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                        細說全球最頂尖十大科技

                        2021-03-18 本站作者 【 字體:

                        1、能源技術


                        能源技術是于20世紀七十年代開始研發的一種科學技術,他的主要用途是用于能源探測和能源提取,除此之外,能源技術經過多年的發展,已經非常成熟,這項技術已經得到廣泛應用。

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                        根據中電傳媒數據庫,2012年以來我國能耗水平明顯降低。2012~2020年全國能源消費總量分別增長3.9%、3.7%、2.2%、0.9%、1.4%、2.9%、3.3%、3.3%、2.2%,年平均增速控制在3%以內。與同期GDP增速相比,2012~2020年單位國內生產總值能耗分別降低3.6%、3.8%、4.8%、5.6%、5.0%、3.7%、3.1%、2.6%、0.1%。9年間單位GDP能耗共降低超過28%,“十三五”期間累計下降近14%。


                        中國堅定地表態:二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和,這是中國對世界的承諾及未來經濟發展信心。中國是世界上最大的發展中國家,未來必然會超越發達國家,成為全球環保強國。

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                        國外方面,世界主要國家和地區對能源技術的認識各有側重,尤其重視具有潛在顛覆影響的戰略性能源技術開發,從而降低能源創新全價值鏈成本。比如美國的《全面能源戰略》、歐盟的《2050能源技術路線圖》、日本的《面向2030年能源環境創新戰略》、俄羅斯的《2035年前能源戰略草案》等。


                        2019年,美國和日本是IEA所有成員國中對RD&D公共投入最多的兩個國家。兩國的RD&D公共投入合計占到成員國總投入的近一半(47%)。緊隨其后的是德國、法國、英國、加拿大、韓國、意大利和挪威。由于得益于“地平線2020”研發創新框架計劃,2019年歐盟能源技術RD&D公共投入總額位列全球第三,僅次于美國和日本。


                        美國政府高度重視能源技術研發,投入大量研發資金,維持其在全球能源技術領域的地位。早在2017年,美國聯邦政府就投入73億美元支持RD&D,較前一年增長9%。大部分RD&D資金用于清潔能源技術研究,包括核能(尤其是小型核反應堆),碳捕集、利用和封存(CCUS),能效等。


                        美國在CCUS領域處于全球領先地位。截至2019年底,美國擁有10個大型CCUS項目,每年捕集超過2500萬噸二氧化碳。2020年4月,DOE明確將提供1.31億美元資助多個CCUS研發項目。其中的4600萬美元用于支持燃煤或燃氣電廠二氧化碳捕集技術的前端工藝設計。


                        歐盟制定了具體的發展目標和技術路線圖,比如“3個20%”目標,即到2020年可再生能源電力占比提高20%、能效提高20%、碳排放量相比1990年水平減少20%。


                        2020年6月,德國政府通過了《國家氫能戰略》,設定到本世紀中葉實現碳中和的目標,并計劃成為氫技術的全球領導者。德國的戰略認為,從長遠來看,只有可再生能源生產的氫(綠氫)才是可持續的,這將是未來投資的重點領域。德國政府預計,到2030年,氫的需求量折合約90~110太瓦時。為了滿足部分需求,到2030年德國將建成總裝機容量達5吉瓦的海上(或陸上)可再生能源發電廠。


                        英國在2008年就通過《氣候變化法案》,法案確立的遠期目標是到2050年將碳排放量在1990年的水平上降低至少80%。英國世界上第一個以法律形式確立到2050年實現“凈零排放”的主要經濟體,將清潔發展置于現代工業戰略的核心。


                        英國2019年清潔能源發電量已經超過化石燃料發電量,并計劃在2025年前逐步淘汰所有燃煤發電。2019年3月,英國發布《海上風電行業協定》,計劃到2030年將英國海上風電裝機容量增加到30吉瓦,滿足英國三分之一的電力需求。

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                        日本福島縣10兆瓦級可再生能源電解水制氫示范廠(FH2R),是目前世界上最大的可再生能源制氫裝置。該設施于2020年3月7日開始運行,進行清潔廉價制氫技術的生產試驗。該設施在18萬平方米場地內鋪設了20兆瓦太陽能發電裝置,接入10兆瓦電解水制氫裝置,設計生產能力每小時1200標準立方米氫氣。開始運行期間能夠年產200噸氫氣,生產過程中二氧化碳凈排放為零。


                        能源是推動經濟和社會持續發展的根本動力,人類每一次尋求新能源的行為都會引發能源革命,而每一次新能源革命又必然伴隨著能源科學技術的進步。能源不僅是經濟資源,更是戰略資源和政治資源。


                        能源科學技術發展具有周期長、投資大、慣性強、排他性的特點,不顧需求盲目發展將會導致資源和社會財富的巨大浪費和損失。要推動能源技術革命,必須遵循能源領域的特點和規律。能源技術革命應該明確時空定位,適應本國國情。


