1. 宇宙中所有的運動都是機械運動
1.原子
2.不存在
3.相對的
4.狀態
2. 宇宙飛船都有什麼名字
美國:太空梭,目前共有三艘,分別是發現號,亞特蘭蒂斯號,奮進號,另外有兩艘失事了,是哥倫比亞號和挑戰者號.
俄羅斯:有世界上最早的太空梭,暴風雪號.但是現在一直使用聯盟號飛船
中國:神舟系列飛船,目前是最安全的
歐洲航天局:目前有採用阿麗亞娜五號火箭運載的自動貨運飛船(ATV),載人飛船正在研究設計中.
神舟五號:中國首位航天員進太空
2003年10月15日,中國第一艘載人飛船「神舟五號」成功發射。中國首位航天員楊利偉成為浩瀚太空的第一位中國訪客。
神舟六號:實現「多人多天」飛行任務
2005年10月12日,中國第二艘載人飛船「神舟六號」成功發射,航天員費俊龍、聶海勝被順利送上太空。17日凌晨,在經過115小時32分鍾的太空飛行後,飛船返回艙順利著陸。
神舟七號:航天員出艙在太空行走
2008年9月25日,中國第三艘載人飛船「神舟七號」成功發射,三名航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬順利升空。
俄羅斯的東方號,上升號。美國的水星號,雙子星號還有最著名的阿波羅號。
3. 太空偵察都包含什麼
偵察衛星
假定我們能展開翅膀,飛到地球表面上空120公里以上,看看太空中有些什麼?我們准能看到:
每天不知有多少顆人造的星星匆匆地過來,又匆匆地過去。你要是知道它們在做什麼,一個說:偵察!再一個,還是說:偵察!原來,它們中的大多數都是些軍用的偵察衛星。許多是美國的,有一些是俄羅斯的,其他國家的很少很少。它們偵察、拍照,在做著特務、間諜的事情,我們常稱它們間諜衛星。
不要小看了偵察衛星在戰爭中起到的作用。1973年10月的阿以戰爭,也叫第四次中東戰爭,阿拉伯方面不能打敗以色列,其中的原因就同偵察衛星有關。
在這以前中東已經打過3次仗。第3次中東戰爭中,以色列佔去了好些阿拉伯土地,包括西奈半島、加沙地區、戈蘭高地和約旦河以西共有6.8萬多平方公里。埃及和敘利亞當然想收復失地。他們整整准備了6年的時間。
到1973年,埃、敘兩國軍隊共有47萬多人,坦克3300多輛,飛機880架。以色列共有軍隊11.5萬人,坦克1700輛,飛機360架。
一切都准備就緒了,在以色列贖罪日——10月6日,敘利亞和埃及從兩個方向,突然向以色列發起進攻。開始兩天比較順利。敘利亞軍隊前進了10~15公里。埃及軍隊越過蘇伊士運河的有兩個集團軍,9日這天,還殲滅了以色列軍隊的第190旅,俘獲了這個旅的旅長。
但是情況很快朝有利於以色列的方面變去。
先是敘利亞方向,以色列軍隊轉入反攻,8日晚逼使敘軍退到開始進攻的地方,10日晚切斷了約旦首都安曼通向敘利亞首都大馬士革的交通,向大馬士革方向推進了10~12公里。
在埃及方向,以色列反攻得晚。15日以後,才選擇了埃及第2集團軍和第3集團軍中間的薄弱部分,渡過大苦湖,進到蘇伊上運河一線。18日渡過運河進入埃軍背後。到21日太陽落山前,以色列軍隊已經佔有寬約30公里、縱深20公里的地方,有3個裝甲旅和兩個機械化旅站穩腳跟,向前進攻。23日下午,以軍逼近埃及城市蘇伊士。25日,正面擴大到寬100公里、縱深30公里。埃及軍隊腹背受敵,處境十分困難,不得不提出停火。10月24日和25日,敘以和埃以間都停止了戰斗。5年以後,1979年3月26日,埃及同以色列簽署了和平條約,兩國之間宣告戰爭狀態結束。
1973年10月阿以間的這場戰爭,許多國家的軍方領導人、政治家、學者對它都有許多評論,但是有一點他們都忽略了,那就是以色列怎麼那麼准確地知道埃及軍隊的薄弱部分,一舉突破,使得戰局急轉直下?
