场 课件
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1、空间技术空间技术 空间科学和空间技术合称空间科技,是一门新兴的综合性尖端科学技术。空间技术是从事空间飞行的综合性技术,指各种航天器的设计、制造、发射和应用方面的技术。它主要包括空间飞行技术,空间系统工程技术,空间控制与导航技术,空间通信跟踪与遥控技术,空间遥感与控测技术,图象与数据处理技术等等。 空间技术是火箭和启动控制两门技术结合的结果。火箭是我国古代的四大发明之一;现代火箭在技术上有了划时代的改进,成了宇宙飞行的运载工具,但其基本原理依然是喷气推进。前苏联火箭专家齐奥尔科夫斯基和美国科学家戈达德为现代火箭奠定了理论基础。德国在第二次世界大战中共发射了4300枚V-2火箭。50年代,美国、前
2、苏联两国研究洲际导弹和地球卫星。70年代以前,空间技术主要是发展火箭、制导系统和其他装置,包括对人造地球卫星、载人飞船、行星际探测器及其系统结构、设备的研制、试验。在这期间,前苏联于1957年10月发射了第一颗人造地球卫星,1961年发射了第一艘载人宇宙飞船“东方号”,1964年又成功地将载有3名宇航员的“上升一号”一举送入空间。美国则分别于1958年和1960年发射了第一颗人造卫星和第一次载人航行,并于1969年由推力达3400吨的“土星五号”运载火箭将“阿波罗号”飞船送上月球,广寒宫已先后留下了六批12人的脚印。 本世纪70年代以来,空间技术的重点主要在两个方面:人造地球卫星的广泛应用和研
3、制长时间在地球轨道上运行的空间站,以及集火箭、飞船、飞机于一体的航天飞机。至今为止,人类已向空间发射了4200多个种类繁多的太空飞行器,共进行140多次载人航天,有240多人进入过太空。前苏联飞行总记录超过17300人小时,是美国的3.5倍,30年来在账面上的投资总额已超过1890亿美元。太阳系家族的成员金星、火星、木星等的秘密已被初步揭开。1977年夏天,美国发射的“旅行者”号和号宇宙探测器正携带着“地球之音”飞出太阳系,去寻找宇宙生命。 空间技术的发展,使人类的活动进入广阔的宇宙空间,应用型空间技术的日趋成熟,为人类创造了巨大的物质和精神财富。通信卫星作为信息社会传递信息的枢纽,联结世界各
4、地,引起了通信体制的根本改变。现在世界上三分之二的国际电话业务和几乎全部洲际电视转播业务,均由国际通信卫星承担,每年营业额高达20亿美元。运用地球资源卫星,可以把气象观测、资源考察、环境监测和地图绘制等工作自动化,既节约大量人力时间,又可及时得到可靠的丰富资料。通过各类应用卫星进行侦察、预警、通信、导航、广播、考察、预报、测绘等,可以获得巨大的军事价值和经济效益。空间技术的发展,使人类对地球、太阳系及宇宙的观测和探测手段发生了根本改变,拓宽了认识范围,促进了天文学和天体物理、微观物理的进展,同时也使空间生态学、空间生物医学、空间工程学、星际飞行学等一大批新学科应运而生。 经过30多年的发展,航
5、天事业已日益显示出强大的生命力。90年代以空间站为基地,人类开发空间达到了新的高潮。在能源日趋紧张的今天,人们正设想向太空要能源,建立太阳能卫星发电站,由微波送往地球,再转换成电流。人们还设想建立太空工厂,利用宇宙空间的失重,高真空、强辐射、超低温、无菌等优越条件,生产新材料、新药品。人类还将探测和研究月球以及小行星的矿物资源种类和分布,为开发太空原料作准备。太空研究也将从近地空间扩展到远地空间,从内行星扩展到外行星,对太阳系所有行星进行跟踪观察,对宇宙背景及地外文明进行探测,为认识太阳系和宇宙演化、生命起源等理论增添新内容。空间资源与空间技术 (一)空间资源无限的宇宙空间蕴藏着取之不尽的物质
