卫星通讯与航天事业小论文Word格式文档下载.docx
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20世纪70年代初，中国第一颗人造地球卫星东方红一号上天之后，开始了东方红二号、东方红二号甲、东方红三号等多颗通信卫星的研制工作。
进入80年代后，中国的空间技术取得了长足的发展，具备了返回式卫星、气象卫星、资源卫星、通信卫星等各种应用卫星的研制和发射能力。
特别是1975年，中国成功地发射并回收了第一颗返回式卫星，使中国成为世界上继美国和前苏联之后第三个掌握了卫星回收技术的国家，这为中国开展载人航天技术的研究打下了坚实的基础。
1992年1月，中国政府批准载人航天工程正式上马，并命名为“921工程”。
在“921工程”的七大系统中，核心是载人飞船，载人飞船则由中国空间技术研究院为主来进行研制。
“921工程”正式上马时中央就提出了“争8保9”的奋斗目标，即1998年要在技术上有一个大的突破，1999年要争取飞船上天。
中国唐家岭航天城，为中国的载人航天工程完成载人航天的任务做了物质条件的保证。
1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船“神舟”一号飞船在酒泉起飞，21小时后在内蒙古中部回收场成功着陆，圆满完成“处女之行”。
这次飞行成功为中国载人飞船上天打下非常坚实的基础。
2001年1月10日，中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”二号飞船。
2002年3月25日，中国在酒泉卫星发射中心成功发射了“神舟”三号飞船。
2002年12月30日，中国在酒泉卫星发射中心成功发射“神舟”四号无人飞船。
2003年10月15日9时整，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空。
9时9分50秒，“神舟”五号准确进入预定轨道。
这是中国首次进行载人航天飞行。
乘坐“神舟”五号载人飞船执行任务的航天员是38岁的杨利伟,他是我国自己培养的第一代航天员。
在太空中围绕地球飞行14圈，经过21小时23分、60万公里安全飞行后，他于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆返回。
2005年10月12至17日，我国成功进行了第二次载人航天飞行，也是第一次将我国两名航天员同时送上太空。
2008年6月12日，中国载人航天工程办公室新闻发言人宣布，神舟七号载人航天飞行任务将于2008年10月择机实施，担负飞行任务的航天员飞行乘组已经确定，3名航天员组成飞行乘组，3名航天员担任候补。
二、卫星技术及应用
近50年来，我国各类人造卫星和载人飞船广泛应用于经济建设、科技发展、国防建设和社会进步等方面，为增强国家经济实力、科技实力、国防实力和民族凝聚力发挥重要作用。
1.科学探测与技术试验卫星系列。
1970年4月24日，中国第一颗人造地球卫星——东方红一号在酒泉卫星发射中心发射成功，拉开了中国航天活动的序幕。
自此，中国成为继苏联、美国、法国和日本之后世界上第五个能自行研制发射人造卫星的国家。
东方红一号卫星在跟踪测轨技术、信号传送方式和热控制技术等方面优于苏联、美国、法国和日本的第一颗人造卫星，卫星重量相当于四个国家第一颗卫星之和。
1971年3月，中国成功发射了实践一号科学技术试验卫星，卫星在太空正常运行8年多，远远超过要求的寿命，这在20世纪60年代国外研制的卫星中是少有的。
至今，中国共发射成功了10颗科学技术试验类卫星，包括1981年9月用1枚运载火箭同时发射的实践二号、实践二号甲、实践二号乙3颗科学试验卫星，1994年2月成功发射的实践四号卫星，1999年5月和2004年9月成功发射的实践五号和实践六号小卫星，2003年12月和2004年7月先后发射成功的探测一号和探测二号小卫星，这些卫星在空间环境探测、空间科学试验以及新技术试验等方面，发挥了积极的作用。
2.返回式遥感卫星系列。
在第一颗人造卫星发射初战告捷后，中国又攻克了变轨、再入大气层、防热和回收等技术难关，于1975年11月26日成功发射并回收了第一颗返回式遥感卫星，成为继美国、苏联之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。
至今，中国已成功发射了5种不同类型的近地轨道共计22颗返回式卫星，成功回收了21颗，卫星在轨工作时间由最初的3天增加到27天。
特别指出的是，在2005年8月29日，我国成功实现了在同一天、同时组织第21颗返回式卫星回收和第22颗返回式卫星的发射任务，此举表明我国返回式卫星研制技术进一步成熟，组织管理水平得到进一步提升。
我国利用返回式卫星，在资源调查、地图测绘、地质调查、铁路选线和考古研究等方面，取得了丰硕成果。
同时，利用返回式卫星平台，为国内外用户进行了100多项微重力和空间环境条件下的材料、生命科学实验，以及农作物种子搭载试验等，均取得可喜成果。
3.通信广播卫星系列。
1984年4月8日，中国第一颗地球静止轨道通信卫星——东方红二号发射成功，成为世界上第5个独立研制和发射静止轨道卫星的国家，开辟了中国卫星通信事业的新时代。