當然,這不是被忽略,而是誰也不知道其中的奧妙。直到許多年以後,這個秘密才被透露出來。原來美國通過衛星偵察,發現埃及兩個集團軍之間有薄弱部,把這個情報提供給了以色列。以色列軍隊化裝偷渡,切斷埃及軍隊聯絡,造成埃軍被動。
從70年代以來,世界上發生的大的武裝沖突,不管同美國和蘇聯有關無關,它們都發射衛星偵察、監視。當時已有衛星在太空的,就調整衛星軌道姿態,下降或上升到適當高度偵察。戰爭就像一部機器,軍用衛星已經成了戰爭機器中不可缺少的部分。
現在,太空中不但有衛星,還有載人飛船、空間站、宇宙探測器。衛星不僅可以用火箭發射,還可以用太空梭帶到空間釋放。發射的衛星有繞地球轉的,以研究探測地球上的事情為主;還有越出地球范圍走向火星、木星,專門研究探測太陽系其他行星情形的。衛星會不會有朝一日飛向太陽系之外甚至銀河系之外呢?這個可能不是沒有的。
軍用航天器
人造衛星有民用和軍用的分別。90年代初的統計,全世界30多年裡,已經發射成功的航天器有3824個,其中美蘇的軍用衛星有2566個。當然衛星都有壽命,最長的幾年,最短的只存在幾天。所以同時在天空中的衛星不會有幾百個幾千個。許多民用衛星和科學衛星,也為一定的軍事目的服務。
比如氣象衛星、通信衛星,民用和軍用是很難劃分清楚的。因為研究氣候、溝通民間聯絡用得到它,軍事上也一樣用得著它。和平利用宇宙空間同利用宇宙空間為打仗之用,其間不像白和黑的區別那樣一清二楚。所以如果把這類衛星加上,世界發射的航天器中,大約3/4是用於軍事目的。
各衛星的結構、控制溫度、姿態、程序、天線和發射手段大致一樣,不同的是衛星的專用系統。衛星的任務不同,設計和裝備也就不同。
軍事衛星有許多種,包括:
軍事通信衛星,能為陸上基地、海上軍艦和空中飛機提供可靠的通信手段,保障指揮順暢;軍事導航衛星,能給水面艦艇和水下潛艇導航,還能為高速飛行的飛機、導彈以及地面部隊提供精確的定位數據;軍事測地衛星,能夠精確地測出各種需要打擊的目標的地理位置,提高導彈等武器的命中率;軍事氣象衛星,提供比較准確的氣象數據以提高全球或局部地區的天氣預報准確率,為制定作戰計劃提供依據,等等。
軍用衛星中最多的也是最重要的是各種軍事偵察衛星。
中國古代兵法中有句話,叫做「知己知彼,百戰不殆」。意思是說熟悉自己和熟悉敵方的一切,那麼打仗就百戰百勝。所以,依靠偵察獲取情報,是戰爭准備中的重要環節。
為了得到敵方的一切情報,古今中外軍事首腦及其參謀部門真是絞盡了腦汁,使盡了各種手段。常用的就是派遣和網羅特務、間諜,盜竊、偷聽各種軍事機密,用人、信鴿、無線電報等密報回來。
但是,靠這樣的偵察手段是很不夠的。
你知道敵方導彈的發射井都設在哪裡嗎?你知道敵方部隊在何時何地集結嗎?你知道敵方的飛機、坦克都藏在什麼地方又已經運到哪裡去了?不是所有的地方都可以去人,也沒有那麼多特務間諜可派。中國通俗的有點兒荒誕的小說《封神榜》中寫了一個「千里眼」,觀看千里之外發生的事情如在眼前一般。還寫了一個「土行孫」,可以從這里鑽進土裡,又從那裡鑽出土來。如果有這么一雙千里眼和鑽地的本事,要看哪裡就看哪裡,想去哪裡就去哪裡該有多好啊!
