天宫一号有关知识

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天宫一号[1]（Tiangong-1或Heavenly Palace 1[2]）是中国首个目标飞行器，于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发

天宫一号(5张)射，由长征二号FT1火箭运载，火箭全长52米，运载能力为8.6吨。天宫一号设计在轨寿命两年。[3]　由于天宫一号是空间交会对接试验中的被动目标，所以叫“目标飞行器”（Target spacecraft[2]，天宫一号的主要任务之一即为实施空间交会对接试验提供目标飞行器）。而之后发射的神舟系列飞船，将称作“追踪飞行器”，入轨后主动接近目标飞行器。[4]　天宫一号的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段（即掌握空间交会对接技术及建立空间实验室）；同时也是中国空间站的起点，标志着我国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。

主要任务

（1）天宫一号目标飞行器作为交会对接的目标，与神州八号配合完成空间交会对接飞行试验。　（2）保障航天员在轨短期驻留期间的生活和工作，保证航天员安全。　（3）开展空间应用（包括空间环境和空间物理探测等）、空间科学实验、航天医学实验和空间战技术实验。　（4）初步建立短期载人、长期无人独立可靠运行的空间实验平台，为建造空间站积累经验[6]。

技术特点

首先，天宫一号要完成交会对接任务。中国载人航天发展采取了三步走的发展战略，从神舟一号到神舟六号，实现了载人飞船 天宫一号

[25]把航天员安全地送上天又安全地返回地面，这是第一步的发展战略；第二步要解决出舱活动和交会对接技术；第三步是建造中国的空间站。在第二步当中，神舟七号已经实现了出舱活动，实现了技术突破，而交会对接就是要解决空间站建造时最关键也是最不可逾越的技术。未来的空间站建造是多舱段组合在一起的，交会对接技术是最关键的一项技术，也是重要的技术基础。　其次，天宫一号目标飞行器是我国首次研制发射的低轨道长寿命空间飞行器。它的特点不同于载人飞船，载人飞船是天地往返运输工具。天宫一号主要用于一定规模的空间科学试验，同时完成交会对接任务，为航天员提供驻留的工作和生活条件。可以说，天宫一号也是未来空间实验室的雏形。　再次，天宫一号目标飞行器采用了多项的新技术。这些新技术主要采用在空间技术方面，也是为将来空间站的建造和试验做先期的技术验证。　最后，天宫一号目标飞行器是目前我国研制的最大的载人航天器。在这个最大的载人航天器中，我们做了多项人性化的设计，为航天员提供的工作和生活空间有15立方米，有锻炼和娱乐设施。航天员可以实现与地面之间可视的电话通信，也可以从事个人娱乐活动。

对接过程

中国在神八、神九、神十任务中，将突破无人与有人飞船对接技术，并建设首个名为“天宫一号”的空间实验室。这是载人航天工程副总指挥、神七任务总指挥部副总指挥长张建启在接受中国载人航天工程网专访时透露的。　“天宫一号”之后，将发射“神八”、“神九”、“神十”与之对接。关于对接类型，张建启说，“神八”肯定是无人对接，有人对接是“神九”还是“神十”，主要看“神八”交会对接是否顺利，只有3次对接成功，第二步战略目标才能全部达到。　“交会对接”成功无疑是达成战略目标的关键，而这是举世公认的航天技术瓶颈，在国外载人航天活动早期，航天器在空间交会对接过程中就曾失败。比如，俄罗斯“进步M3-4”飞船与“和平”号空间站在对接过程中“相撞”。　对于我国的交会对接技术实力，神舟飞船原总设计师戚发轫说，“神舟”系列飞船从“神舟”八号开始有了许多技术改进，成为一种崭新的天地往返飞行器。其中，交会对接功能是其最主要的特色，航天员可以根据电视图像操纵飞船，使其紧跟目标飞行器。

使用寿限

中国载人航天工程原副总指挥张建启此前接受采访时透露，天宫一号重达8吨，采用了全新设计和许多新技术，使用寿命两年。他进一步介绍说，中国载人航天工程分为三步走：一是航天员上天；二是多人多天飞行、航天员出舱，实现飞船与空间舱的交会对接，并发射短期有人照料的空间实验室；三是建立永久性空间站。此次发射就是在完成第二步的后续任务，并为完成第三步战略目标打下基础。“天宫一号”是中国首个空间实验室雏形。

编辑本段太空试验

实验任务

太空生命科学试验不仅可以进行植物育种、发明新的药物，而且在半导体、特种材料、天文学、对地观

测等方面的好处更是不一而足。因此，以神七为起点的空间站建设，将为科学研究带来更大的舞台。[30]

参考资料：

第一次载人航天飞行的是苏联,第一次太空行走的也是苏联,为什么却是美国首先登月?

