人类的月球探测.ppt
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1、2019/4/16,1,由于本人10月2411月4日外出开会, 故调课两次: 10月25日 晚 - 已调至10月5、6、7、16日在天文台观测实习 11月1日 晚 - 10月23日(六) 晚 本教室(电信楼102) “天文知识竞赛”决赛,含大抽奖(记考勤) - 11月8日 晚 课照常,“天文学新概论” 调课通知,2019/4/16,2,人类的月球探测,曹晨 2010年10月18日,2019/4/16,3,前 言 人类永恒的飞天梦想,Faith of The Heart written by Diane Warren and sung by Russell Watson Its been a l
2、ong road Getting from there to here Its been a long time But my time is finally near And I will see my dream come alive at last, I will touch the sky And theyre not gonna hold me down no more No, theyre not gonna change my mind Cause I got faith of the heart Im going where my heart will take me I go
3、t faith to believe I can do anything I got strength of the soul And no ones gonna bend or break me I can reach any star I got faith Faith of the heart.,2019/4/16,4,万户飞天是一个最早用火箭作动力飞行的故事。 美国火箭学家赫伯特S基姆在1945年出版的火箭和喷气发动机一书中提到,“约当14世纪之末,有一位中国的官吏叫万户,他在一把座椅的背后,装上47枚当时可能买到的最大火箭。他把自己捆绑在椅子的前边,两只手各拿一个大风筝。然后叫他的仆
4、人同时点燃47枚大火箭,其目的是想借火箭向前推进的力量,加上风筝上升的力量飞向前方。” 后来“万户飞天”的故事以各种形式被广泛引用。在前苏联、德国、英国等国的火箭专家的一些著作中,也提到了此事。在20世纪70年代的一次国际天文联合会上,月球上一座环形山被命名为“万户”,以纪念“第一个试图利用火箭作飞行的人”。,万户飞天,2019/4/16,5,第二次世界大战时,纳粹德国在波罗的海边的佩内明德建了一个秘密导弹工厂。冯布劳恩带领一批科学家在那里研制出现代导弹的鼻祖V-2。V-2导弹在二战中被成批生产并用于实战,主要用来轰炸伦敦。,第二次世界大战以后,冯布劳恩作为“头脑财富”来到美国。1956年,任
5、美国陆军导弹局发展处处长。他先后研制成“红石”,“丘比特”,“潘兴式”导弹。其中“丘比特”C型火箭,是美国第一颗人造卫星发射成功的关键保障。1970年,他又任美国国家航空和航天局主管计划的副局长,并兼任马歇尔航天中心主任。任期内冯布劳恩完成了航天飞机的初步设计。晚年他服务于提供卫星实际应用技术的一家公司,任副总裁之职。1977年6月16日,冯布劳恩因患肠癌在弗吉尼亚州逝世。,火箭人类探索太空的“利器”,2019/4/16,6,1957年 第一颗人造卫星上天,1957年10月4日:世界上第一颗人造卫星“史普尼克一号”由前苏联在哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天中心发射成功。地球上接收到了卫星发射的信号
6、,标志着人类一个全新的空间探测时代的到来。,2019/4/16,7,1961年4月12日,苏联东方1号宇宙飞船载着加加林围绕地球完成了一次完整的轨道飞行。加加林成了第一位到太空旅行的人。,加加林!,2019/4/16,8,从东方红一号到 神舟载人航天,1970年4月24日21时35分,东方红一号卫星在甘肃酒泉发射成功,开创了中国航天史新纪元。,“神舟”七号航天员空间出舱效果图,探 访 月 亮 女 神,2019/4/16,10, 明月几时有,把酒问青天,不知天上宫阙,今昔是何年?,Pg 4,目录, 我在遥望,月亮之上,有多少梦想在自由地飞翔 , Fly me to the moon, and l