                        2、磁懸浮技術


                        所謂磁懸浮技術(簡稱EML技術或EMS技術),是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術。

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                        全球目前的懸浮技術主要包括:磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、電懸浮、粒子束懸浮等,其中磁懸浮技術比較成熟。磁懸浮技術形式主要可以分為:系統自穩的被動懸浮和系統不能自穩的主動懸浮等。


                        磁懸浮列車,是由無接觸的磁力支撐、磁力導向和線性驅動系統組成的新型交通工具,主要有超導電動型磁懸浮列車、常導電磁吸力型高速磁懸浮列車以及常導電磁吸力型中低速磁懸浮。


                        全球磁懸浮技術的研究起源于德國。1842年,英國物理學家Earnshow就提出了磁懸浮的概念,他認為: 單靠永久磁鐵是不能將一個鐵磁體在所有六個自由度上都保持在自由穩定的懸浮狀態。早在1922年,德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,并于1934年申請了磁懸浮列車的專利。70年代后,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統的開發。而美國和前蘇聯則分別在七八十年代卻放棄了這項研究計劃。而德國、中國和日本仍在繼續進行磁懸浮系統的研究,并均取得了令世人矚目的進展。


                        日本于1962年開始研究常導磁浮鐵路。由于超導技術快速發展,從70年代初轉而研究超導磁浮鐵路。1972年首次成功地進行了2.2噸重的超導磁浮列車實驗,其速度達到每小時50公里。1977年12月在宮崎磁浮鐵路試驗線上,最高速度達到了每小時204公里,到1979年12月又進一步提高到517公里。1982年11月,磁浮列車的載人試驗獲得成功。1995年,載人磁浮列車試驗時的最高時速達到411公里。


                        德國對磁浮鐵路的研究始于1968年(當時為聯邦德國)。德國在研究初期,是以常導和超導并重,到1977年,先后分別研制出常導電磁鐵吸引式和超導電磁鐵相斥式試驗車輛,試驗時的最高時速達到400公里。1978年,決定在埃姆斯蘭德修建全長31.5公里的試驗線,并于1980年開工興建,1982年開始進行不載人試驗。列車的最高試驗速度在1983年底達到每小時300公里,1984年又進一步增至400公里。德國在常導磁浮鐵路研究方面的技術已趨成熟。


                        英國與日本和德國相比,英國對磁浮鐵路的研究起步較晚,從1973年才開始。但是,英國則是最早將磁浮鐵路投入商業運營的國家之一。1984年4月,伯明翰機場至英特納雄納爾車站之間一條600米長的磁浮鐵路正式通車營業。旅客乘坐磁浮列車從伯明翰機場到英特納雄納爾火車站僅需90秒鐘。令人遺憾的是,在1995年,這趟一度是世界上唯一從事商業運營的磁浮列車在運行了11年之后被宣布停止營業,其運送旅客的任務由機場班車所取代。


                        全球有3種類型磁懸浮技術,一是日本的超導電動磁懸浮、二是德國的常導電磁懸浮、三是中國的永磁懸浮。永磁懸浮技術是中國大連擁有核心及相關技術發明專利的原始創新技術。據技術人員介紹,日本和德國的磁懸浮列車在不通電的情況下,車體與槽軌是接觸在一起的,而利用永磁懸浮技術制造出的磁懸浮列車在任何情況下,車體和軌道之間都是不接觸的。


                        中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面優勢:一是懸浮力強。二是經濟性好。三是節能性強。四是安全性好。五是平衡性穩定。槽軌永磁懸浮是專為城市之間的區域交通設計的,列車在高架的槽軌上運行,設計時速230公里,既可客運、又可貨運。

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                        3、海王星海底觀測站


                        "海王星"海底觀測站,是加拿大在西部太平洋沿岸省份不列顛哥倫比亞的埃斯奎莫爾特海軍基地建設海底觀測站。由加拿大全球著名的巨頭阿爾卡特-朗訊公司研發。從2009年底開始傳送觀測數據。

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                        "海王星"海底觀測站包括5個13噸重的像太空艙一樣的設備。這些設備放置在溫哥華島西海岸海底,并與海底光纜連接。設備內有數以百計的觀測儀器,全球各地的研究人員足不出戶就能夠通過互聯網實時觀測海底世界。


                        巴恩斯曾經說:"人類的捕魚活動已經下潛至海底大約1200米的區域。隨著時間的推移,捕魚深度還將繼續加大。但對于生物如何在海洋深處生存,我們卻知之甚少。"巴恩斯將"海王星"形象地稱之為"信息水龍帶"。它的啟動標志著一項耗資800萬美元、歷時8年完成的工程達到頂峰。


                        "加拿大海王星"是世界上最大的海底有線局域網。"海王星"網將傳輸數百個海底儀器和傳感器獲取的數據。這些數據將直接從太平洋洋底傳到互聯網上,并且是以全年365 天,每天24小時這種不間斷方式傳輸。這個海底網絡每年可產生50太字節(TB,一千千兆字節)數據。通過這些數據,科學家能夠了解從地震動力學到氣候變化對水柱產生的影響,再從深海生態系統到鮭魚遷移的各種各樣的信息。