中国月球车

刘宇

2013年12月2日凌晨，中国在西昌卫星发射中心成功将肩负首次登月任务的探测器“嫦娥”三号送入轨道，由着陆器和“玉兔”号月球车组成的“嫦娥”三号于12月中旬在月球“虹湾”区软着陆。这是中国第一次将自己设计的月球车送上月球。“玉兔”号月球车究竟什么样？它与国外的月球车有哪些不同？它将完成哪些科学任务？

“玉兔”——世界上第6台被送上月球的“月球车”

月球车，学名“月面巡视探测器”，是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。月球车可分为无人驾驶月球车和有人驾驶月球车。至今为止，国外发射并成功运行的月球车有5辆，其中两辆是无人驾驶月球车，是苏联在20世纪70年代发射的“月球车”1号和2号；3辆是有人驾驶的月球车，是美国“阿波罗”15号、16号、17号的月球车。有人驾驶的月球车主要作为一个交通工具，扩大航天员在月球上的活动范围，上面基本没有什么仪器，由航天员驾驶行驶起来也相对容易一些。无人驾驶月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证月球车在无人的状态下行驶，仪器能正常工作。1970年11月17日，世界上第一台无人驾驶月球车“月球车”1号在月面“雨海”地区着陆。限于当时的技术条件，车上所搭载的有效载荷偏少，在月面移动以远程遥控操作为主，不能自主避障行走。40多年过去了，由于材料、能源和人工智能等技术的发展，无人月球车在轻量化结构设计、热控、导航控制等方面取得了很大的进步。中国的“玉兔”号月球车是无人驾驶月球车，质量约140千克，与苏联的月球车相比是“小个子”。“玉兔”号月球车是我国最高智能机器人，它能完全自主导航，在月球上可以根据照相机拍到的四周情况，自己决定该走哪条路、怎么走；可以自主避障，如果前面有大石头挡住了，它过不去了，知道怎么避开这个障碍；还可以自动上坡下坡。另外，“玉兔”号月球车可以指挥身上的仪器探测月球。

为什么制造月球车需要高难技术？

月球上的环境与地球是完全不同的，地球上使用的普通车辆到了月球就“英雄无用武之地”了。制造月球车是一项高端科技，必须要解决以下难题。

第一难题：重力问题。

月球重力是地球的1/6，这意味着，质量为50千克的东西，在地球上所受重力约500牛，到了月球表面则变成约80牛。

月球上的重力很小，车辆显得很轻，因此很容易翻。重力减小的同时，车辆和月面的摩擦力也减小了，对车辆的控制会变得很困难，加上月面的地形复杂，浮尘又很厚。这些因素都使得车辆在月球上运动时变得十分不稳定。

第二难题：路况。

月球表面崎岖不平，有石块、有陨石坑，还有坡。在这种情况下，设计的轮子便需要克服重重障碍，既不能打滑，也不能翻车，必须做到前进、后退、转弯、爬坡，样样在行。

第三难题：温度。

月球表面白昼时温度高达120多摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度，温差超过300摄氏度。月面上如此急剧变化的温度环境会使橡胶迅速老化，因此月球车轮胎要使用特殊材料，克服温差。

第四难题：智能。

月球车是个智能机器人，需要具备独立处理各种环境的能力。由于距离太远，无法通过遥控的方法处理反馈信息。月球车需要配置若干个传感器，这些传感器在得知周围环境、自身姿态、位置等信息后，通过地面或车内装置，形成三维地形图，勾画出到达目标点的路径，并导航控制月球车走到目的地。

第五难题：电力供应。

月球的自转引起月面的昼夜变化。月球上一天的时间，大约相当于地球上的28天。因此，月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天。也就是说，登上月球以后的月球车，依靠太阳能电池最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态。14天后，又能自动醒来。