當代的軍事偵察衛星,可以稱得上是一雙真正的千里眼。
①它速度快。快到什麼程度呢?如果是近地軌道上的偵察衛星,每秒鍾大約飛七八公里,一個半小時左右就可以繞地球一圈。這種偵察衛星速度比火車、汽車快幾百倍,比起超音速飛機也得快十幾倍或二十幾倍。打個比方。從北京出發,到天津只要半分鍾,到上海三分鍾,到拉薩五分鍾也就夠了。不但偵察及時,而且保證有連續性。一般長壽的偵察衛星,在空中可以停留兩年以上,在這段時間內可以偵察到目標連續不斷的變化情況。
②范圍廣闊。飛機和衛星作比較,同樣都是20°的視角,從3000米高度的飛機上能看到地面1平方公里的范圍,從300公里高空的衛星上看地
4. 空間站中有哪些設備
空間站一般由幾段圓柱形的艙段構成,是最早可住人的「太空樓閣」,這里設有工作艙、服務艙、對接艙,所有設備都裝在艙內和艙的外表面上。
空間站進入軌道後,艙外的太陽能電池板和天線等自動展開。工作艙內,設置著各項研究試驗用的有關儀器設備。服務艙內,裝有機動發動機、姿態控制發動機、推進劑、氧氣瓶、供電系統、無線電系統等。對接艙則用以對接載人飛船或運送給養的載貨飛船等。
5. 太空資源都有什麼(二)
如果在空心球體上再澆上幾層同一金屬熔體或其他金屬熔體,新澆的熔體能均勻地蒙在整個球體上,即可得到無縫多層的空心滾珠。這種滾珠綜合體現了理想球體、空心球體、多層材料等具有的各種優良性能,是軸承上不可多得的優良材料。
在微重力環境下,液滴較之在地面更容易懸浮。因此,冶煉金屬時可以不使用容器,而是採用懸浮冶煉法。
這種冶煉法的優點是,冶煉金屬時的溫度不受容器耐溫能力的限制,所以可以進行高熔點的金屬冶煉。這樣還可以避免被冶煉的金屬與器壁的污染,使被冶煉金屬的純度大幅度提高。
與製造金屬球的原理相同,在地球上,製造金屬纖維、金屬絲、金屬薄膜或薄片都比較困難,產品常常由於自身的重力作用而斷裂,很難產生很長很薄並且很均勻的金屬絲或膜。而在微重力條件下,這些生產技術都很簡單,只要將金屬溶液不斷地送入噴頭,噴出後經冷卻、拉伸,就可以隨意製成極細的纖維、長絲或極薄的薄膜、薄片了。
其次,人們可以製造許多地球上難以合成或合成後難以達到要求的合金以及各種晶體物質。在微重力條件下,產生了許多與地球上截然相反的物理現象,動搖了在地球上重力場中已經形成的物理概念和定理。人們必須重新審視早已熟悉的定理和定律,依據新的情況建立新的定理與定律。
阿基米德
眾所周知的阿基米德定律,即浸在液體中的物體受到浮力的作用,浮力的大小等於排開液體的重量。作用於浸在液體中的物體上部和下部的壓力是不同的。同理,也可以推廣到空氣中。在太空中這個眾所周知的定律就失去了效用。
按照阿基米德定律,如果物體的密度小於液體的密度,就應該上浮,反之就應該下沉。在通常條件下,在裝有油、水、沙粒的試管中,如果試管靜止不動,那麼,油應該懸浮在水上,沙粒應該沉在水底,三者應界線分明。
然而在微重力環境中,因表面張力而產生的微弱壓縮力各處都是相同的,是均勻地分布在液體的所有面上,放在液體中的物體既不上浮也不下沉。我們上面說到的油、水、沙混合的試管,在太空中油滴、沙粒會始終懸浮在水中,形成一種乳濁狀。同理,水中的氣泡不會自動上浮逸出,就是在水裡放一個鉛球也不會下沉。
也就是說,在微重力條件下,不同比重的物質之間的分層和沉澱消失了。利用這個原理可以製造出含有多種元素的金屬合金,不論組成合金的各種元素的密度相差多大,它們在合金中都會均勻混合,而不會存在在地面上最惱人的熱擾動現象。這樣製造的合金比在地球上熔煉的合金品質要好許多倍。
而製造晶體材料也是出於同樣的道理。半導體材料是信息產業不可或缺的重要基石之一,在計算機、通信系統、光學系統及能量轉換系統中都有廣泛的應用。但是半導體器材對半導體材料的要求很高,也很嚴格。現在地面上雖然也可以生產半導體材料,但是微觀的缺陷、材料的不均勻分布以及雜質和沉澱物的存在,使得現代半導體材料的低質量生產已成為半導體器材業發展的最主要障礙。而在太空中的微重力環境下生產的晶體物質,就沒有以上這些缺陷,而且其晶體生長的潛在效益顯著地提高了。因為結晶物質的傳遞不受對流的影響,晶體生長時的晶格趨向於理想狀態的排列,具有晶體結構完善、錯位密度低、摻雜均一性高等許多地面上的晶體無法比擬的優良性。