                        加拿大不列顛哥倫比亞省維多利亞大學項目辦公室的克里斯·巴恩斯表示:"這是一場革命,為海洋環境帶來了電力設施和高帶寬互聯網這兩大新要素。我們已經站在為海洋進行配線的邊緣。"


                        加拿大“海王星”海底觀測技術主要應用于:觀測海底火山的活動狀態;實時監測本區地震和海嘯活動;探索礦物、金屬和碳氫化合物資源;深究海洋與大氣間的相互作用、氣候變化;海洋溫室氣體的循環過程;海洋生態體系的奧秘;海洋的周期變動,能源和資源的滋生再生過程;海洋哺乳動物群落;海洋漁業儲備;污染和毒性綻放等方面


                        4、甚大天線陣


                        甚大天線陣(Very Large Array,縮寫為VLA)是由27臺25米口徑的天線組成的射電望遠鏡陣列,位于美國新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上,坐標34°04′43.49″N 107°37′05.81″W,海拔2124米,是世界上最大的綜合孔徑射電望遠鏡。

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                        甚大天線陣屬美國國立射電天文臺。由27面直徑25米的拋物面天線組成,Y型排列,每臂長2.1千米。有3種組合模式,最長基線為36千米??稍?個波段工作,并可作圓偏振(左旋和右旋)和線偏振測量。在厘米波段,最高空間分辨率達角秒量級(角秒,又稱弧秒,是量度角度的單位,即角分的六十分之一。),與地面光學望遠鏡的分辨率相當;靈敏度比全球其他射電望遠鏡高一個量級,其成像時間8~10小時。根據觀測要求,可分別作連續譜、射電譜線和甚長基線干涉測量的觀測研究工作。


                        甚大天線陣每個天線重230噸,架設在鐵軌上,可以移動,所有天線呈Y形排列,每臂長21千米,組合成的最長基線可達36千米。甚大天線陣隸屬于美國國家射電天文臺(NRAO),于1981年建成,工作于6個波段,最高分辨率可以達到0.05角秒,與地面大型光學望遠鏡的分辨率相當。


                        科學家已利用甚大陣發現了水星上的水、一般恒星周圍輻射出明亮電波的日冕、銀河系中的微類星體、遙遠星系周圍經重力作用產生的愛因斯坦環、及遙遠伽瑪射線爆發的電波同位對照影像。甚大陣巨大的規模讓天文學家能夠以研究超高速宇宙噴流的詳細信息,甚至描繪出銀河系的中心。


                        5、火控技術


                        火控技術也稱作火力控制系統,這項技術可廣泛用于工廠制造、武器制造領域,這項技術能提高武器的綜合作戰能力。

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                        全稱火力指揮與控制工程,是控制射擊武器自動實施瞄準與發射的裝備的總稱,其構成:


                        1、目標跟蹤器
                        2、火力控制計算機
                        3、系統控制臺
                        4、射擊控制儀
                        5、接口設備
                        6、必要的外圍設備

                        作用:獲取戰場態勢和目標的相關信息、計算射擊參數、提供射擊輔助決策、控制火力兵器射擊,評估射擊效果


                        武器火控系統。是控制武器自動或半自動地實施瞄準與發射的裝備的總稱。武器火力控制系統的簡稱。比如現代火炮、坦克炮、戰術火箭和導彈 、機載武器(航炮 、炸彈和導彈)、艦載武器(艦炮、魚雷、導彈和深水炸彈)等大多配有火控系統。


                        對于非制導武器配備火控系統而言,可提高瞄準與發射的快速性與準確性,增強對惡劣戰場環境的適應性,以充分地發揮武器的毀傷能力。對于制導武器配備火控系統而言,由于發射前進行了較為準確的瞄準,可以改善其制導系統的工作條件,提高導彈對機動目標的反應能力,減少制導系統的失誤率。


                        火控系統中常用的觀測器材有:雷達、光學或激光測距儀、紅外或微光夜視儀、戰場偵察電視、聲測器材、聲納等。對于固定目標,還可使用地圖與航空(或衛星)照片。搜索到目標之后應進一步對目標的類型(車輛、飛機、導彈、艦船、兵器、人員等)、型號、數量及其敵我屬性進行辨識。圖像辨識技術的應用已使目標辨識自動化,而敵我辨識最有效的設備是電子敵我識別器。


                        航空火力控制系統,由控制飛機火力方向、密度、時機和持續時間的機載設備構成的系統。它將飛機引導到目標區,并搜索、接近、識別和跟蹤目標,測量目標和載機的運動參數,進行火力控制計算,控制武器發射方式、數量和裝定引信。


                        對于需要載機制導的武器它還進行發射后的制導。轟炸機的火力控制系統包括突防、導航、瞄準投彈和防御設備。轟炸機的多門炮可由一人操縱。計算光學瞄準具將一球形炮塔瞄向目標,而其他炮塔則靠伺服系統控制跟隨動作。


                        現代殲擊機裝有用數字計算機控制的火力控制系統,由有下視能力的脈沖多普勒雷達、慣性導航系統、大氣數據計算機等組成。駕駛員通過平視顯示器、下視儀和多功能顯示器獲得敵我的信息,控制和管理導彈、機炮、火箭和炸彈的瞄準、發射和投放