到目前为止，中国通信广播卫星系列共包括4种不同类型的静止轨道通信卫星，即：
东方红二号试验通信卫星、东方红二号甲实用通信卫星、东方红三号通信广播卫星、东方红四号大型通信卫星公用平台。
从1988年至1990年，中国成功发射了3颗东方红二号甲实用通信广播卫星，这些卫星采用了新的设计方案，卫星转发器由2个增加到4个，使电视转播能力由2个频道增加到4个，电话传输能力由1000路增加到3000路，设计寿命由3年增加到4年半。
这些卫星为国内多家用户提供通信、广播和数据传输等业务，使中国卫星通信事业进入了一个新的阶段。
1997年5月，中国又成功发射了东方红三号通信广播卫星。
该星比东方红二号甲卫星有了新的技术跃进，采用三轴稳定方式，装有24个C频段转发器，卫星设计工作寿命8年。
东方红三号通信广播卫星已纳入中国卫星通信业务系统，主要用于电话、数据传输、VSAT网和电视传输等，能同时转播6路彩色电视和8000门双工电话。
该星的发射成功和投入使用，极大地缓解了国内通信卫星市场转发器短缺的矛盾，仅公众通信一项，每年就可以节省数千万美元。
为适应国内外通信卫星市场快速发展的需要，振兴中国的通信卫星民族产业，“九五”期间，中国开始了东方红四号大型静止轨道通信广播卫星公用平台的研制开发工作。
该平台在设计思想上，坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则，平台的性能与目前国际上同类卫星先进平台水平相当，适用于大容量通信广播卫星，大型直播卫星，移动通信、，远程教育和医疗等公益卫星，以及中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。
以该平台为基础的鑫诺二号卫星已经研制完成，计划2006年底前发射升空。
灵活便捷的运作方式和优越的性能价格比，使东方红四号大平台具有很强的国际竞争能力。
目前，中国已与尼日利亚、委内瑞拉等国家签署了研制大容量、长寿命通信卫星的合同，这些合同的签署，标志着中国卫星整星出口将实现零的突破。
目前，以东方红四号大平台为基础的尼日利亚通信卫星和委内瑞拉通信卫星正在研制之中。
4.气象卫星系列。
1988年9月，中国成功发射了风云一号太阳同步轨道气象试验卫星，成为世界上第三个能研制发射极轨气象卫星的国家。
1990年9月和1999年5月，中国再次成功发射了风云一号太阳同步轨道气象试验卫星和经过改进的风云一号气象应用卫星。
后者于2000年8月被世界气象卫星组织列入世界业务型极轨气象卫星行列，成为中国首颗列入世界气象业务应用卫星系列的卫星。
1997年6月，以东方红二号甲卫星平台为基础研制的风云二号地球静止轨道气象卫星成功地定点于东经105度的赤道上空。
这一成就使中国成为继美国、日本、欧洲航天局和俄罗斯之后世界上第五个能自行研制发射静止气象卫星的国家。
至今，风云一号气象卫星发射了3颗，风云二号卫星气象卫星发射了3颗。
前2颗风云一号卫星装有5通道的可见光和红外扫描辐射计，第3颗风云一号卫星探测通道数增加到10个，增加了对云层、陆地和海洋的多光谱探测能力。
风云二号卫星装有3通道的可见光、红外和水汽扫描辐射计，拍摄的云图资料填补了中国西部、西亚和印度洋上的大范围观测空白，该星还具有很强的数据收集和转发功能。
经过空间运行测试表明，风云一号和风云二号卫星的主要技术指标已达到20世纪90年代初的国际水平。
这些气象卫星的业务化应用在中国天气预报和气象研究等方面发挥了重要作用。
有效地减少了沙尘暴、台风等灾害天气造成的损失，成为人民群众日常生活中关心的热点。
5.地球资源卫星系列。
1999年10月，中国和巴西联合研制的第一颗数字传输对地遥感卫星——资源一号01星发射成功。
星上装有5谱段CCD相机、4谱段红外多光谱扫描仪、2谱段宽视场成像仪等。
继资源一号卫星发射成功后，2003年10月，我国又与巴西合作研制发射成功了资源一号02星。
这两颗卫星的研制和发射成功，填补了我国资源卫星的空白，卫星数据广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、测绘和环保等众多部门，取得了显著的应用成果，被誉为“南南合作”的典范。
2000年9月，中国自行研制的中国资源二号01星发射成功，此后，又分别发射成功02星和03星，其分辨率比资源一号系列卫星更高，而且形成了三星联网，表明我国卫星研制技术实现了历史性跨越。
在资源系列卫星发射成功的同时，2002年5月，中国发射成功了第一颗海
洋水色水温监测卫星——海洋一号卫星；
2006年4月，又发射成功了中国首颗微波遥感卫星——遥感卫星一号等。
这些遥感卫星的主要技术指标均达到20世纪90年代的国际水平。
目前，中国已经建成了中国科学院遥感卫星地面接收站、卫星气象应用中心、卫星海洋应用中心和中国资源卫星应用中心。
我国的卫星遥感应用已经涵盖了气象、海洋、陆地三大领域。
遥感技术在许多业务运行系统中已经成为重要的技术支撑。
6.导航卫星系列。
2000年10月和12月，两颗北斗一号导航卫星相继定点于东经140度和东经80度赤道上空；