舉個例子,在現代生產中具有廣泛應用價值的砷化鎵,就是在太空中成功生產的晶體化合物。由於砷化鎵中鎵的比重為5.904,而砷的比重為1.97,兩者的比重相差太大,所以在地面砷鎵融體中生長的砷化鎵晶體不可避免地存在著組分對流。固液界面的熱不穩定性,必將導致砷化鎵中化學配比的偏離。所以,在地面上生長的砷化鎵,存在著清晰的、高密度的雜質條紋。這是化合物半導體區別於單質半導體所特有的、長期沒有能夠解決的嚴重問題。在太空中生產的砷化鎵,由於在微重力條件下沒有組分的重力驅動對流,所以可以獲得比較精確的化學配比的單晶,與地面上生產的砷化鎵相比,明顯的沒有雜質條紋。
美國的一家公司僅1990年一年就在太空中生產了40千克優質砷化鎵,每千克價值高達100萬美元。這些砷化鎵如果在地面上生產,不僅耗資巨大,而且不會有如此高的質量。
此外,在太空中還可以生產一種奇特的金屬——泡沫金屬。這種特殊的材料輕如木材,可以在水中漂浮,又堅如鋼鐵,可以有效地抵制壓力。這種材料是在金屬中均勻地充加了氣體而製成的,而在地面上,要想在金屬溶液中充氣而且是均勻地充氣是絕對不可能的。如果向金屬溶液中充氣,氣體一般不會停留,更不會均勻地分布在金屬溶液中,絕大部分氣體會逸出液體,剩下的一小部分也會在金屬中形成大小不同的空洞而使金屬更加脆弱。
而在太空中這些就是最容易不過的事了。在微重力環境下,氣泡既不上浮也不下沉,而是均勻地分布在液體中。至於如何把氣體注入液體,在太空中至少有3~4種辦法。
在太空中生產的泡沫金屬鋼材,按它的體積計算,最多可以充入88%的氣體,同理,還可以製造更輕的泡沫鋁材、泡沫鈦材等。
泡沫金屬除了質量輕和抗壓力強以及一切多孔物質所具有的一般機械性能外,隨著其氣泡在固體物質內部分散程度的不同,還分別具有特殊的電、磁、過濾等特性,實在是不可多得的現代優質材料。
太空生物試驗
太空特有的微重力、高輻射、高真空以及高低溫差條件,可以對植物的生長產生一定的影響。
美國曾在「挑戰者」號太空梭上搭載西紅柿的種子
1984年4月,由美國「挑戰者」號太空梭施放到太空軌道上的「暴曬艙」,重11噸,裝有120個品種的200億顆植物種子,其中包括1200萬顆西紅柿種子。他們把這些種子放置在太空中,長期暴露在宇宙輻射、真空和低溫狀況下,再把種子帶回地球播種,以研究長期宇宙環境對突變率和植物生長的影響。
我國利用返回式衛星搭載農作物種子,培育了優質高產的糧食作物和蔬菜品種。例如著名的太空水稻,其生長期比同類地球水稻縮短了10天,畝產達到750千克之高,蛋白質含量也比普通水稻提高了8%~20%。在太空中「住」過的青椒種子,在地面上生產的青椒耐寒能力大大地增強了,其病情指數比一般青椒減輕了55%,維生素含量卻比一般青椒提高了20%,而且畝產量達到了5000千克,最大的青椒長到了每個400克。當然,像這樣的例子還有許多。
太空制葯
在太空特殊的環境下,可以高效率地生產許多地面上難以生產或難以大規模生產的昂貴葯物,所以說太空是一個大的葯品加工廠一點兒也不過分。
空間制葯是空間材料加工最容易獲得經濟效益的產業之一,而且是對人類最有現實意義的產業之一。
地球上生產葯物,雖然做了各種預防措施,但還是很難避免受到微生物、有害氣體以及塵埃的污染。然而太空卻是一個無菌、高真空、高潔凈的世界,在這里製造葯品可以免受污染,使葯效得到更好的發揮。當然太空制葯的最重要意義還不在於此,而是在於葯品的高度提純。
現在製造高純度的特效葯品一般都採用電泳法。所謂電泳法就是讓含有生物物質的溶液,在兩片帶電的極板之間的槽中流過,由於不同的生物物質在溶液中所帶的電荷不同,因此,它們沿著不同的路線流動。這樣,就把細胞、血球、酶或干擾素等不同的生物物質分離開來。
在地面上使用電泳法提純生物物質,由於重力的作用,液體內各部分的溫度是不均勻的,一部分較熱,另一部分則相對較冷,熱的液體上浮,冷的液體下沉,形成了對流。對流是破壞電泳法高效提純葯物的大敵,因此,地面上很難使用電泳法得到理想純度的葯物。在地面上雖然也可利用超高真空來製取少量的高純度葯物,但產量很低,為了取得1克的生物物質,往往需要用幾十千克的原始材料,所以價格昂貴,不是一般患者可以接受的。而且,就是這樣高價生產出來的提純葯品,其質量也不是很穩定,難以保證葯效。
然而在太空得天獨厚的環境下,人們幾乎可以用電泳法任意提純葯物而不受干擾,順利分離生物中的各種有效物質。與地球相比,在太空提純同一種葯物,其純度可以提高5倍,提純速度可以提高400~800倍。
空間制葯可以大大地提高葯物的純度和產量,以上數據意味著太空中一個月的產量相當於地球上30~60年的產量,這是一個多麼驚人的數字呀!