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                        反坦克導彈控制系統 早期的反坦克導彈采取管式發射、光學跟蹤和有線制導。由于采用光學制導系統(紅外線、激光),射手只需要將與光學跟蹤器(如紅外線測角儀)同步的瞄準鏡的十字線對準目標,導彈就能自動地修正它與瞄準線間的偏差而飛向目標,因而能減小射手控制導彈的難度,提高命中率


                        火控雷達( fire control radar),包含了雷達掃描系統和火力控制系統,是通過計算機輔助系統,實現對整個武器系統的綜合有效利用的過程。一般在綜合武器平臺如飛機、軍艦(都攜帶多種可并發的武器)上使用??梢韵迺r獲取戰場態勢和目標的相關信息;計算射擊參數,提供射擊輔助決策;控制火力兵器射擊,評估射擊的效果。


                        6、朱諾號木星探測器


                        朱諾號木星探測器,是美國宇航局“新疆界計劃”實施的第二個探測項目(第一個項目是已于2006年發射的新地平線號探測器)。

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                        朱諾號木星探測器是美國宇航局"新疆界"計劃實施的第二個探測項目(另一個是2006年發射的新地平線號)。"朱諾"由美國洛克希德·馬丁公司建造,宇航局下屬噴氣推進實驗室負責整個探測任務的運行。


                        探測器的名字"朱諾"是羅馬神話中天神朱庇特的妻子。朱庇特施展法力用云霧遮住自己,但朱諾卻能看透這些云霧,了解朱庇特的真面目,因此探測器取這個名字是借用寓意,希望它能解開這顆云遮霧繞的氣態巨行星隱藏的秘密。


                        2011年8月5日12時25分,朱諾號木星探測器從美國佛羅里達州卡納維拉爾角點火升空,展開遠征木星之旅。2015年7月,美國宇航局發布"朱諾"號探測器預計在2016年7月4日抵達木星。2016年1月13日下午2點(北京時間1月14日凌晨3點),美國朱諾號打破依靠太陽能提供能源的探測器最遠航行記錄,當時它距離太陽約7.93億千米,相比較地球到太陽的距離只有約1.5億千米。


                        2017年7月11日上午9時55分,“朱諾”號木星探測器經過近木點,正式飛掠太陽系著名風暴系統——木星“大紅斑”,在其上空約9000公里的地方飛過。


                        "朱諾"號探測器攜帶著3塊太陽能板,每塊寬2.7米,長10米。升空后一個小時內,3塊太陽能板將慢慢展開,媒體形象地把這3塊太陽能板稱為"太陽能翅膀"。2017年4月,環繞木星軌道飛行9個月后,"朱諾"號將超過歐洲航天局的"羅塞塔"號彗星探測器,成為單純依靠太陽能動力飛行里程最長的航天器。

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                        "朱諾"號太陽能板可提供14千瓦的電力,進入木星軌道后,提供的電力僅為400瓦,只能點亮少量電燈泡。因此,"朱諾"號上的科學儀器和機載計算機均高度節能,同時研究團隊還為"朱諾"號精心設計了環繞木星運行的軌道,使其盡可能多地接收陽光。


                        這種太陽能電池板具有高效的光能利用率,這也決定了其尺寸龐大:長度達到8.9米,寬度達到2.7米。足以為五只標準燈泡提供電力,如果太陽能電池板面對太陽的角度進行優化,最大可產生12-14千瓦的電力。由于木星以及衛星附近具有強大的高能粒子場,輻射強度超過除了太陽以外任何有人類探測器到達過的地方,輻射帶由木星赤道開始,穿過木衛二歐羅巴,向外拓展650000公里所以包括太陽能電池板在內的各種外設和內設都要做好各種屏蔽輻射的處理以承受強烈的X射線的照射。


                        "朱諾"號總巡航距離超過7億1600萬公里,速度超過16,000 km/h(4.4 km/s)。在一個地球年的時間里,它會環繞木星33次。2011年8月5日升空之后,朱諾號的巡航路線會先從地球進行重力助推,在兩年后(2013年10月)再會合地球。 2016年,它將會進行切入軌道點火,將速度減慢后進入周期為11天的極軌道。


                        "朱諾"上裝有9臺探測設備,包括一部廣角彩色攝像機,可以向地球發回彩色圖像。當朱諾號進入軌道后,紅外線及微波探測儀器將會測量來自木星大氣層深處的熱輻射源。這些觀測將會補充及證實先前對木星成分的研究包括探測水及氧的分布。


                        朱諾號也會研究造成木星大氣層諸多形態及現象的環流。同時,其他儀器會對木星的引力場及兩極磁層的數據進行采集。全部朱諾號任務安排在2017年10月完畢屆時探測船將已環繞木星33圈,最后會離開軌道并墮入木星中。


