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科技教育情报资料第八期(2004)

阅读: 时间: 2004-8-15 编辑:

科技教育情报资料(2004第八期)
《2001—2005中国青少年科技活动指导纲要》实施项目总课题组
上海市青少年科技教育中心      编印
(上海岳阳路45号    邮编200031)

科技新词汇

空间站(space station)

  长期运行在轨道上、具备一定试验条件、可供多名宇航员生活和工作的航天器称为空间站,又称太空站、航天站或轨道站。空间站在轨道运行期间,用宇宙飞船或航天飞机接送宇航员、运送物资和设备。空间站通常由对接航舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、后勤服务舱、专用设备舱和太阳能电池等几部分组成。对接舱有多个对接口,其中一部分对接口用于停靠接送宇航员和运送物资的航天器,另一部分对接口为对接新舱体以扩大空间站做准备。气闸舱是宇航员在轨道上出入空间站的通道。轨道舱是宇航员在轨道上的主要工作场所。生活舱是宇舱员进餐、睡眠和休息的地方。后勤服务舱装 有推进剂、水、气源和电源等设备,为整个空间站服务。专用设备舱是根据飞行任务而设置的安装专用仪器的舱体,它也可以是不密封的构架,用以安装暴露于空间的雷达和天文望远镜等仪器设备。太阳能电池安装在空间站舱体的外侧或桁架上,为空间站提供电力。空间站扩大了航天技术应用、空间资源开发的范围和规模,对国 民经济、军事和科学研究均有重大意义。已经实现的用途有:医学和生物学研究,地球资源勘测和国土普查,军事侦察和大地测量,微重力环境条件下生产新材料的试验,微重力环境条件下高效、高纯药物生产试验,以及天文观测。前苏联1971年4月发射世界上第一个空间站“礼炮”1号,到1985年共发射七个。1986年2月发射“和平” 号空间站,其核心舱有六个对接口,两个用于对接运输飞船,四个用于对接其他专用舱体,包括“联盟”号载人飞 船在内总重123吨。197 3年5月美国发射“天空实验室”空间站,在完成使命后,于1979年7月11日坠入大气烧毁。目前由美国牵头,俄罗斯、日本、欧洲航天局和加拿大参加,合作建造“阿尔法”国际空间站,计划于2004年建成 ,总重约400多吨,运行时间为10年。

信息材料(information materials)

  信息材料属于功能材料,是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能使用的材料。按功能分,信息材料主要有以下几类。1.信息探测材料对电、磁、光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料属于此类,可用来制成传感器,用于各种探测系统,如电磁敏感材料、光敏材料、压电材料等。这些材料有陶瓷、半导体和有机高分子化合物等多种。2.信息传输材料主要是光导纤维,简称光纤。它重量轻、占空间小、抗电磁干扰、通信保密性强,可以制成光缆以取代电缆,是一种很有发展前途的信息传输材料。3信息储材料包括:磁存储材料,主要是金属磁粉和钡铁氧体磁粉,用于计算机存;光存储材料,有磁光记录材料、相变光盘材料等,用于外存;铁电介质存储材料,用于动态随机存取存储器;半导体动态存储材料,目前以硅为主,用于内存。4.信息处理材料是制造信息处理器件如晶体管和集成电路的材料。目前使用最多的是硅。砷化镓也是一种重要的信息处理材料。

地球资料卫星(earth resources satellite)