太空葯品純度和產量的提高,還大幅度地降低了提純葯品的成本,特效葯將成為一般患者也可以隨時使用的葯品。
6. 太空中最大的機械臂是什麼
克里斯是「加復拿大第制二臂」(Canadarm2)安裝小組的成員。這根機械臂長 17.5 米(57 英尺),於 2001 年 4月 22 日安裝到國際空間站上。在長達 7 小時的太空行走中,克里斯與美國宇航員斯科特·帕拉金斯基一起完成了安裝過程。在這次任務中,克里斯成為第一個進行太空行走的加拿大人。「太空行走是很危險的,而且非常困難。」克里斯說,「我們為此做了大量的准備。但許多時候,哪怕已經准備了許多年,還是會有危險的因素存在。當那一刻到來時,你全部的注意力都集中在上面……就像你全部人生都濃縮在這一刻似的。好在一切沒有白費!」
7. 太空有哪幾種資源
月球有豐富的礦藏,據介紹,月球上稀有金屬的儲藏量比地球還多。月球上的岩石主要有三種類型,第一種是富含鐵、鈦的月海玄武岩;第二種是斜長岩,富含鉀、稀土和磷等,主要分布在月球高地;第三種主要是由0.1~1毫米的岩屑顆粒組成的角礫岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60種左右的礦物,其中6種礦物是地球沒有的。
科學家指出,要開發月球必須對月球進行全面的探測,了解月球的資源,並逐步對資源進行開發。月球的礦產資源極為豐富,地球上最常見的17種元素,在月球上比比皆是。以鐵為例,僅月面表層5厘米厚的沙土就含有上億噸鐵,而整個月球表面平均有10米厚的沙土。月球表層的鐵不僅異常豐富,而且便於開采和冶煉。據悉,月球上的鐵主要是氧化鐵,只要把氧和鐵分開就行;此外,科學家已研究出利用月球土壤和岩石製造水泥和玻璃的辦法。在月球表層,鋁的含量也十分豐富。
月球土壤中還含有豐富的氦3,利用氘和氦3進行的氦聚變可作為核電站的能源,這種聚變不產生中子,安全無污染,是容易控制的核聚變,不僅可用於地面核電站,而且特別適合宇宙航行。據悉,月球土壤中氦3的含量估計為715000噸。從月球土壤中每提取一噸氦3,可得到6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。從目前的分析看,由於月球的氦3蘊藏量大,對於未來能源比較緊缺的地球來說,無疑是雪中送炭。許多航天大國已將獲取氦3作為開發月球的重要目標之一。
1998年3月5日,美國航天局向全球發布了一條特大新聞:「月球勘探者」號探測器發
現月球兩極存在大量液態水,其儲量約為0.1億噸-3億噸,它們分布在月球北極近5萬平
方公里和南極近2萬平方公里的范圍內。如果月球隕石坑底部土壤水層非常深厚,那麼月
球上的水資源儲量最終有可能達到13億噸。
月球上的水資源首次被證實,這一振奮人心的消息使科學家欣喜若狂,在全世界亦產
生強烈反響,因為這一發現對於人類在下個世紀建立永久性月球基地具有里程碑式的重大
意義。
科學家們認為,月球上存在的水資源可能是人類在太陽系中擁有的最寶貴的「不動產」。
即使月球水的儲量只有3300萬噸,也足以保證2000人在月球上生活100多年,而且從月球
<br>的土壤中提取水是一個「簡單」的過程,將混有冰的泥土收集起來加熱,使冰融化後便可
得到水。據估計,現在找到的這些冰水可以填滿一個深11米,面積10平方公里的湖泊。月
球水是生命之源,它不僅能供給宇航員飲用和生活之用,使他們在月球上的持續停留時間
更長,還可以在太空栽培農作物或喂養動物;水又是一種動力源,可以分解為氫和氧,為
行星探測飛船提供燃料,大大延長飛船的使用壽命,有了水,科學家可以方便地開發月球
上的各種自然資源,還可以把月球當作探測宇宙空間的前哨基地;水對於研究月球的成因
和性質也有相當重要的意義。