2003年5月25日，北斗一号导航系统的第三颗卫星发射成功，使中国初步形成了第一个区域性卫星导航系统。
这项成就表明，中国成为继美国和苏联之后世界上第三个能自行研制发射导航卫星的国
家。
三、航天与生活：
航天技术用于日常生活的十项有趣小发明
1、透明牙套
在透明牙套诞生之前，许多青少年都对金属牙套望而却步。
但是为了纠正牙齿，他们又不得不忍受长时间套上金属牙套的事实，只是他们一张口就露出满嘴的金属，所以弄得他们很尴尬尬但却又无能为力。
1987年，透明牙套一经上市，就广受青少年的欢迎，他们终于不再被这个问题所困扰了。
2、防划痕眼镜
众所周知，在我们生活的空间环境中飘浮着灰尘和小颗粒等物质，美国宇航局为此发明了一种特殊的涂料，以保护其空间设备免受其害，特别是航天员的头盔。
后来美国的一家太阳眼镜制造商得到美国航天局的技术授权，用特殊塑料涂层作出了太阳眼镜，其耐划痕能力比普通眼镜强十倍以上。
3、记忆泡沫
“记忆海绵”也称为“太空海绵”，最早由美国太空总署开发，为宇航员进行太空旅行而设计的支撑和保护垫。
这种革命性材料具有吸震、减压、低回弹的特点，能够根据您身体的曲线和温度自动调整形状，从而化解身体各压迫点的压力。
随着技术的革新，记忆海绵逐渐使用于医疗床垫。
4、耳温计
人们在生病的时候，测量体温时使用传统的水银温度计不仅费时，而且难以辨认，用户总是感到不方便。
1991年，利用红外线进行耳测的耳温计终天解决了这一难题，由于节省了大量时间，它甚至缓解决了美国医院护士短缺的难题。
这种新产品是美国宇航局与美国diatek公司研制的。
5、鞋垫
美国阿波罗计划中宇航员穿的月球靴装了特殊的鞋垫，它不仅为宇航员在月球行走提供了弹力，而且通风透气，宇航员阿姆斯特朗曾经说过，他迈出的那一小步，象征人类征服太空的一大步。
但他想不到的是，自他登上月球后，许多运动鞋公司都采取了这项技术在鞋底放置了弹性软垫。
6、卫星电话
卫星电话的出现并不是一朝一夕的事，它不仅仅涉及到美国航天局的某一项发明，而且是对几十年来通讯技术的逐步改善和提高的结果。
在人类能够进入太空之前，美国航天局就建造了卫星，用来让人们观察外部空间的状况，后来，利用这种卫星技术，卫星电话应运而生。
现在全球每天有200颗左右的通信卫星在运转为我们提供服务。
7、烟雾探测器
正所谓哪里有烟，哪里就有火。
在20世纪70年代，美国航天局的工程师们设计了太空实验室，他们同时考虑到了火灾问题，他们需要提前知道，以便采取补救措施。
因此美国航天局和美国霍尼韦尔公司联合研究，为空间实验室发明了首个烟雾探测器。
后来这种烟雾探测器被广泛应用于人们的日常生活，大大方便了人们的生活。
8、安全槽
安全槽的出现使得道路更加安全，这种小装置虽然简单，但作用非常大。
在跑道或者公路的水泥上进行处理，使上面形成又长又浅的安全槽。
这种在水泥上锯齿状的安全槽可以分流多余的水，增加轮胎和跑道或道路之间的摩擦，增加了交通工具的安全性。
美国宇航局的调查显示，安全槽的出现使美国的公路交通事故减少了85%。
9、无线工具
当你用手持无线式真空吸尘器在家里轻松的吸取尘土和面包屑时，你实际上正在像宇航员在月球上使用相同的一种技术。
全球工具产品领先者百得公司（Black&
Decker）在1961年的时候首次发明了电池驱动工具，此后美国宇航局相关研究部门进一步精练和优化了这种技术，研制了轻量式无线医疗仪器、手提式真空吸尘器等无线工具。
10、水过滤器
宇航员进入太空需要携带纯净的水，如果水中含有细菌，宇航员就可能会生病，这将给他带来极大的困扰。
在这种情况下，美国在上个世纪50年代初就发明了水过滤技术。
后来，为了使干净的水在更极端的情况能保持较长的清洁时间，美国航天局又进一步改善了水过滤器技术。
如果你仔细观察，你就会发现水过滤器内置有大块的活性炭。
四、在教学中的应用
以四川省教科版教材，第三章天体运动中的第四节为例，进行教学中的应用。
3.4宇宙航行
知识与技能
1．了解人造卫星的有关知识．
2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．
过程与方法
通过用万有引力定律推导第一宇宙速度．培养学生运用知识解决问题的能力．
情感、态度与价值观
1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况．激发学生的爱国热情．
2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观．
教学重点
第一宇宙速度的推导．
教学难点
运行速率与轨道半径之间的关系．
教学活动
（一）引入新课
1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。
我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，99年发射了“神舟”号试验飞船。
这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。
（二）进行新课
1、牛顿的设想
（1）牛顿对人造卫星原理的描绘。
设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因。