                        朱諾還將使用其通訊設備考察木星的重力場,這是其"重力科學實驗"項目的一部分。通過發射信號回地球并觀察其多普勒效應,科學家們將能夠考察木星重力場對信號的影響。


                        7、航空技術


                        航天技術是指將航天器送入太空,以探索開發和利用太空及地球以外天體的綜合性工程技術,又稱空間技術。


                        航天技術構成:

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                        1、航天運載器技術。航天運載器技術是航天技術的基礎。若把各種航天器送到太空,必須利用運載器的推力克服地球引力和空氣阻力。常用的運載器是運載火箭。


                        運載火箭主要由:動力系統、控制系統、箭體和儀器,儀表系統組成。目前人們發展了多級運載火箭。多級運載火箭是由幾個能獨立工作的火箭沿軸向串聯組成。


                        2、航天器技術。航天器是在太空沿一定軌道運行并執行一定任務的飛行器,亦稱空間飛行器。航天器分無人航天器和載人航天器兩大類。


                        無人航天器按是否環繞地球運行又分為:人造地球衛星和空間探測器等,其中人造地球衛星按用途分為:1)科學衛星:用于探測和研究;2)應用衛星:直接為國民經濟和軍事服務;2)技術試驗衛星:用于技術試驗和應用衛星試驗.空間探測器按探測目標分為月球探測器,行星(金星,火星,水星,土星等)探測器和星際探測器.


                        載人航天器按飛行和工作方式分為:載人飛船,空間站和航天飛機等.其中載人飛船可分為:衛星式載人飛船,登月式載人飛船和行星際載人飛船等;空間站可分為:單一式空間站和組合式空間站。


                        2、航天測控技術.航天測控技術是對飛行中的運載火箭及航天器進行跟蹤測量,監視和控制的技術.為了保證火箭正常飛行和航天器在軌道上正常工作,除了火箭和航天器上載有測控設備外,還必須在地面建立測控(包括通信)系統。


                        地面測控系統由分布全球各地的測控臺,站及測量船組成。航天測控系統主要包括:光學跟蹤測量系統,無線電跟蹤測量系統,遙測系統,實時數據處理系統,遙控系統,通信系統等.

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                        從1957年10月4日世界第一顆人造地球衛星上天,到1990年12月底,前蘇聯、美國、法國、中國、日本、印度、以色列和英國等國家以及歐洲航天局先后研制出約80種運載火箭,修建了10多個大型航天發射場,建立了完善的地球測控網,世界各國和地區先后發射成功4127個航天器。其中包括3875個各類衛星,141個載人航天器,111個空間探測器,幾十個應用衛星系統投入運行。到上世紀末,已有5000多個航天器上天。


                        航天技術是現代科學技術的結晶,它以基礎科學和技術科學為基礎,匯集了20世紀許多工程技術的新成就。力學、熱力學、材料學、醫學、電子技術、光電技術、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術、低溫技術、半導體技術、制造工藝學等對航天技術的發展起了重要作用。


                        航空中的五大技術階段


                        1、火箭技術:火箭技術推動了人類航天發展的歷史?;鹚幨侵袊糯乃拇蟀l明之一。早在公元1000年宋朝唐福獻應用火箭原理制成了戰爭武器,13世紀初傳到外國。傳說在14世紀末,中國有個學者萬戶在坐椅背后安裝47支當時最大的火箭,兩手各持大風箏,試圖借助火箭的推力和風箏的升力升空。但最終是一聲爆炸之后,碎片紛飛,人找不見了。為紀念這位全球第一個試驗火箭飛行的勇士,月球表面東方海附近的一個環形山以萬戶命名。


                        19世紀末20世紀初,近代火箭技術和航天飛行先驅者的代表人物有:前蘇聯的齊奧爾科夫斯基,美國人戈達德和德國奧伯特。

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                        齊奧爾科夫斯基,一生都在從事火箭技術和航天飛行的研究。在他的經典著作中,對火箭飛行的思想進行了深刻論證,他最早從理論上證明用多級火箭可以克服地心引力進入太空。他建立了火箭運動的基本數學方程,奠定了理論基礎。他首先提出了使用液體推進劑火箭的倡議,短短30年就實現了。


                        美國的戈達德博士,在1010年開始進行近代火箭的研究工作。他在1919年的論文中提出了火箭飛行的數學原理,指出火箭必須具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他認識到,液體推進劑火箭具有極大的潛力,1926年3月他成功在研制和發射了世界上第一枚液體推進劑火箭,飛行速度103km/h,上升高度12.5米,飛行距離56米。


                        德國的奧伯特教授在他1923年出版的書中不僅確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理,而且還說明火箭只要能產生足夠的推力,便能繞地球軌道飛行。


                        真正近代火箭的出現是在第二次世界大戰時的法西斯德國。早在1932年德國就發射A2火箭,飛行高度達3公里。1942年10月發射成功V-2火箭(A4型),飛行高度85公里,飛行距離190公里。V-2火箭的發射成功,把航天先驅者的理論變成現實,是現代火箭技術發展史的重要一頁。