當然,開發月球上的水資源並非易事,因為月球上的冰塊並非集中在某一個冰凍層,
大量的冰同岩石,塵土混雜在一起,估計其含量僅佔0.3%—1%。此外,由於月球隕石坑
一直不見天日,坑內混度太代,需要能在月球兩極-230℃起低溫下工作的機器,但製造這
樣的機器極為困難。
盡管如此,既然月球有水,那麼人類重返月球,建立月球基地,開發月球資源的日子
將成為21世紀科技的目標。此外,月球水資源的開發和利用也將使太空旅遊由理想變成現
實。
人類在月面上進行科學探測與研究活動,開發利用月球資源,建立永久性月球基地是十分必要的。至於月球基地建設和月面活動方案,已有很多建議,由於目的不同及建議者不同,因而各種提案有著很大的差別。但只要我們從總體的構思上對這些提案進行剖析,都離不開下列幾個發展階段。
①基地建設准備階段:對地形及資源的調查;
②建設前哨基地:在月面臨時居住,向下一階段過渡的准備作業;
③建立月球生產基地:月面上長住,生產活動開始;
④發展中的月球基地:生產活動進入正常化階段;
⑤成熟的月球基地(即永久性月球基地):建立各種產業,經濟獨立化。
月球前哨基地的建設,意味著人類已跨入月球基地建設的第二階段。應該說,這時的人類開發月球活動,還僅僅是一個開端。年輕的科學家們將奔赴月球前哨基地,到第一線去參加實際考察,希望能夠掌握更多的第一手資料,為開發月球、建設月球獻出美好的青春。年富力強的實業家們,被月球上豐富的資源所吸引,他們將開辟新的戰場,到月球上去開礦、建廠、創業,加快月球資源利用的步伐,在月球上大展宏圖。
這里必須強調的是,當大批人馬進入月球基地,轉入月球生產基地建設階段時,需要解決的問題比前哨基地建設復雜得多、困難得多。這是因為人員增多,需要就地建設住宅,再依靠著陸器上航天員住宅遠遠不能滿足要求。而月面是真空的,表面溫度從-170℃至+130℃之間發生變化,溫差極大。此外,還需經受宇宙射線和微小隕石騷擾等危險環境的考驗。為了使航天員能長期生活在這樣嚴峻的自然環境中,基地的各種建築物的結構必需具有高度的氣密性、絕熱性、抗輻射性等。科學家們為此已勾畫出月球生產基地的基本輪廓,提出了月球上工農業生產、科研的布局,供給設計師們作為建築設計的依據。
根據月岩樣品及大量有關資料的研究與分析,確定了月球優先生產的產品原則,主要是充分利用月球資源,為擴建月球基地而生產所必須的原材料,重點放在制氧、金屬冶煉、建築材料的制備等。為了實現這一目的,人們已對月球上的加工廠的生產工藝流程及制備方法進行了多方面的詳細研究。
科學家很早就開展月球表土提取氧的方法研究,他們利用阿波羅飛船取回的月球沙土進行實驗,在1000℃的高溫下,將月沙中的鈦鐵礦和氫接觸生成水,再將水通過電解提取氧。研究表明,提取1噸氧,約需70噸的月球表土。考慮到在月球上生產的特殊情況,建議在月球基地建設的同時,應考慮配備一套小型的化學處理設備,利用太陽能作動力,每天大約可制備出100千克的液氧。具體工藝流程是,利用月球岩石在高溫下與甲烷發生反應,生成一氧化碳和氫。在溫度較低的第二個反應器中,一氧化碳再與更多的氫發生反應,還原成甲烷和水。然後使水冷凝,再電解成氫和氧,把氧儲存起來供使用,而氫則送入系統中再循環使用。據預測,月球制氧設備,最初是為給月面上航天員提供氧氣之用,但他們需要的氧氣並不多,一個12人規模的基地,每月也只需要350千克氧氣。而一套制氧設備連續工作後,可生產出相當數量的氧氣,因此,在月球基地建設時,應同時建造一個永久性的液氧庫,以便供給航天器作為低溫推進劑燃料使用。
十分有意義的是,在制氧過程中經過化學處理後得到的「礦渣」,卻成了上等的副產品。這是因為它含有豐富的游離態硅和可供冶煉的金屬氧化物,只要採用適當的工業方法便可繼續冶煉,煉制出工業上極有使用價值的金屬鈦。科學家們提出的制鈦工藝流程是,將「礦渣」通過機械粉碎、磁選,提取出鐵鈦氧化物,在1273℃高溫下加氫處理,生成氧化鈦,再以硫酸置換出其中的鐵,接著和碳混合,在700℃的溫度下通入氯氣,經過化學反應後生成四氯化鈦,然後在2000℃高溫下加熱,投入鎂以便脫出氯,最終得到熔融態的鈦。