  地球资料卫星是用于对地球上自然资料进行勘测的人造地球卫星。卫星上载有多光谱遥感设备,获取地物辐射或反射的电磁信号,发送给地面接收站。接收站根据事先掌握的各类物质的波谱特性,对这些信息进行处理的判读,可得到各类资源的特征、分布和状态等信息。例如,根据农作物的生长、成熟期波谱特性,可估算农作物的产量;根据地表辐射特征,可以判断出地下的矿产资源等等。按照观测重点的不同,地球资源卫星可分为陆地资源卫星和海洋资源卫星。地球资源卫星选用太阳同步回归轨道。所谓“回归轨道”,是指卫星在地面投影点(称为星下点)的轨迹出现周期性重叠,这样可以保证卫星在基本相同的光照条件下周期性地重复拍摄同一地面目标的图象。地球资源卫星的轨道高度为500至900公里,倾角为97°或99°。它以太阳电池为主要能源,功率可达1000瓦以上。地球资源卫星获取的遥感图象信息数据较大,卫星上需要有专门的宽频带、高速率数据传输设备。因为卫星并不总是处在地面台站的接收范围内,所以星上还备有数据存储设备,待飞越接收站上空时将数据发回。1972年7月23日,美国发射了世界上第一颗地球资源卫星“地球资源技术卫星”1号(后改名为“陆地卫星”1号),迄今已发射五颗。1978年美国发射第一颗海洋资源卫星“海洋卫星”1号。法国自1982年以来已发射三颗“斯波特”地球资源卫星。前苏联的地球资源卫星混 编在“宇宙”号卫星系列中。地球资源卫星能迅速、全面、经济地提供有关地球资源的情况,对于发展国民经 济有重要的作用,已广泛应用于农业、林业、海洋、水文、地质、探矿和环境保护等方面。

气象卫星(meteorological satellite)

  从外层空间对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星称为气象卫星,它是卫星气象观测系统的空间部分。卫星上携带有多种气象遥感器,能接收和测量地球及其大气层的可见光、红外与微波辐射,将它们转换成电信号传到地面。地面台站将卫星送来的电信号复原绘制成云层、地表和洋面图,经进一步处理,即可得出各种气象资料。在气象卫星问世以前,气象工作者利用地面气象站、气球、飞机和火箭进行气象观测,但占地球表面70%的海洋无法观测到,而洋面上的气象变化对全球气象影响很大。气象卫星观测地域广阔,观测时间长,数据汇集迅速,因而能提高气象预报的质量,对灾害性天气如热带风暴的预报更具有重要作用。气象卫星按所在轨道可分成两类:太阳同步轨道气象卫星(也称“极轨道气象卫星”)和地球静止轨道气象卫星。太阳同步轨道气象卫星每天对全球表面巡视两遍,可以获得全球气象资料。静止轨道气象卫星高悬在赤道上空约36000公里处固定位置,可覆盖地球近五分之一的地区,实时将数据发回地面。均匀配置四颗这样的卫星,就能对全球的中、低纬度地区天气系统的形成和发展进行连续监测,但对高纬度(55°以上)地区的观测能力较差。这两类气象卫星相互补充,就可以得到完整的全球气象资料。气象卫星的数据传输有四种方式:①气象遥感仪器获得的原始数据向地面数据处理中心站传输;②遥感数据在卫星数据经初步处理后向地面发送云图等气象资料;③遥感数据传到地面处理,再通过气象卫星向各地广播云图等气象资料;④转发在面气象站、海洋自动浮标和无人值守的自动气象站所得的温度、压力、湿度等环境资料。自1960年4月1日美国发射世界上第一颗试验气象卫星 “泰罗斯”1号以来,迄今已发射气象卫星的国家和国际组织还有:俄罗斯、日本、欧洲航天局、中国和印度。气象卫星通常是军民共用的。为了满足军事上特殊需要,也有专门的军用气象卫星。美国和前苏联都发射过这类卫星,为全球范围的战略要地和战场提供实时气象资料,具有保密性强和图象分辨率高的特点。

半导体材料(semiconductor material)

  导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感,在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质,才制造出功能多样的半导体器件。 半导体材料是半导体工业的基础,它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。半导体材料按化学成分和内部结构,大致可分为以下几类。1.元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。50年代,锗在半导体中占主导地位,但 锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差,到60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件,耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件。因此,硅已成为应用最多的一种增导体材料,目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。2.化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多,重要的有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。其中砷化镓是制造微波器件和集成电的重要材料。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好,在航天技术领域有着广泛的应用。3.无定形半导体材料 用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料,分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种。这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力,主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。4.有机增导体材料已知的有机半导体材料有几十种,包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,目前尚未得到应用 。

柔性制造技术(flexible manufacturing technology― FMT)

