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深空探测,我们还需要哪些准备工作?

作者: 来源: 发布时间:2017年10月23日

习近平总书记指出:

 

  落实创新驱动发展战略,必须把重要领域的科技创新摆在更加突出的地位,实施一批关系国家全局和长远的重大科技项目。这既有利于我国在战略必争领域打破重大关键核心技术受制于人的局面,更有利于开辟新的产业发展方向和重点领域、培育新的经济增长点。2014年8月,我们确定要抓紧实施已有的十六个国家科技重大专项,进一步聚焦目标、突出重点,攻克高端通用芯片、集成电路装备、宽带移动通信、高档数控机床、核电站、新药创制等关键核心技术,加快形成若干战略性技术和战略性产品,培育新兴产业。在此基础上,以2030年为时间节点,再选择一批体现国家战略意图的重大科技项目,力争有所突破。从更长远的战略需求出发,我们要坚持有所为有所不为,在航空发动机、量子通信、智能制造和机器人、深空深海探测、重点新材料、脑科学、健康保障等领域再部署一批体现国家战略意图的重大科技项目。已经部署的项目和新部署的项目要形成梯次接续的系统布局,发挥市场经济条件下新型举国体制优势,集中力量、协同攻关,为攀登战略制高点、提高我国综合竞争力、保障国家安全提供支撑。

 

  ——《关于〈中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议〉的说明》(2015年10月26日)

 

 

航空发动机 AIRCRAFT ENGINES

 

大家可还记得国庆阅兵典礼上那一排排先进的战斗机、轰炸机凌空掠过天安门广场的激动人心的场面吗?想必你一定为祖国的强大昌盛感到无比自豪吧!可是你知道是什么让这些大家伙在天空中自由翱翔的吗?那就是航空发动机。

 

航空发动机指主要用来产生拉力或推力使飞机前进的发动机设备。除了产生前进力外,它还可以为飞机上的用电设备提供电力,为空调设备等用气设备提供气源。

 

作为飞机的“心脏”,航空发动机可谓当今世界上非常复杂的、多学科集成的工程机械系统之一。由于飞行的需求,航空发动机的设计都相当轻巧,但又要求相当的使用效能,以及极低的故障率,因而对设计生产的工艺要求非常高,被称为“现代工业皇冠上的明珠”。它不仅直接影响着飞机的性能、可靠性及经济性,更是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。

 

按照工作原理的不同,航空发动机可分为以下两大类。

 

一类是依赖空气的发动机:包括活塞发动机,通常指使用往复式活塞,以输出轴功为主的内燃机。历史上第一台飞上蓝天的飞机上装载的就是活塞发动机,在喷气式发动机发明之前的近半个世纪里,它是唯一可用的航空飞行器的动力。所谓的喷气式发动机,是一种通过加速和排出的高速流体做功的热机或电机,使燃料燃烧时产生的气体高速喷射而产生动力。有以下各种不同设计:涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机、冲压发动机。比较特别的是爆震发动机,利用燃料爆轰产生的爆轰波达到压缩作用的新型热力,以喷气获得反作用力。

 

另一类则是不依赖空气的火箭发动机,由飞行器自带推进剂(能源)。可以在稠密大气层以外空间工作,能源在火箭发动机内转化为工作介质的动能,形成高速射流排出而产生推力。

 

根据能量形式来分,又可以将航空发动机分为:燃油发动机、燃气发动机、核能发动机、太阳能发动机。

 

中国航空发动机工业在一片空白的基础上发展起来,走过了一条布满荆棘的道路。经过数十年的研究,终于在21世纪初完全自主研制出“昆仑”“太行”等高性能航空发动机。相信在不久的未来,中国航空发动机领域即将迎来井喷式的丰收时刻。

 

深空探测 DEEP SPACE EXPLORATION

 

在电影《星际迷航》中,星际间的来往很平常,外星人和地球人还共同成立了叫“星际联邦”的组织,就像星际间的联合国一样。外星人史波克舰长带领着船员,乘坐“企业号”星舰向人类的边疆“宇宙”探索,寻找新生命以及新文明,勇敢地航向人类前所未至的地方。这就是我们所说的深空探测。

 

根据2000年发布的《中国的航天》白皮书中的定义,国内目前将对地球以外天体开展的空间探测活动称为深空探测。这个定义主要相对于近地轨道航天器而言,并非是一成不变的,随着人类航天科技水平和能力的提高,深空探测的概念也会逐渐发展。

 

为了进入遥远的深空,我们需要克服很多技术难题。必须掌握的关键技术包括星际飞行技术,例如星际轨道优化设计技术和推进技术;深空自主导航与控制技术,例如高精度的导航与控制传感换能器、自主导航控制算法、自主星务管理技术、自主故障诊断和应对技术等;深空测控通信技术,例如定向天线、小型高灵敏度深空应答机、低噪声高效放大器、地面大口径天线和天线组阵技术、高精度时频技术等。

 

由于深空探测知识和技术的限制,我国深空探测总体来讲还在初级阶段,不过经过多年的技术积累,在某些方面已经达到了相当的规模和水平,在国际上处于领先地位。例如,我国近几年已启用或将要实施的深空探测重大项目有500米口径球面射电望远镜“中国天眼”、观测宇宙引力波辐射的“太极计划”、暗物质粒子探测卫星“悟空号”、引力波探测卫星“天琴号”,以及位于西藏高海拔的天文台在建探测原初引力波的微波望远镜“阿里计划”等。在深空飞行探测器方面,目前我国正在实施月球探测“嫦娥工程”“绕、落、回”三步走的第三步——采样返回工程。

 

深空探测将是21世纪人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。在这一领域,我国虽然是后来者,但我国航天的脚步不断迈向深邃的太空,正逐步取得出色成绩。

(转自:微信公众号“科协改革进行时”)

 
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