6、财富,期待着人类去开发利用。与宇宙空间相比,地球只不过是沧海一粟。宇宙空间中蕴藏的资源品种和数量之多,远远超过地球,人类渴望获得的许多宝贵资源,可望在宇宙空间得到满足。对宇宙空间资源的了解,至今知识甚少,就目前的认识,可大致分为三类:1轨道资源。航天器环绕地球按天体力学规律沿着特定轨道运动,卫星在轨道上飞行,位置高,飞行快,可以快速大范围地覆盖地球表面,从而达到通信、遥感、定位等目的。所以各种卫星轨道本身就是重要的宝贵资源。例如,赤道上空约36000公里的对地静止轨道一共只有一圈,只能布置有限数量的卫星,因此许多国家都在争夺早占该种轨道位置。2环境资源。卫星在宇宙太空飞行,它的周围环境是高真空
7、、微重力、强辐射以及丰富的太阳能等,这种特殊的环境本身就是极为宝贵的资源,利用微重力环境可以制造出地面无法做到的材料和生物制品,而在空间粒子辐照环境中农业育种,引起变异,带回地面繁殖后代,会出现产量翻一番的奇异现象。3物质资源。月球及太阳系各行星上都蕴藏着极为丰富的资源。月球岩土中含有地壳里的全部化学元素和约60种矿藏,其中包括地球上极为缺乏的同位素氦- 3,它是核聚变反应堆理想的燃料。 二)空间技术与宇宙速度空间技术就是探索、开发和利用宇宙空间的技术,又称太空技术和航天技术。讨论航天,那什么是天?有两种定义。一种定义认为,天是指地球大气层以外无限遥远的空间。另一种定义认为,天是指地球大气层以
8、外至太阳系内的空间。按后一种定义,大气层以外太阳系以内的航行活动则称之为航天,而太阳系以外的航行活动称之为航宇。相当长的历史阶段内,人类只能实现航天活动。因为任何一种航行活动都是与其推进技术密切联系的,只有当推进技术进步到一定程度,使运动物体速度提高到一定水平,才具有某种特定的航行活动。当飞行器达到第一宇宙速度(79公里秒)才能克服地球引力而环绕地球飞行,不落回地球表面;提高到第二宇宙速度(112公里秒)可以脱离地球飞向太阳系的其他行星;提高到第三宇宙速度(167公里秒)就可以飞离太阳系。虽然第三宇宙速度理论上可以实现太阳系以外的航行活动,但是太阳系太大,现代航天器以第三宇宙速度来飞行,需飞行
9、万年以上才能离开太阳系。进行太阳系之外的通讯,信号来回一次需要一年以上时间。所以讨论太阳系以外的航行活动,为时尚早,当今技术远远做不到。所以,把航天定义为地球大气层以外至太阳系之内的航行活动更为确切。当代研究的空间技术所涉及的范围也是指太阳系之内。航天系统及分类相当长的时期内,人类主要开展以地球为中心的航天活动。要实现航天活动,就要建立庞大的以航天器为核心的航天系统。它由特定的航天器(卫星、空间站、探测器),运载工具(火箭、航天飞机),航天发射场,地面测控网(地面站、船),地面应用站网及其他有关系统组成,它是一个大系统工程。1运载工具将航天器加速至宇宙速度,并送入预定的运行轨道。现代航天运载工
10、具分运载火箭和航天飞机两种,前者为一次性使用,后者可多次使用。运载火箭最早发展,已普遍使用。各航天大国均拥有自己的运载火箭及发射场。运载火箭一般由23级组成,每级火箭均有推进系统,末级内装有火箭的制导与控制、跟踪、遥测、电源等系统。同时,末级顶部安装被运送的航天器。2航天器指的是在地球大气层以外按天体力学规律运行的飞行器,包括各种人造卫星、载人飞船、空间站、行星探测器等。其中人造卫星发射数量最多,并已广泛应用,产生了巨大的效益。人造卫星种类很多,有通信卫星、遥感卫星、导航定位卫星、科学卫星等。通信卫星是作为无线电通信中继站的人造卫星,卫星上有通信转发器和天线。经过通信卫星可以实现远距离的电话通