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）人造卫星的运行速度。
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则
，
∴
可见：
高轨道上运行的卫星，线速度小。
提出问题：
角速度和周期与轨道半径的关系呢？
高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
引入：
高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？
这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度
2、宇宙速度
（1）第一宇宙速度
⑴推导：
问题：
牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？
地球半径为6370km。
分析：
在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。
由万有引力提供向心力：
得：
又∵
结论：
如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；
发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；
要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。
可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
⑵意义：
第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
（2）第二宇宙速度
大小
。
意义：
使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：
发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；
等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）第三宇宙速度。
大小：
使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
3、人造卫星的发射速度与运行速度
（1）发射速度：
发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
（2）运行速度：
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
3．同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。
同步卫星也叫通讯卫星。
由
得：
h=
（T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量，半径）。
代入数值得h=
例题分析
【例题1】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：
r2＝4：
1，求这颗卫星的：
⑴线速度之比；
⑵角速度之比；
⑶周期之比；
⑷向心加速度之比。
解：
⑴由
得
所以
⑵由
⑶由
⑷由
【例题2】地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×
103m/s，则周期为多大？
估算地球的平均密度。
⑴
；
思考：
能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？
（三）梦想成真（在此可扩展讲到几种常见类型卫星，如同步卫星，气象卫星等，并展示图片）
（展示问题）
师：
探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，那么梦想成真了吗?
请同学们阅读教材“梦想成真”部分．
生：
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．
1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑．
1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，蛾人航天技术迅速发展．
1992年，中国载人航天工程正式启动．2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空．飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础．
伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程。
参考文献：
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