高中地理第一章行星地球(第四節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu))素材新人教版必修1

1、用心 愛心 專心- 1 -地球的圈層結(jié)構(gòu)一、固體地球的圈層結(jié)構(gòu) 縱波：縱波是通過介質(zhì)的體積變化即擠壓和拉伸傳播的，在固、液、氣態(tài)介質(zhì)中均可傳 播，速度最快。橫波：橫波的震動方向與傳播方向垂直，通過介質(zhì)的形態(tài)變化而實(shí)現(xiàn)，又稱作剪切波， 只在固體中傳播，速度較慢。橫波的振動很強(qiáng)烈，它是引起建筑物破壞的重要原因。人們所 感受到的振動是多種波共同作用的結(jié)果。由于縱波在地球內(nèi)部傳播速度大于橫波，所以地震時(shí)，縱波總是先到達(dá)地表，而橫波總 落后一步。這樣，發(fā)生較大的近震時(shí)，一般人們先感到上下顛簸，過數(shù)秒到十幾秒后才感到 有很強(qiáng)的水平晃動。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榭v波給我們一個(gè)警告，告訴我們造成建筑物破壞 的橫波

2、馬上要到了，快點(diǎn)作出防備。古登堡界面： 19141914 年，美國學(xué)者古登堡( GutenbergGutenberg )發(fā)現(xiàn)地下 29002900 千米處存在地震波 速的間斷面，首先是發(fā)現(xiàn)距震中 11500115001600016000 千米的范圍內(nèi)存在地震波的陰影區(qū)，解釋為存 在地核，其次是傳播速度發(fā)生了明顯的變化，縱波存在一次由 13.613.6 千米/ / 秒突然降低的截面， 而橫波則突然消失了。后證實(shí)這是地核與地幔的分界層。該不連續(xù)面稱為古登堡面。莫霍界面：南斯拉夫地震學(xué)家莫霍洛維契奇 19091909 年研究薩拉布地區(qū)一次地震時(shí)發(fā)現(xiàn)在地下 3333 千米處地震波的波速發(fā)生了明顯的變化

3、，由原來的6 67 7 千米/ /秒突變到 8 8 千米/ /秒，說明組成物質(zhì)明顯不同。持續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，這一界面具有全球性，并經(jīng)證實(shí)是地殼和地幔的分界 線。因此，該不連續(xù)面稱為莫霍面。莫霍面在大陸地區(qū)深度約2020 7070 千米，大洋地區(qū) 7 7 8 8千米。地球并不是均一的整體，通過地震波記錄獲得的地球物理資料揭示固體地球是由不同圈 層構(gòu)成的。由地球的中心至地表可分為地核、 地幔和地殼。地震波是地震震源釋放的能量波。地震波分為面波和體波。記錄地震波的儀器稱為地震儀。面波是那些在外層圍繞地球傳播的 波；體波是那些沿著一定傳播路徑穿過地球內(nèi)部的波。面波的研究結(jié)果提供了大量有關(guān)地球 的資料，但為測

4、定地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們必須把研究工作轉(zhuǎn)到體波方面來。巖石圈是巴雷爾于 19141914 年根據(jù)板塊理論提出的地球圈層概念。巖石圈包括地殼和上地幔 的上部。巖石圈的厚度是變化的，大洋部分在洋中脊的最新部分只有6 68 8 千米，在最老部分則有 100100 千米；大陸巖石圈更厚一些，基本上在100100400400 千米。軟流圈是巴雷爾( Barrell.JosephBarrell.Joseph )與巖石圈同時(shí)提出的地球圈層概念。它位于上地幔 低速層之下至過渡層上部。軟流層溫度較高，但剛性較弱，能夠長期緩慢變形，相對低溫的、 剛性的巖石圈可作為一個(gè)整體漂流在軟流圈之上。地殼是地球最表面的構(gòu)造層，只

5、占地球體積的0.8%0.8%。根據(jù)其性質(zhì)可分大陸地殼和大洋地殼。地殼和地幔之間以莫霍面分界。地幔位于地球金屬地核之上的巨厚的硅酸鹽圈層，是地球最重要的組成部分(占地球體 積的 82%82%)，地幔受到放射性同位素衰變的加熱，引起地幔內(nèi)部的大規(guī)模物質(zhì)對流，通常認(rèn)為 板塊的運(yùn)動是由這一對流驅(qū)動的。地幔與地核的分界面稱為古登堡面。根據(jù)波速在 400400 千米 和 670670 千米深度上存在兩個(gè)明顯的不連續(xù)面，可將地幔分成由淺至深的三個(gè)部分：上地幔、 過渡層和下地幔。地核位于地下 29002900 千米以下。地震地球物理資料表明地核可分為兩個(gè)部分：內(nèi)地核和外 地核。二、水循環(huán)具有極其重要的作用首先

6、，地球各種水體通過蒸發(fā)(或蒸騰) 、水汽輸送、降水、下滲、徑流等一系列過程和 環(huán)節(jié)，把大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈聯(lián)系起來，構(gòu)成一個(gè)龐大的永不停息的大系統(tǒng)。其次，各種水體不斷運(yùn)動、轉(zhuǎn)化，使地球上各種水體不斷更新，維護(hù)全球水的動態(tài)平衡。 陸地水得以更新、補(bǔ)充。再次，水循環(huán)是自然界最基本、最重要的物質(zhì)循環(huán)之一。通過水的攜帶、溶解，促使自 然界物質(zhì)的用心 愛心 專心- 2 -運(yùn)動。對地表吸收的太陽輻射能起著吸收、轉(zhuǎn)化、傳輸和調(diào)節(jié)的作用。從而實(shí)現(xiàn) 了四大圈層之間物質(zhì)的遷移和能量的轉(zhuǎn)換。最后，水循環(huán)不僅影響著全球的氣候和生態(tài)，而且使水成為自然界最富動力作用的因子， 通過物理、化學(xué)作用，不斷塑造著各種地表