鋁的精製方法更為新穎,月面上的鋁是由稱之為斜長石的復雜結構所組成,倘若用常規精煉方法制鋁,在月面上很難獲得成功。科學家們經過反復試驗與研究,提出了一套煉鋁的新的工藝。具體做法是,將月岩粉碎,在1700℃下加熱熔化,然後在水中冷卻至100℃製成多質的球,再經粉碎,在其中加入100℃的硫酸,即可浸出鋁。用離心分離法和過濾法除去硅化物後,再將它在900℃的溫度下進行熱解反應,得到氧化鋁和硫酸鈉的混合物。隨後洗去硫酸鈉並進行乾燥,再與碳混合加熱的同時,加入氯氣與之進行反應,生成了氯化鋁,經電解,獲得最終產品——純鋁。
建築業離不開玻璃,因此在月面上生產玻璃顯得尤為重要。通常的玻璃是由71~73%的氧化硅,12~14%的碳酸鈉,12~14%的氧化鈣組成。月球土壤中含有40~50%的氧化硅,在月面上製造玻璃是以硅玻璃為主。其精製方法較為簡單,即在月球土壤中根據需要加入各種微量添加物,用硫酸溶解出一些無用的成分之後,在1500~1700℃下熔化,然後經壓延冷卻,即可製成月球玻璃。
隨著月球資源開發取得相當驚人的成果,試生產階段已告一段落,小型試生產的產品已遠遠不能滿足需求,需要進一步擴大再生產,使月球生產活動逐步走向批量化生產。與此同時,由於進入月球參加開發的人員增多,所建月球基地已顯得擁擠不堪,需要完成改建、擴建基地工程,這無疑需要大量的建築材料,尤以對混凝土的用量為最大。值得慶幸的是,製造混凝土所需的沙土、石子
、水泥,都可以就地取材。混凝土結構具有成本低、易於成型、抗輻照等優點,是建設月球基地最有希望的建築材料。新型月球基地,可根據設計採用混凝土預制的艙體來建造。當然,被採用的月球混凝土構件的形式是很多的,這里介紹一種通用艙段為六稜柱形的,先用混凝土製成框架和壁板,然後裝配成形。這種形式的艙體的最大優點是非常靈活,由於它是六角形體,通過各個面既可向平行方向輻射擴展,亦可向垂直方向(向上)擴展,牆壁、天花板、地板,隨時都可拆卸,也可根據需要再組合拼接,擴建基地,調整空間。最後將套在它裡面的圓筒式的增壓艙體連接起來,便構成了一個組裝式的月球基地。
人們到月球上建設基地,除了開發資源發展生產外,最終目標還是想把月球擴建成移民區,讓更多的人到月球上觀光、游覽,或者帶著全家老小移居到月球上,做一名月球人。這樣一來,其建設規模更加龐大,需要的建築材料更多,並要求尋找一種更為簡便的施工方法。一些科學家提出,在南極洲應用的一種稱為「挖掘—裝填」的建造技術,也完全適用於月球。推土機將在月球表面的松軟岩層或「浮土」中挖出一條壕溝,再把一節節的圓筒式增壓艙裝入溝中,連接緊固後,在它上面覆蓋很厚的一層月球岩土,即可耐熱、絕熱、保溫,又可防止輻照。科學家們已設計出一個月面研究實驗基地,主要任務是進行月面上的天文觀測、地貌地質調查、礦產資源勘查等。其設計規模可容納60名航天員,能提供居住6個月以上的能源及生活必需品。
月面研究實驗基地,以球形艙和圓筒形艙構成環狀體,分為工作區和生活區兩大部分。工作區由研究實驗艙、工業生產艙、農作物種植艙、生態環境生命保障艙、管理艙、能源艙、物資供給艙、航天港等組成。其中農作物種植艙除生產農作物外,還飼養雞、羊、兔、魚等動物,培植藻類、蕨類植物,以及水果蔬菜等。生態環境生命保障艙內配備有氣體凈化處理、水處理、排泄物處理設施。而能源艙主要是太陽能發電設備,在艙外平地上安放了大面積的太陽能電池陣。航天港離研究實驗基地稍遠一些,它是用來接待和發射月球飛船的場所。