11、讯、数据交换,也可以转播电视节目。遥感卫星在空间对地球表面进行拍照,获取气象、海洋、环境、资源、军事目标等各种信息,为经济建设、科学研究和军事活动服务。遥感卫星视用途不同,又分为气象卫星、海洋卫星、资源卫星、军事侦察卫星等。导航定位卫星是为地面、海洋、空中和空间用户提供导航定位的卫星。它由若干颗卫星组成,分布在不同轨道上运行。每颗卫星在空间的坐标位置是严格确定的,它发射特定的无线电信号,用户接收该信号,加以处理,确定自己所在的位置。3航天地面站包括跟踪测控站(网)和卫星应用业务站。前者对航天器发射和运行的轨道进行跟踪,监测航天器的工作状态,发送各种工作指令。后者接收处理卫星的遥感图像,传递、转
12、发、接收各种信息,如气象云图接收站,地球资源接收站,通信站,电视接收站等等。空间技术的特点三个突出特点。其一,空间技术是高度综合的现代科学技术,它是许多科技最新成就的集成,其中包括喷气技术、电子技术、自动化技术、遥感技术、材料科学、计算科学、数学、物理、化学等等。其二,空间技术是对国家现代化、社会进步具有宏观作用的科学技术。由于航天器飞行速度快,运行高度高,所以可快速地大范围覆盖地球表面。例如,通过卫星使电视网络覆盖全国及至全球;气象卫星可以进行全球天气预报,包括长期天气预报;侦察卫星可以及时发现世界各个地区的军事活动等。这许多都是常规手段无法做到的。其三,空间活动是高投入、高效益、高风险的事
13、业。尽管风险很大,但是空间技术的发展对人类的贡献是巨大的,因此它必将持续发展。发展空间技术的意义 在经济上,太空活动具有很高的经济和社会效益。多种应用卫星在通信广播、资源调查、环境监视、气象预报、导航定位等方面,已为人类做出了巨大的贡献。根据一些国家研究分析,空间技术投资效益比达1:10以上。更为深远的意义是太空活动将为人类提供无限宝贵的种种资源。在军事上,许多军事专家认为谁占有空间优势,谁就具有军事战略优势。多年来,超级大国都在发展战略核武器,为选择打击目标,提高命中精度及了解敌方军事部署,竞相发展侦察卫星,它是洲际导弹的耳目,并已成为战略核武器的配套项目。通讯、导航等卫星的发展,同样大大增
14、强了国家的军事力量。航天技术的继续发展,对军事的影响将是革命性的。在科学技术上,空间活动带动和促进了众多学科的发展。首先,空间活动带动了技术发展,如电子技术,遥感技术,喷气技术,自动控制技术等;其次,对基础科学将有很大推动,包括对生命科学、宇宙的形成和发展等都将有重要的新发现;第三是形成了许多边缘学科,如空间工艺学、空间材料学、空间生物学、卫星测地学、卫星气象学、卫星海洋学等等。在政治上,空间技术极大地提高国家在综合国力及其在国际活动中的地位,现在国际上讨论的许多重大问题都与空间有关,世界大国首脑会谈也离不开这个问题。由于空间技术有如此重要的意义,当今参加开发空间的国家越来越多,已达60多个,