                        2、衛星技術:人造地球衛星的計劃設想早在1945年就在美國出現,美海軍航空局已著手研究一種把科學儀器送入太空的衛星。1957年10月4日,前蘇聯用“衛星”號運載火箭把世界上第一顆人造地球衛星送入太空,衛星呈球形,外徑0.58米,外伸4根條形天線,重83.6公斤,衛星在天上正常工作了三個月。同年11月3日,前蘇聯發射了第二顆衛星,衛星呈圓錐形,重508.3公斤,這是一顆生物衛星,除利用小狗"萊伊卡"作生物試驗外,還有于探測太陽紫外線,X射線和宇宙線。按今天標準衡量,前蘇聯的第一顆衛星只不過是一個伸展開發射機天線的圓球,但卻是世界第一個人造天體,把人類幾千年的夢想變成現實,并開創了航天新紀元。

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                        3、空間探測:空間探測的主要目的是:了解太陽系的起源、演變和現狀;空間探測器實現了對月球和行星的逼近觀測和直接取樣探測,開創了人類探索太陽系內天體的新階段。


                        4、月球探測:月球是地球的唯一的天然衛星,自然成為空間探測的第一個目標。直接考察月球有助于更好地了解地-月系統的起源,月球是未來航天飛行理想的中間站和人類進入太陽系空間的第一個定居點。


                        5、載人航天:載人航天在航天中占有重要位置。雖然航天器攜帶裝置精確、靈敏度高、能自動觀察、操作、儲存、處理數據。


                        前蘇聯自1961年4月到1970年9月共發射了17艘載人飛船("東方"號6艘、上升號2艘?quot;聯盟號9艘)。1965年3月航天員在"上升"號上第一次走出飛船,1966年1月兩艘"聯盟"號飛船第一次在軌道上交會對接,并實現兩個航天員從一艘飛船向另一艘飛船轉移。


                        1971年到1982年發射了7艘重量為18~20噸的"禮炮"號空間站,截至1985年還發射了27艘載人飛船("聯盟"T號、TM號)和25艘無人飛船(進步號)用作天地往返運輸系統。1986年發射了和平號空間站,成為未來永久性空間站的核心艙,將于90年代建成由7個艙組成的大型空間站。


                        俄羅斯計劃21世紀前期發射無人和載人火星飛船以及建立載人月球基地。設計壽命為五年的"和平號"空間站運行了十五年,于2001年3月23日13時59分安全地墜落在南太平洋海域


                        航天技術是20世紀中葉飛速發展起來的一門尖端技術,是當今世界高科技群體中對現代社會和國民經濟發展最有影響的科學技術之一。人造衛星的上天,讓地球變成一個“地球村”。航天技術與信息技術相結合,推動了人類的“知識爆炸”,根據統計,衛星上天40多年來,人類的發明創造超過了過去2000年的總和。


                        8、中國天眼


                        中國天眼。500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),簡稱FAST,它位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特洼坑中,工程為國家重大科技基礎設施,“天眼”工程由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成,因此,500米口徑球面射電望遠鏡被譽為“中國天眼”,由我國天文學家南仁東先生于1994年提出構想,歷時22年建成,于2016年9月25日落成啟用。

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                        中國天眼是由中國科學院國家天文臺主導建設,具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。綜合性能是著名的射電望遠鏡阿雷西博的十倍。此項科技發明,可推動世界天文學的發展,并代表著望遠鏡技術的成熟。


                        FAST的形成原因。1993年東京召開的國際無線電科學聯盟大會上,包括中國在內的10國天文學家提出建造新一代射電"大望遠鏡"。他們期望,在世界電信號環境惡化到不可收拾之前,能夠多收獲一些射電信號。所以,建造FAST的動機基于此。1994年7月,FAST工程概念被提出。


                        中國天眼FAST索網,是全球跨度最大、精度最高的索網結構,也是全球第一個采用變位工作方式的索網體系。其技術難度可想而知,比如高應力幅鋼索研制,FAST工程對拉索疲勞性能的要求相當于規范規定值的2倍,國內外均沒有可借鑒的經驗或資料作為參考。其研制工作經歷了反復的"失敗-認識-修改-完善"過程,最終,歷時一年半時間才完成技術攻關。


                        這個成果已在國際專家評審會上得到國外專家組的認可,成功在FAST工程上得到應用。中國天眼索網諸多技術難題的不斷攻克,并且形成了12項自主創新性的專利成果,其中發明專利7項。


                        中國天眼FAST建成后,成為世界上最大口徑的射電望遠鏡,FAST與號稱"地面最大的機器"的德國波恩100米望遠鏡相比,中國天眼的靈敏度提高大約10倍;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀十大工程之首的美國Arecibo300米望遠鏡相比,其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來20~30年保持世界一流設備的地位。


                        FAST的設計技術方案,除了在觀測中性氫線及其他厘米波段譜線,開展從宇宙起源到星際物質結構的探討、對暗弱脈沖星及其他暗弱射電源的搜索、高效率開展對地外理性生命的搜索等6個方面實現科學和技術的重大突破外,還將作為一個多學科基礎研究平臺,有能力將中性氫觀測延伸至宇宙邊緣,觀測暗物質和暗能量,尋找第一代天體。


