航空航天的發(fā)展及常見(jiàn)問(wèn)題

王博文

摘要 隨著我國(guó)當(dāng)前科技的發(fā)展，我國(guó)航天事業(yè)也得到了重大的突破，尤其是神州十一號(hào)的成功發(fā)射，這在進(jìn)一步擴(kuò)大了我國(guó)航空航天在國(guó)際上的影響力同時(shí)，也激勵(lì)我國(guó)萬(wàn)千民眾的民族自豪感。與此同時(shí)，航天航空與萬(wàn)有引力定律的有季節(jié)和問(wèn)題，也出現(xiàn)在問(wèn)高中的物理考試中，并且也成為了高考的熱門(mén)物理問(wèn)題。這就需要我們高中，結(jié)合現(xiàn)有的知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的研究。本文從我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展過(guò)程出發(fā)，簡(jiǎn)單的闡述了一些航空航天事業(yè)的背景，再結(jié)合本人的一些理解，針對(duì)高中物理中較為常見(jiàn)的航空航天問(wèn)題進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]航天航空 問(wèn)題 發(fā)展

我國(guó)高考命題，歷來(lái)是根據(jù)實(shí)時(shí)、熱事居多，其在考驗(yàn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的理解同時(shí)，還在考驗(yàn)著學(xué)生是否關(guān)注國(guó)家大事。而近幾年中國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，就給高考中的命題提供了大量的可使用材料。這在考驗(yàn)學(xué)生綜合性物理知識(shí)的同時(shí)，也在激發(fā)我們學(xué)生自身對(duì)航天航空的興趣，這對(duì)于國(guó)家航天航空事業(yè)今后發(fā)展有著非常重要的意義。

1 我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展過(guò)程

在上世紀(jì)七十年代，我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的思索與實(shí)踐終于造就了第一課人造衛(wèi)星“東方紅”號(hào)，這對(duì)于我國(guó)航天航空發(fā)展有著里程碑的意義，實(shí)現(xiàn)了歷史革命性的發(fā)展。時(shí)至而是以實(shí)際，航天英雄楊利偉打在的神舟五號(hào)進(jìn)入了太空，這個(gè)事情也象征著中國(guó)載人航天技術(shù)的重點(diǎn)突破。在這之后，費(fèi)俊龍、聶海勝也乘坐這神舟六號(hào)也相繼進(jìn)入太空，這也標(biāo)志著中國(guó)航天航空技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了世界一線(xiàn)層次。在之后的幾年力，我國(guó)也相繼發(fā)射了不同種類(lèi)的不同工作性質(zhì)的飛船，這給我國(guó)航天航空的視野發(fā)展積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 高中習(xí)題中較為常見(jiàn)的航空航天問(wèn)題

隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，高中生的習(xí)題練習(xí)上也出現(xiàn)了不少相關(guān)的習(xí)題。就從物理的角度來(lái)說(shuō)，其比較典型的問(wèn)題就是航天飛行器的變軌問(wèn)題、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的參量問(wèn)題、衛(wèi)星所繞著天體的質(zhì)量與密度問(wèn)題。這些問(wèn)題通常都會(huì)與我國(guó)當(dāng)前航空航天的事情有著較為緊密的聯(lián)系。

2.1 航天飛行器的變軌問(wèn)題

這個(gè)問(wèn)題是結(jié)合是飛船在地面發(fā)射之后，進(jìn)入地球最近的軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的加速，當(dāng)?shù)酱笠欢ń泳€(xiàn)后，重力難以提供充足的向心力，衛(wèi)星或是飛船就會(huì)在這個(gè)距離地球最近的軌道上做李欣運(yùn)動(dòng)。其次，在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，最后在離橢圓軌道的遠(yuǎn)處時(shí)在實(shí)現(xiàn)變軌，使得其在另一個(gè)圓上做圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的半徑大致是橢圓軌道的半軸長(zhǎng)，如果衛(wèi)星的速度突然下降，那么衛(wèi)星就會(huì)做近心運(yùn)動(dòng)，最后回到原來(lái)的軌道。