“玉兔”号着陆地点为何选在“虹湾”区？

这次“嫦娥”三号的月球着陆区“虹湾”，并不是真的海湾，而是像彩虹一样的巨型陨石坑壁。月球上有很多地方以“海”和“洋”命名。古人望月，以为看到的是海，其实不是。“虹湾”区位于月球北纬43度左右、西经31度左右，南北长约100千米、东西长约300千米。

专家认为，之所以选择在“虹湾”区落月，是出于多种综合因素的考虑：一是这里比较平坦，落月比较安全；二是美苏的探测主要集中在月球赤道附近，“虹湾”仍是月球研究的空白，探测该区域非常有科学价值；三是能实现正面直接测控通讯；四是太阳光照较好，能保证探测器的太阳能电池板正常工作。

“玉兔”号如何在月球表面如履平地？

月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平。尽管整体来讲“虹湾”地区比较平坦，但月球表面千万年来经历陨石撞击，遍布大大小小的陨石坑和石块。为了避免在月球上“摔跤”或“崴脚”，“玉兔”号月球车有6个特制的轮子，而且移动很慢——每小时最多走200米。这个轮子学名叫作筛网轮，能够尽可能减轻重量。另外，这个车轮在设计上必须要有很大的接触面积，摩擦系数也要很大，这样它在月面才不会陷进去，也不容易打滑。由于轮子是网状的，所以一边行驶一边可以把沙子漏掉。除了表面用筛网，轮子每隔一段就会有一个锯齿形的结构，叫作棘爪，就像是兔爪上的指甲。月球上本没有路，这些尖利的小爪子能够帮助“玉兔”号月球车稳稳地抓住月面，跨过沟沟坎坎。遇到地面不平的情况时，“玉兔”号月球车会通过摇臂调整重心。如果遇到较大的坡，它就会绕过去。“玉兔”号月球车有4只“眼睛”，分别是全景相机和导航相机。它通过相机“观察”周围环境，对月面障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑，月球车能够自主判断并安全避让。

“玉兔”号如何克服月球上的温差挑战？

由于月球上的一天约相当于地球上的28天，其中约14天会被太阳连续暴晒，月球车面临散热难题；接下来的约14天又是连续月夜，在零下100多摄氏度的环境里，大部分电子设备无法工作，只能“冬眠”，还需要专门设备保持月球车的内部温度，防止设备被冻坏。要让探测器同时适应这两种极端温度，难度非常大。而且一旦夜昼交替，探测器还要从“冬眠”状态中被“唤醒”，如何保证系统正常启动也是道难题。

“玉兔”号月球车身披“黄金甲”，目的不是为了好看，而是为了反射月球白昼的强光，降低昼夜温差，同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射，从而支持和保护月球车上的红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。

按照科研人员的精心设计，“玉兔”号月球车与人类的作息制度一样，也是日出而作、日落而息，白天还要午休，只不过它每天的工作时间相当于地球上的14天，然后又会一觉睡14天。

漫漫长夜之后，“玉兔”号月球车怎么才能立刻点火工作呢？它需要一床御寒的“被子”和一个叫它起床工作的“闹钟”。承担这两项功能的是它的供电系统——太阳翼。专家介绍，晚上，“玉兔”号的桅杆会收起来，太阳翼也会扣上，这个过程相当于把月球车散热的途径隔绝掉了。然后，当太阳升起，到达5度的高度时，巡视器就被唤醒了，进入到第二天白天的正常工作。

对一些特别娇嫩的设备，月球车内还专门准备了“暖宝”——核电池。由于月球昼夜要半个月交替一次，低温时月球车上的所有的仪器全部要冻坏，普通电池无法应对。“玉兔”号月球车实际上在同时使用太阳能和核能作为能源。黑暗中的月面，温度骤降到零下100多摄氏度，为防止车载仪器被冻坏，休眠中的月球车就得靠核电池的能量来保温，并维持与地面的通讯。而一旦新一个白昼来临，太阳能电池就能重新驱动月球车工作。这项技术将使我国成为继美俄之后，世界上第三个将核动力应用于太空探测的国家。