                        9、火星探測漫游者


                        火星探測漫游者(,MER)是 美國國家航空航天局 的 2003年 火星探測 計劃。這項計劃主要目的:是將勇氣號和機遇號兩輛火星車送往火星 ,對火星這顆紅色行星進行實地考察。

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                        火星探測漫游者于2003年發射使用,它主要用于在火星上收集數據和實地考察,這代表著人類星球探測技術的進步。


                        著名的軸承巨頭Imken曾經向NASA(美國航空航天局)的"火星探測漫游者"提供了超精密軸承,進一步鞏固了它在航天工業領域領先供應商的地位。 Starsys Research公司-"火星探測漫游者"項目的合作伙伴之一,在13個不同的"火星探測漫游者"設計上都裝上了Timken的球軸承,包括在輪子上的散開和運轉齒輪箱,太陽能陣列驅動板,攝像機桿等裝置。


                        Timken對軸承做了很多次測試,以確保能在條件苛刻的環境中能正常運行。多數的測試都是在自然條件里分析進行的,包括確認不同的承載,以此保障軸承應力不超出應有范圍。 Starsys還自己做了測試,來保證軸承是在一定的扭矩下工作,這樣發動機才不超負荷運轉。


                        人類為何要進行火星探測?據科學家的研究,火星探測的意義主要有以下幾個方面:


                        由于火星是地球上人類可以探索的距離較近的行星之一。在40億年以前,火星與地球氣候相類似,擁有河流、湖泊甚至可能還有海洋,因此,未知原因讓火星變成今天這個模樣。探索火星氣候變化的原因對保護地球氣候具有重大意義。


                        其次,火星擁有一個巨大的臭氧洞,太陽紫外線無遮擋地照射到火星上。這或是海盜1號、海盜2號沒有找到有機分子的原因。人類對于火星研究,有助于了解地球臭氧層一旦消失,對地球產生的極端后果。特別是去火星上尋找歷史上曾經有過的生命的化石,成為行星探測中最激動人心的目的之一,假如真正找到,意味著只要滿足條件,人類生命就能在宇宙中其他行星上再次崛起。


                        火星探測是成為新技術的試驗場地,比如大氣制動,它利用火星資源產生氧化劑和燃料返程、用遙控自動儀和取樣遠程通訊等。從長期來看,火星是一個可供人們移居的星球?;鹦请x地球最近、或是最有可能適合生命形態的另外一個世界,并且已得到了科學家的一致認同。

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                        截止到目前,人類向火星發射的43個探測器中,成功的僅有18個,成功率還不到50%。1960年,前蘇聯發射了第一顆火星探測器-火星一號,但這次探測沒有成功,之后陸續發射了幾顆也失敗了。自1960年開始直到1971年間,蘇聯進行的火星探測計劃幾乎都以失敗告終。直到1971年,蘇聯向火星發射了3顆探測器,雖然失敗了,但其中火星3號成為了首顆在火星著陸的探測器,它僅僅工作了20秒,甚至還來不及發回一張照片。


                        1964年,美國發射了兩顆探測器:水手3號和水手4號。水手3號失敗了,但水手4號卻成功了,并且向地球發回了21張照片??茖W家發現,火星的大氣密度比人們認為的還要稀薄,人類獲得了火星表面的大氣壓,但至今沒有偵測到磁場。


                        1996年,美國的火星環球偵測者號發射成功,這枚探測器持續工作了10年,直到2006年才失去訊號聯絡,它是世界上最成功的火星探測任務之一,因為此次觀測的火星地面范圍為有史以來最大。它利用所攜帶的一些專業儀器,進行海拔高度測量,科學家繪制了火星的地形圖。


                        2001年,美國發射“奧德賽”火星探測器,用來測試火星的地址和氣候,在2002年,發現了火星表面和近地表層中可能有豐富的冰凍水。2011年,美國發射了好奇號火星探測器,這是一臺采用核動力驅動的火星車,現在仍然還在工作。


                        2003年,歐洲航天局的“火星快車”探測器,搭載獵兔犬二號探測器成功登陸火星,但失去了聯系。2015年初,美國國家航空航天局的火星探測軌道飛行器MRO發現了疑似失蹤的獵兔犬2號,軌道圖像顯示此著陸器已成功登陸火星,但最終未能打開電池板,因此無法與地球取得聯系。當時歐洲空間局以為此著陸器已墜毀于火星表面,沒想到它這樣失蹤了十多年。


                        歐洲憑借火星快車任務,在火星探測上取得了重大發現。比如據火星快車號太空飛船上的高分辨率立體相機HRSC拍攝的照片顯示,在火星北極附近一個未命名的環形山的底部,有一塊水凝結成的冰。2004年,火星快車號探測器的紫外線和紅外線大氣層光譜儀發現了火星極光的存在。


                        目前,火星快車號已繞火星轉達5000多次,傳回了大量的資料和地表影像,也為火星探測做出了巨大的貢獻。


                        2013年,印度發射了一顆火星探測器,成功進入火星軌道。此項任務是印度的首個行星際探測任務。印度ISRO是繼俄羅斯RSA、美國NASA、歐盟ESA之后第四個成功進行火星任務的太空機構。