7、et me play among the stars. Let me see what spring is like on Jupiter and Mars.,古今中外,人们都对月亮有一种独特的情感,人们寄情于诗歌,因此留传下来了许多关于月亮的美丽动人的传说,2019/4/16,11,相传,远古的时候,天上出现了十个太阳,烤得大地冒烟,海水枯竭,老百姓眼看无法生活下去了。这件事惊动了一个叫后羿的英雄,他登上昆仑山顶,运神力,拉神弓,一口气射下了九个多余的太阳,解救百姓于水火这中。不久,后羿娶了个美丽的妻子,叫嫦娥。 一天,后羿到昆仑山访友求道,巧遇由此经过的王母娘娘,便向王母娘娘求得一包不死药
8、,据说服下此药,能即刻升天成仙。然而,后羿舍不得扔下妻子,只好将不死药交给嫦娥珍藏。 嫦娥将药藏进梳妆台百宝匣里,不料此事被后羿的门客蓬蒙看见。三天后,后羿率众徒外出狩猎,心怀鬼胎的蓬蒙假装生病留了下来。待后羿率众人走后不久,蓬蒙手持宝剑闯入内宅后院,威逼嫦娥交出不死药。嫦娥知道不是蓬蒙对手,危急之时当机立断,取出不死药一口吞了下去。,嫦娥吞下药后,身体立刻飞离地面,向天上飞去,由于嫦娥牵挂丈夫,便飞落到离人间最近的月亮上成了仙。 后羿回来后,侍女们哭诉了一切。后羿既惊又怒,抽剑去杀恶徒,蓬蒙早逃走了。气得后羿捶胸顿足哇哇大叫。悲痛欲绝的后羿,仰望夜空呼唤爱妻的名字,这时他惊奇地发现,今晚月亮
9、特别圆,特别皎洁明亮,而且有个晃动的身影酷似嫦娥。后羿忙命人到嫦娥喜爱的后花园摆上香案,放上嫦娥最爱吃的蜜食鲜果,遥祭在月宫里的嫦娥。 百姓们闻知嫦娥奔月成仙的消息后,纷纷在月下摆上香案,向善良的嫦娥祈求吉祥平安。从此,中秋节拜月的风俗在民间传开了。,嫦娥奔月的传说,2019/4/16,12,月亮女神,古希腊神话中的月亮女神阿蒂米斯。她是太阳神阿波罗的妹妹,非常漂亮,同时也是个很厉害的弓箭手,掌管着狩猎,身边常伴着她心爱的弓箭和猎犬。每天她驾着银色的马车在夜空中奔驰,代表了夜间的一切寒冷、寂寞、以及亡灵的道路。 她还是未婚少女的守护神她自己也是终身未婚,这里面还有个悲伤的故事。海王波赛冬有个儿
10、子,名叫奥列翁,他非常喜欢射箭,是个很好的猎手,还喜欢在海面上狂奔。月亮女神很喜欢奥列翁,他们相识了,并且彼此相爱,经常一起在丛林中狩猎,在海面上狂奔。女神的哥哥阿波罗很讨厌奥列翁,也不喜欢她妹妹与奥列翁的这段感情,于是决意要除掉奥列翁。某天,奥列翁正在海面上飞奔的时候,阿波罗用金色的光罩住奥列翁把他隐藏起来,使任何人都看不出奥列翁的本来面目,然后就去怂恿喜欢射箭的妹妹月亮女神把远处的金色物体当作靶子。月亮女神当然不知道这是哥哥的阴谋,射出一支箭,正中奥列翁的头部。后来她知道了自己射死的是心上人奥列翁,于是陷入绝望之中,日夜哭泣。为了永远珍藏对奥列翁的爱情,她请求宙斯把奥列翁升到天上,希望自己
11、乘坐银马车在天空奔跑中随时可以看到。宙斯接受了她的请求,把奥列翁变为天上的星座猎户座。女神发誓,终身不嫁,她要永远在夜空中陪伴着奥列翁。,2019/4/16,13,“形影不离” 的地球与月球,2019/4/16,14,月球概况,月球俗称月亮,也称太阴,是地球唯一的天然卫星。月球距地球的平均距离约为38万4千公里。月球的年龄大约也是46亿年,她与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。月球直径约3476公里,是地球的3/11;体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。 月球几乎没有大气,温度1270C 至 183
12、0C,2019/4/16,15,月球的位相(月相)变化,楼上黄昏欲望休,玉梯横绝月如钩. 芭蕉不展丁香结,同向春风各自愁。 唐,李商隐,代赠,多情自古伤离别,更那堪冷落清秋节。今宵酒醒何处?杨柳岸晓风残月。 宋,柳永,雨霖铃,小时不识月,呼作白玉盘。又疑瑶台镜,飞在青云端。 李白古朗月行,盈,亏凸月,2019/4/16,16,月球上面有阴暗的部分与明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”或“洋”。著名的有云海、湿海、静海等,面积最大的是“风暴洋”。而明亮的部分则是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径
13、295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉:高山和深谷叠现,别有一番风光。,月 球 表 面,2019/4/16,17,风暴洋,冷海,雨海,湿海,云海,酒海,静海,澄海,丰富海,危海,气海,虹湾,月海 与 月洋,2019/4/16,18,第谷环形山,2019/4/16,19,哥白尼环形山,2019/4/16,20,环形山的成因,月球正面 最大的环形山(crater) 贝利(南极) 直径295km,2019/4/16,21,因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向着地球。,2019/4/16,22,