比如說(shuō)，在這道物理體重，就涉及了航天飛行器的邊柜問(wèn)題。神舟十一號(hào)飛船在2016年順利返回地球。在這個(gè)過(guò)程中，飛船需要在Q點(diǎn)，從圓軌道1進(jìn)入到軌道2，P是軌道2上的一點(diǎn)。這個(gè)問(wèn)題就需要考驗(yàn)我們高中生對(duì)航天飛行器的變軌運(yùn)動(dòng)有一定的了解，在明確其原理的同時(shí)，才能夠更好的理解這項(xiàng)問(wèn)題。

2.2 人造地球衛(wèi)星運(yùn)行過(guò)程中參量問(wèn)題的探討

這個(gè)問(wèn)題，是考驗(yàn)高中生對(duì)于地球球心與人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道中心關(guān)系的理解。這個(gè)問(wèn)題都是建立在以下原理上的。即同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡其實(shí)與赤道的平面相重疊的，同時(shí)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡是和地球的自傳方向、周期是同樣的。人造衛(wèi)星與地球的高度，是出于一個(gè)恒值的，同時(shí)它們?cè)诘厍虮砻媸沁M(jìn)行圓周性運(yùn)動(dòng)，且半徑幾乎相同。

比如說(shuō)在這道題目中，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)來(lái)自三個(gè)衛(wèi)星。他們分別是地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）、軌道衛(wèi)星、傾斜同步衛(wèi)星。當(dāng)?shù)厍虻撵o止軌道衛(wèi)星與中軌道都在圓軌道上運(yùn)行，那么距離地面的高度大約是地球半徑的3.3倍，由此得出的結(jié)論是（靜止軌道衛(wèi)星的周期大約是中軌道衛(wèi)星的2倍）這道題的關(guān)鍵點(diǎn)就是關(guān)于靜止軌道、中軌道、圓規(guī)到的相互作用。

2.3 衛(wèi)星繞著天體的密度以及質(zhì)量的問(wèn)題

在這個(gè)問(wèn)題的解決中，高中生應(yīng)當(dāng)注意天體問(wèn)題的基本思路，即天體運(yùn)動(dòng)的向心力是由天體之間的引力吸引而來(lái)的。天體的質(zhì)量和密度可以從天體的重力加速度和天體的半徑關(guān)系中獲得，同時(shí)還可以看一下圍繞物體的衛(wèi)星周期和軌道的半徑。通過(guò)這些因素，就讓沒(méi)問(wèn)能夠知曉引力等于中心力，同時(shí)還可以得到中心物體的質(zhì)量。此外在知道物體的半徑的基礎(chǔ)上，就能算出物體的平均密度;如果圍繞該物體的衛(wèi)星圍繞軌道運(yùn)行，其軌道半徑大致為天體的半徑。由此可見(jiàn)，圍繞天體的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期是己知的，中心物體的密度將得到解決。

比如說(shuō)在這個(gè)例題中，我們就可以使用這項(xiàng)知識(shí)。嫦娥三號(hào)探月成功，在返程的過(guò)程中還攜帶著相關(guān)的探測(cè)儀器。在這儀器中記錄了非常多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比如說(shuō)產(chǎn)額三號(hào)圍繞月球所桌的圓周運(yùn)動(dòng)的周期時(shí)間T，其運(yùn)動(dòng)軌道的相關(guān)半徑測(cè)試r，同時(shí)還有相關(guān)的萬(wàn)有引力定值G，根據(jù)這些信息就能夠求得月球的密度。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，針對(duì)航空航天問(wèn)題進(jìn)行探討，其不僅是我了發(fā)展我們高中生對(duì)物理知識(shí)的深入分析，其更是為了讓我們能夠從更加具體的角度看待航空航天問(wèn)題，這也是為了以后培養(yǎng)更好航空航天現(xiàn)代化人才所做出的重要貢獻(xiàn)之一.

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