                        2019年10月11日,中國火星探測器首次公開亮相,計劃2020年發射,并計劃在2021年之前降落在火星。值得一提的是,受到天體運行規律的約束,每26個月才有一次火星探測有利發射最佳時機。而從2016年起到2020年前后僅有3次發射機會,全世界將迎來火星探測的高峰。


                        2020年,中國首次火星探測將一次實現"環繞、著陸、巡視"三個目標,這是其他國家第一次實施火星探測所未有的,面臨的挑戰也是前所未有?;鹦蔷嚯x地球最遠達4億公里,中國的火星探測器在器箭分離后,經過約7個月巡航飛行被火星引力捕獲。


                        中國首次火星著陸的地點將會是火星低緯地帶,是靠近火星赤道的某片區域,但現在精確的位置還無法確定。著陸器在火星表面軟著陸時存在非常多的不確定性,也是任務的重大難點之一。執行首次火星任務的探測器一共會攜帶13臺(套)科學載荷,比如執行火星全球探測的各類遙感相機和淺層地表雷達。相比重量為140公斤的中國首臺月球車"玉兔",首臺火星巡視器的重量約為200公斤,可以工作92個地球日。



                        10、美國國家點火裝置


                        美國國家點火裝置(NIF,即激光聚變裝置),位于美國加利福尼亞州,由勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室研制。該計劃自1994年開工以來延期了很多次,其最終目標是2010年實現聚變反應,并達到平衡點,即激光在聚變反應中產生的能量大于它們所消耗的能量。

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                        國家點火裝置計劃建造和運行花費超過35億美元,容納NIF裝置的建筑物長215米,寬120米,相當于三個足球場。美國國家點火裝置于1997年建成,值得一提的是,美國國家點火裝置是世界上最大的激光器,主要用于核聚變的研究。


                        國家點火裝置,可把200萬焦耳的能量通過192條激光束聚焦到一個很小的點上,從而產生類似恒星和巨大行星的內核及核爆炸時的溫度和壓力。在此基礎上,科學家可以實施此前在地球上無法實施的許多試驗。


                        美國國家點火裝置共有3個任務: 第一個任務,是讓科學家用它模擬核爆炸,研究核武器的性能情況,這成為美國建設國家點火裝置的目的,保證美國在無需核試驗的情況下保持核威懾力。


                        第二個任務是使科學家進一步了解宇宙的秘密??茖W家可使用國家點火裝置模擬超新星、黑洞邊界、恒星和巨大行星內核的環境之下進行科學試驗。這些試驗大部分不會保密,將為科學界提供大量此前無法獲取的數據。


                        第三個任務是為了保證美國的能源安全??茖W家希望從2010年開始借助國家點火裝置來制造類似太陽內部的可控氫核聚變反應,最終用來生產可持續的清潔能源。若取得成功,將是有歷史意義的科學突破。


                        NIF是美國國家核安全管理局(NNSA)的庫存管理計劃的關鍵環節。NIF是目前世界上最大和最復雜的激光光學系統,用于在實驗室條件下實現人類歷史上的第一次聚變點火。192束矩形激光束將在30英尺的靶室中實現會聚,其中靶室內含有直徑為0.44厘米的氫同位素靶丸。發生聚變反應時,溫度可達到1億度,壓力超過1000億個大氣壓。

                        2012年7月23日電 據國防科技信息網報道,美國國家點火裝置(NIF)實現了單束激光能量打破了美國的記錄。


                        據美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室之前報告,美國國家點火裝置7月5日發射了192束激光,并使其融合成了一個激光脈沖,產生了500萬億瓦特峰值功率,這比美國在任何特定時刻內使用的總電量還要高1000多倍,是人類歷史上發射的能量最大的激光脈沖。


                        擁有世界上最大激光裝置的NIF發出了192束經過光學放大的電磁輻射發光,所有的發射都是在幾百萬億分之一秒內進行,傳遞了500萬億瓦特(百萬兆瓦)的"峰值功率"以及1.85兆焦耳的紫外線激光

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                        加州州長施瓦辛格在此前落成典禮上發表的講話說,這一激光系統的建成是加州和美國的偉大成就,它將有可能使美國的能源結構發生革命性變化,因為它將教會人們駕馭類似太陽的能量,使其轉變成駕駛汽車和家庭生活所需要的能源。


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                        親民的一億像素中畫幅 富士GFX 100S評測

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                        富士GFX 100S毫不夸張地說,可以說是2021年最令人興奮的相機之一了。作為...

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                        新年伊始,不少朋友開始“琢磨”起裝新家的事宜,隨著人們對網絡的依賴,不少家庭紛紛...

                        手機連不上wifi是怎么回事?

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                        以魅族pro6s,Android 8系統為例。打開手機設置,點擊【無線網絡】,再...

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                        以京東APP V7.0.8,華為mate20,EMUI9.1.0版本為例。首先將...
                        男人一边吃奶一边做太爽了

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