  柔性制造技术也称柔性集成制造技术,是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动化技术、信息技术和制作加工技术于一体,把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程,在计算机及其软件和数据库的支持下,构成一个覆盖整个企业的有机系统。所谓“柔性”,即灵活性,主要表现在:①生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换;②对加工产品的批量可根据需要迅速调整;③对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产;④可迅速而有效地 综合应用新技术;⑤对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业,平时能满足品种多变而批量很小的生产需求,战时能迅速扩大生产能力,而且产品质优价廉。柔性制造设备可在无需大量追加投资的条件下提供连续采用新技术、新工艺的能力,也不需要专门的设施,就可生产出特殊的军用产品。

载人航天(manned spaceflight)

  载人航天是指人类驾驶和乘坐航天器在太空工作和生活的航天活动。适合人生活和工作的航天器统称为载人航天器,如载人飞船、空间站、航天飞机等。载人航天技术是航天技术的一个重要组成部分。从长远的观点看,人类进入外层空间,向宇宙的深度和广度进军是 历史的必然。地球外层空间的高真空、微重力、强辐射等特殊条件,成为人类重要的环境资源。载人航天技术 的发展及其实际应用,对国家的政治、军事、经济和科技均有重要的影响。载人航天器与通常的人造卫星有所 不同。为了保障人的安全,创造人在太空生活和工作的必要条件,载人航天器有以下几个特点:①上面除有各种 航天器必备的系统以外,还有为人所需要的生命保障系统;②载人航天器的结构重量较大;③座舱密封可靠,环境宜人,再入大气层时的防热措施有效。以上特点对航天器的设计制造、运载工具的推力和可靠性等提出了更 高的要求。此外,人体对超重、失重条件的种种生理反应,则要求宇航员事先必须接受系统而严格的训练。凡此一切都说明,从事载人航天活动,与发射一般卫星相比,技术更复杂,难度更大、人力、物力、财力的耗费更多。1961年4月12日,前苏联成功地发射第一个载人航天器“ 东方”号载人飞船。此后30多年来,载人航天技术获得迅速发展。到目前为止,美国和前苏联/俄罗斯已发射几十个载人航天器,其中包括载人飞船,天空实验室、航天飞机和长期运行的载人空间站,乘坐载人航天器遨游太空的人数有310多名,俄罗斯宇航员创造了连续在空间站上工作、生活439天的世界纪录。迄今载人航天技术的发展业已证实,在一定的技术条件保障下,人在太空中不仅能够生存,也能够有效地工作,例如进行科学实验,维修航天器上仪器设备,布放卫星,捕获、修理或回收在轨的卫 星等等。如同在地面一样,人在天上也有着机器所不能代替的作用。

通信卫星(communication satellite)

  通信卫星是用作无线电通信中继站的人造地球卫星,是卫星通信系统的空间部分。它转发或发射无线电信号以实现地面站之间或地面站与航天器之间的通信,可传输电话、电报、电视、传真和数据等。卫星通信的突出优点是:1.覆盖范围大,通信距离远一颗静止轨道通信卫星,可覆盖地球表面的三分之一,能供相距一万七千公里的两地面站直接通信。在赤延上空等距离地布置 三颗静止轨道卫星,即可实现除南北两极地区以外的全球通信。2.通信容量大目前,一颗卫星的容量可达数千路 以至上万路电话,并可传输高分辨率的照片和其他信息。3.传输质量高卫星通信不受地形、地物等自然条件影响,且不易受自然或人为干扰,以及通信距离变化的影响,通信稳定可靠。4.机动性好卫星通信可作为大型地面站之间的远距离通信干线,也可以为机载,船载和车载的小型机动终端提供通信,能根据需要迅速建立同各个方向的通信联络。卫星通信已成为现代通信的重要手段,在军事指挥控制上更具有特别重要的意义。通信卫星的种类较多,按服务区域不同,通信卫星可分为国际通信卫星、国内通信卫星、区域通信卫星;按用途不同,可分为军用通信卫星、海事通信卫星、电视广播卫星、数据中继卫星等。军用通信卫星又分为战略通信卫星和战术通信卫星,前者提供远程直至全球范围的战略通信,后者提供地区性战术通信和舰艇、飞机、车辆乃至单兵的移动通信。目前国外已经建立军用通信卫星系统的国家和国际组织有美国、俄罗斯、英国、法国和北约组织。典型的 军用通信卫星有美国的“国防通信卫星”、舰队通信卫星”、军事星”,俄罗斯的“闪电”、“虹”、“地平线”等,英国的“天网”,法国的“电信”和北约的“纳托”等。美国在海湾战争中曾使用11颗不同的通信卫星为战场提供通信服务。通信卫星的发展趋势是:建立卫星间通信链路和向高频段扩展;发射造价低、性能好的低轨道小卫星群;大力发展卫星移动通信和直播电视卫星;军用通信卫星将进一步提高保密性、抗干扰性、灵活性和生存能力。