“玉兔”号月球车将肩负哪些科学任务？

“嫦娥”三号在月球软着陆后，“玉兔”号月球车将驶离着陆器，在月面进行3个月的科学勘测，着陆器则在着陆地点进行原地探测。“玉兔”号底部安装了一台测月雷达，可发射雷达波，探测二三十米厚的月球土壤结构，还可以对月球下面100米深的地方进行探测。

在月面巡视勘察过程中，“玉兔”号月球车可以利用相机对周围环境进行感知，并将数据传回地面。地面控制中心利用环境数据和月球车状态信息进行建模、分析和规划，并对规划进行运动仿真和验证，并把通过验证的控制指令再上传给月球车。月球车将执行控制指令，并自主完成近距离障碍识别和局部路径规划，利用携带的仪器进行科学探测。根据科学探测的需要，以上过程循环往复。依靠先进的设备，“玉兔”号月球车能够对巡视区月表进行三维光学成像，对月表进行红外光谱分析，开展月壤厚度和结构的科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析，等等。它传回来的数据，将帮助我们更加准确、更加直接地了解那个神秘美丽的月亮。此次“嫦娥”三号任务完成后，月球车和着陆器会永远留在月球上。

因为是美国率先克服了人类登陆月球的技术难题，所以美国率先完成登月，而苏联落后半步。

1969年7月20日，“阿波罗”登月舱降落到月面，开始了人类有史以来的登月活动。到了1972年，人类先后登月6次，对月球进行了一系列的科学考察，使人类对月球的认识更加全面、更加深入。

扩展资料

登月一场竞争的结果

20世纪50年代末60年代初，前苏联连续获得数个空间赛第一：1957年10月4日发射第一颗人造地球卫星，1961年4月12日第一位航天员加加林进入太空……与之相比，尽管美国也获得了两个第一：1960年 4月发射第一颗气象卫星“泰罗斯”，1962年7月第一颗有源通信卫星作试验性通信。

但同苏联的巨大成就相此，显得小巫见大巫。在加加林飞行之后不到四个星期，美国航天员阿兰·谢泼德中校乘“水星”号飞船进行了亚轨道飞行（186千米），它说明美国具备了摆脱空间困境的能力。

人类登月的成就

苏联的月球2号于1959年9月登陆月球，是首个登陆月球的探测器，而美国的阿波罗11号则于1969年7月成功登陆月球，航天员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成为历史上最早登陆月球的人类。

法国小说家儒勒·凡尔纳的1865年小说《从地球到月球》则是人类出现最早有关登陆月球的概念之一。中国月球探测工程是指2003年3月由中国国家航天局宣布正式起动的月球探测计划。

阿波罗计划综述

阿波罗计划（Project Apollo）或作阿波罗工程，是美国国家航空航天局从1961年到1972年从事的一系列载人航天飞行任务，在20世纪60年代的十年中主要致力于完成载人登月和安全返回的目标。在1969年阿波罗11号宇宙飞船达成了这个目标，尼尔·阿姆斯特朗成为第一个踏上月球表面的人类。

为了进一步执行在月球的科学探测，阿波罗计划一直延续到1970年代早期。总共耗资约240亿美元，因此有人认为，资金是美国能领先一步登月的最大因素。

阿波罗计划是美国国家航空航天局执行的迄今为止最庞大的月球探测计划，“阿波罗”飞船的任务包括为载人登月飞行作准备和实现载人登月飞行，已于1972年底结束。迄今（2012年）为止还没有过其他的载人航天器离开过地球轨道。

阿波罗计划详细地揭示了月球表面特性、物质化学成份、光学特性并探测了月球重力、磁场、月震等。后来的天空实验室计划和美国、苏联联合的阿波罗-联盟测试计划也使用了原来为阿波罗建造的设备，也就经常被认为是阿波罗计划的一部分。

阿波罗计划取得了巨大的成功，但计划中也有过几次严重的危机，包括阿波罗1号测试时的大火造成维吉尔·格里森、爱德华·怀特、罗杰·查菲的死亡；阿波罗13号的氧气罐爆炸以及阿波罗-联盟测试计划返回大气层时排放的有毒气体都几乎使执行任务的宇航员丧命。

参考资料：

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