15、而应用空间技术成果的国家几乎遍及世界各个角落。 我国航天主要成就 由于空间技术具有重要意义,40多年来发展极为迅速。继1957年苏联发射第一颗卫星之后,美国于 1958年,法国于 1965年,日本、中国于1970年先后发射了自己的第一颗人造卫星,引起世界轰动。世界上航天投资最多的是前苏联和美国。至今发射的4000多个航天器中,前苏联、美国占绝大多数。此外,欧联、中国、日本、印度、加拿大等也都有一定的规模。中国依靠自力更生,至今共成功研制和发射不同的国产人造卫星约40颗,建成了卫星陆海测控网和大量地球站,为国家建设和社会进步做出了重要贡献。现简要介绍世界航天的主要成就。 (一)空间技术方面航天运
16、载工具的发展是40年最重要成就之一。至今作为空间飞行器的运输工具主要还是一次性的运载火箭,这方面最发达的是前苏联、美国,此外是法国、中国、日本和印度。世界上的典型的大型火箭,有前苏联的质子号,美国的大力神号,法国的阿里安娜号,中国长征号、日本的HZ火箭,它们可以把重型卫星送到远离地点36000公里的地球同步转移轨道。中国已经发展了长征系列运载火箭及建成了3个发射基地,不仅发射国内卫星,而且提供国际发射服务。另一种运载工具是航天飞机,航天飞机可以多次使用,但造价高,风险大。美国最早发展航天飞机,运载能力20吨,载乘37名宇航员,飞行轨道高度200400公里,倾角大约28度。人造地球卫星对军事和经
17、济建设具有重要价值,因此卫星技术发展极快。世界上除美国、前苏联外,欧联、中国、日本和印度等都具有研制卫星的能力,并发射了多种应用卫星。通信卫星具有很高的经济和社会效益。中国80年代发射了东方红二号静止通信卫星,90年代又发射了通信能力比前者大10倍的东方红三号通信卫星。国际通信卫星已经发展到第八代,一颗卫星的通信能力可达几万条话路,可以同时转发几十路电视节目。卫星发射功率的增大及点波束技术的进步,使得地面站小型化成为现实。卫星技术的迅速进步,使卫星的在轨寿命长达1215年。资源卫星的典型代表是美国陆地卫星和法国斯波特卫星,它们具有高分辨率和多谱段的遥感能力,对陆地资源调查具有重要价值。气象卫星
18、有极地轨道和静止轨道两种。极地轨道气象卫星可飞经地球所有地区,可提供长期天气预报资料,世界上只有美国、前苏联、中国研制和发射了这种气象卫星。静止轨道气象卫星相对地球表面固定不变,可实时连续观察本地区的云层分布和变化。1997年6月我国成功发射的风云二号卫星就是一种静止轨道气象卫星。导航定位方面的代表是美国GPS卫星,它由18颗卫星组成,可在全球导航与定位,精度达到米级。可返回式卫星具有重要的经济、军事和科学价值,至今世界上只有前苏联、美国、中国具有回收卫星的能力。中国的返回式卫星具有极高的成功率,其水平之高为国际所公认。载人航天是40多年来航天成就的重要组成部分。苏美在发射本国的第一颗人造卫星
19、后就竟先发射载人飞船,主要是要争夺世界第一。前苏联是世界第一个宇航员上天的国家,而美国宇航员首先登上月球。载人航天的经济效益一直在争论,但在政治上影响很大。至今已有400多人次进入太空,前苏联略为领先,进入太空人数和停留时间均超过美国。美苏两国发展道路略有不同,前苏联发展的顺序是飞船轨道站空间站;而美国是飞船航天飞机空间站。载人航天技术进步较快,不仅宇航员可出舱活动,还可以修复出故障的大型航天器,以及操作航天器交汇对接等。深空探测主要是对太阳系各大行星及其环境进行探测。世界上已发射了100多个科学卫星和深空探测器,有许多重大发现,包括对地球周围环境的调查,发现地球内外辐射带,了解了地磁场分布,
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