進入生活區,則是另一番天地,這里環境優美,人生活在裡面感到安逸、快樂,能洗去一天的工作疲勞。生活區內有公共場所、住宅以及生活配套設施。公共場所供航天員之間交流情感、談天說地、互換信息、餐飲、聚會、娛樂等,航天員在柔美的樂曲聲中翩翩起舞,或在影像畫面中開懷暢飲,得到足夠的休息。天花板和牆整體漆成白色,使人感到明快、舒適。個人住宅,為航天員個人睡眠、看書報和娛樂的空間,以藍色和綠色這些冷色為基調,使內部裝飾得較為柔和,照明布置使空間富有立體感,生活在這樣的環境里,感到很幽靜,容易入睡。生活配套設施有健身房、醫療保健所等。
究竟要建成什麼樣的月球基地,這是眾多人關心的問題。一些能源科學家建議,月球上蘊藏著大量的硅、鐵、鋁、鈦、鈣、氧等元素,而這些元素地球上的已足夠供人類使用,開采它們還算不上當務之急。只有氦在地球上是絕無僅有的,尤其是氦-3,它是地球上沒有的能源,儲量相當豐富,是未來核聚變反應堆的理想燃料,因此,應優先開發建立月球能源基地。另一些能源專家則指出,還應重點建設月球太陽能發電基地。其實二者並不矛盾,這足以說明解決地球未來能源短缺問題已迫在眉睫。
由於月球和地球有著類似的地質特徵,都蘊藏著豐富的核資源和建設核電站所需的原材料,因此,很適合在月球上建造核電站。在地球進行核發電時要使用渦輪和水,而在月球上,通過採用熱離子和溫差發電機等高效復合能量轉換系統,便可直接將核能轉變為電能。設想中的月球核能源基地,將包括核燃料供應廠、核發電設施和輸電設施。月球上的電力,通過高傳輸效率的短波長激光束,也就是紫外線區的激光,輸送到靜止軌道上的能量中繼衛星,在中繼衛星上,電能被轉換成在空氣中具有高傳輸效率波長的激光,然後再傳送到位於地球上的接收站。由接收站再將能量分配到各個區去供用戶使用。
月球核能源基地,通常建造在月球的兩極地區,因為極地是向地球進行能源傳輸的最佳場地。月球核能源基地一旦建成,轉入穩定運行後,將全部由機器人操作控制、維護與修理,絕對不會對人類造成污染威脅。為了建立月球核能源基地,有許多工程技術問題,有待人們盡快研究解決,例如超高效能量轉換系統、空間用核反應堆、空間機器人、大功率輸出的高效激光生成設備、接收設備、激光傳輸的安全技術等。
正如前面所述,月球上氦-3不僅儲量多,而且是一種潔凈的核能源,這對於凈化地球環境十分有利,對人類來說頗具吸引力。如果將它從月球上開采出來運至地球,供人類享用,無疑使人類獲益匪淺。據預測,從月球的礦石中提取的氦-3,足以滿足整個地球400年能源的需要。經測算,建設一個500兆瓦的氘-氦-3核聚變電站,每年約需50千克的氦-3,也就是說,每年只要在月面上挖一個面積1.5平方千米,深3米的坑。而且它不含放射性物質並能產生更多的能量,用氦-3為原料,核反應堆成本將降低一半。僅開發氦-3月球資源這一點,人們就足以理解重返月球的深遠社會與經濟意義了。
總之,月球基地將成為人類生存延伸到地球以外星球的開端,是人類空間的第一移民區,並且也是人類向太陽系其它行星進軍的中轉站。月球基地的建設是一場新的技術革命,必將對世界的文化、經濟、社會、科技等各個領域產生重大和深遠的影響。
8. 機械都包括哪些
機械通復常分類:
起重機械、運制輸機械、土方機械、樁工機械、石料開采加工機械、鋼筋混凝土機械和設備、裝修機械、路面機械、線路機械、隧道施工機械、橋梁施工機械等。
機械的大慨分類是:
通用機械。金屬切削機床、鉚鍛焊、動力設備(電力、電控、空氣供給、鍋爐供汽、)等;
農用機械。拖拉機、農用汽車、插秧機、播種機、收割機等;
林業機械。林業拖拉機、林業裝載機、伐木鋸、大(小)帶鋸、圓盤鋸等;
輕工機械,也稱專用機械,通稱專用設備。電子、木工、紡織、印染、制葯、建材、服裝、榨糖等;
冶煉機械。煉剛、煉鐵及其鑄造輔機等;
汽車製造;
飛機製造;
重武器製造;
航空航天製造。