14、1609年,意大利科学家伽俐略首次将望远镜用于天文观测,用天文望远镜观察了月球 。,探测月球,2019/4/16,23,人类进行月球探测的历程,天文观察阶段:1959年以前,望远镜和裸眼观察,分辨率10公里以上,月球探测阶段:根据探测思路、目标、技术 和政治形势的演变: 1. 第一次探月高潮:1958年1976年 2. 宁静期:1976年1994年 3. 重返月球:1994年,2019/4/16,24,月球是地球的天然卫星,是离地球最近的自然天体,是人类飞出地球、开展深空探测的首选目标,from Moon to the Universe,2019/4/16,25,月球探测的第一次高潮: 195
15、8年至1976年,持续了18 年。(成功率70%),2019/4/16,26,第一个“抵达”月球表面的使者:1959年 前苏联 月球(Luna)2号,2019/4/16,27,第一张 月背照片 1959年 前苏联 月球(Luna)3号,2019/4/16,28,世界上率先在月球软着陆的探测器,是前苏联1966年1月31日发射的月球9号。它经过79小时的长途飞行之后,在月球的风暴洋附近着陆,2019/4/16,29,美国的“徘徊者”与“勘测者”,2019/4/16,30,机组成员:指令长尼尔阿姆斯特朗(中)、登月舱驾驶员爱德温奥尔德林(左)和指令舱驾驶员迈克尔柯林斯(右)。,阿波罗11号,196
16、9年7月20日,望乡,着陆,足迹,2019/4/16,31,阿波罗飞船 拍摄的地球,“对一个人来说,这是一小步,但对人类来说,却是一大步。” 尼尔-阿姆斯特朗,2019/4/16,32,太空中的地球 Earth from Space,2019/4/16,33,整个Apollo计划耗资400亿美元,除军事、政治、科研价值外,带动液体火箭、远程控制、微波雷达、合成材料等尖端技术的发展,使相关产业获利,至2000年已达2000亿美元。“投入1美元,获利5美元”,有极大的经济效益。,在月面上停留时间300小时,行驶95公里,科学探测81小时,从月球上带回381.7kg 珍贵的月球岩石标本。,Apoll
17、o计划共6次、12人登上月球,2019/4/16,34,2019/4/16,35,2019/4/16,36,2019/4/16,37,人类的月球探测结果表明: 月球是一个古老、寂静、已完全凝固的星球。内部能源完全枯竭,磁场消失,早在30亿年前即停止了一切表面活动。是一个处于高真空状态、只有弱引力场的高度洁净的天体。月球表面无生命存在或曾经存在的迹象。,2019/4/16,38,月球探测宁静期(1976-1994年) 延续约18年,没有进行过任何成功的月球探测活动,其原因可能是:,1).冷战结束、前苏联的解体 2).需要总结第一次月球探测高潮的经验和教训,避免耗资大、效率低、探测水平不高的缺点。
18、 3).在战略、技术的集成,探测成本与效益等各方面采取新的思路、技术和方式。,2019/4/16,39,重返月球! 1989年7月20日美国总统老布什宣布了重返月球的设想:“我作出长期的承诺:第一,在即将到来的10年里,在90年代里我们努力的目标是自由号太空船,这是我们太空努力中关键的一步;然后,在新的世纪,我们要重返月球,重返未来,而且这一次要呆下去。” 2004年2月,美国总统乔治沃克布什提出于2020年前派人重新登月。,2019/4/16,40,美国NASA:20002015年在对月球进行全方位探测的基础上,实施宇航员重返月球,建立适于居住的前哨站;建设具有生命保障系统的、受控生态环境的
19、月球基地。就地取材加工推进剂和建筑月球基地的材料,开采月面的3He运回地球。,欧洲 ESA:2003年: SMART-1月球卫星,进行资源调查和成像分析;2004年后:软着陆器(南极)。月面软着陆技术、月面移动能力(月球车)、无人取样技术和就地分析。,俄罗斯:2005年建立月球轨道卫星站,全面绘制月球图;20052010年发射月球车,确定氦-3含量和适宜开采的位置;2010年以后研究月球采矿工艺,建立月球基地。,日本:1990年:飞天号,2000年2015年:月球轨道卫星系列,全面探测月球;2004年(实际为2007年): 发射月球卫星Selene(月神号),对月表元素和矿物进行探测;2006
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