遥医学(Telemedicine)

  遥医学是把医疗技术与计算机网络技术、卫星通信技术、遥测遥控技术相结合,实现远距离诊断、治疗的一门新兴的医疗科学,在军事和民用医疗领域都将有广阔的应用前景。以往战争表明,战场上因伤阵亡的官兵,许多不是因为伤势本身,而是由于抢救不及时或不得当所致。现代战争的快速推进,使目标较大而又不够灵便的野战医院难以靠近前沿,伤员抢救问题更加突出。遥医学的发展和应用,使远离前沿的野战医院的军医能直接参与战场抢救,实施外科手术,挽救更多伤员的生命。在和平时期,遥医学可用于对医疗条件较差的边防部队的重伤病员提供及时救助。美国陆军最早开展遥医学研究,计划利用计算机技术和卫星通信技术,把野战医院、各专科医疗中心和国防部的医疗保健数据库联系起来,建立陆军的遥医学系统。这个系统主要包括三个分系统:1.远距离临床通信分系统由一台装有调制解调器和多个软件包的轻便计算机、一个与计算机相连的高清晰度数字式摄像机组成,可以把医疗图象从战场或边远地区传送到医疗中心。医疗中心的专家根据图象和伤病情报告作出诊断,为现场军医提供咨询。2.医疗诊断成象支持分系统这是一种无胶片施射医学设备,它产生的电子图象,质量与胶片图象相当,在遥医学系统网络中可随时存取,供不同地点的医疗单位使用。3.电视电话会议分系统通过卫星电视,使在不同地点的医疗专家可以对伤病员进行会诊,讲座治疗方案。

分布式能源(distributed energy sources)

  所谓“分布式能源”(distributed energy sources)是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电冷(植)联产为主,其他中央能源供应系统为辅,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用,并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,争取实现适度排放的目标;在管理体系上,依托智能信息化技术实现现场无人职守,通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障;各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援,互保能源供应的可靠。分布式能源实现多系统优化,将电力、热力、制冷与蓄能技术结合,实现多系统能源容错,将每一系统的冗余限制在最低状态,利用效率发坏发挥到最大状态,以达到节约资金的目的。

  分布式能源技术的基础科学主要在以下几个方面:

  1、动力与能源转换设备:主要是指一些基于传统技术的完善和新技术的发展。
  2、一次和二次能源相关技术;
  3、智能控制与群控优化技术;
  4、综合系统优化技术;
  5、资源深度利用技术。

  分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向,它具有能源利用效率高,环境负面影响小,提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。

  分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。中国人口众多,自身资源有限,按照目前的能源利用方式,依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”,使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约,而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源,全力提高资源利用效率,扩大资源的综合利用范围,而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。

    分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一,发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要,可缓解环境、电网调峰的压力,能够提高能源利用效率。

  2004年以来,美国和加拿大、英国、澳大利亚、丹麦和瑞典、意大利等国的相继发生的大停电事故,深刻说明传统能源供应形式存在着严重的技术缺陷,随着时代的发展,特别是信息社会的发展,已经不可能继续支撑人类文明的发展进程,必须加快信息时代的新型能源体系的建立,分布式能源是该体系的核心技术。

(摘自中国科技信息网)

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