7、形態(tài)。如：大氣運(yùn)動輸送水汽，一股使沿海氣候 濕潤，而內(nèi)地干旱少雨；在全球形成兩大多雨帶（熱帶多雨帶、溫帶多雨帶）和兩大少雨帶 （副熱帶少雨帶、極地少雨帶） 。三、生物圈生物圈也叫生態(tài)圈，它是由大氣圈下層、水圈、土壤巖石圈以及活動于其中的生物組成 的地球表面最大的生態(tài)系統(tǒng)。地球在長期演化過程中，形成了大氣圈、水圈、土壤巖石圈等不同的圈層，這三個(gè)相互 重疊重迭、互相滲透、相互作用，形成水中有氣、氣中有水、土中有水有氣的適合生物生存 的環(huán)境。生物依靠三個(gè)圈層提供的物質(zhì)和太陽輻射能量生存發(fā)展，同時(shí)也在發(fā)展過程中，不 斷地改造各圈層的成分和性質(zhì)。地球表面的三個(gè)無生命的物理圈層，只有出現(xiàn)了生物相互進(jìn) 行積

8、極的生命滲透之后，才構(gòu)成生物圈。生物圈范圍究竟有多大？從地球表面向上 2323 千米的高空、向下 1111 千米的深度（太平洋 最深的海槽）都屬于生物圈的范圍。問題研究 月球基地應(yīng)該是什么樣子三維目標(biāo)知識與技能1.1. 在問題研究中初步學(xué)會探究學(xué)習(xí)。2.2. 把前面學(xué)習(xí)的有關(guān)地球上存在生命的條件等知識應(yīng)用到問題研究中，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，鞏 固所學(xué)知識。3.3. 培養(yǎng)學(xué)生通過各種方式進(jìn)行查找、收集、分析資料的能力。過程與方法1.1. 在所學(xué)知識的基礎(chǔ)上大膽設(shè)想和創(chuàng)新，科學(xué)地嘗試規(guī)劃月球基地。2.2. 運(yùn)用探究學(xué)習(xí)的方式加強(qiáng)研究性學(xué)習(xí)課程的實(shí)施。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.1. 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的素養(yǎng)和態(tài)

9、度。2.2. 培養(yǎng)學(xué)生的合作和團(tuán)隊(duì)精神。教學(xué)重點(diǎn)1.1. 探究學(xué)習(xí)方式的初步體驗(yàn)。2.2. 查找、收集、分析資料的能力培養(yǎng)。教學(xué)難點(diǎn)1.1. 探究學(xué)習(xí)方式的初步體驗(yàn)。2.2. 查找、收集、分析資料的能力培養(yǎng)。3.3. 月球基地的整體規(guī)劃。課時(shí)安排 1 1 課時(shí)教學(xué)過程導(dǎo)入新課（放映） 19691969 年 7 7 月美國“阿波羅”計(jì)劃片段。（投影）月球環(huán)形山圖片（圖 1 1）。用心愛心專心-3 -圖 1 1幾千年來，中華民族就流傳著“嫦娥奔月”的美麗神話，19691969 年美國“阿波羅” 1111 號在月球探測中取得最輝煌的成果，先后有 6 6 次 1212 名宇航員踏上月球，并向地面帶回

10、440440 千克的 月巖樣品。科技大國美國、歐洲、中國、日本、加拿大和印度，最近都燃起了對月球的興趣，計(jì)劃 在 1010 年內(nèi)派太空船到月球展開探索，并提出要建立月球基地。20022002年 6 6 月，科羅拉多開采學(xué)院土木工程師蘇姍特就跟歐洲太空總署（ESAESA 旗下的歐洲太空研究及技術(shù)中心（ESTECESTEC 合作，于荷蘭舉辦了第一屆歐洲月球基地設(shè)計(jì)工作坊，由來自1616 個(gè)國家 1313 個(gè)學(xué)系和 4040 名畢業(yè)生，構(gòu)思出他們心目中的月球基地。結(jié)果，工作坊成功“開 發(fā)出”數(shù)個(gè)獨(dú)特的月球基地設(shè)計(jì)，每個(gè)基地都發(fā)揮特有的功能，如開采冰水研究、開發(fā)太陽 能、用水研究、開采氦 3 3等，同

11、時(shí)也顧及在月球居住的社會和心理問題。那么月球基地應(yīng)該是什么樣子呢？下面我們一起來探究這個(gè)問題。推進(jìn)新課師我們首先來了解一下人類已經(jīng)對月球做了哪些探測研究。（投影）就國際上的探月活動來說，從19581958 年至今，美國進(jìn)行了 9 9 次載人月球探測，其中有 6 6 次為載人登月；前蘇聯(lián)、美國、日本和歐洲空間局向月球發(fā)射的無人探測器共計(jì)8787 個(gè)。19691969 年 7 7 月，“阿波羅” 1111 號實(shí)現(xiàn)了人類登月之夢，在月球探測中取得最輝煌的成果。 這一年先后有 1212 名宇航員踏上月球，并向地面帶回440440 千克的月巖樣品。19721972 年美國“阿波羅計(jì)劃”結(jié)束以后，月球探測

12、一時(shí)有所降溫，因?yàn)樘皆禄顒雍馁Y巨大。19901990 年日本發(fā)射了 “飛天”月球探測器，正在研制“月神”月球探測器。19981998 年美國發(fā)射“月球勘探者”探測器，準(zhǔn)備在20042004 年發(fā)射“破冰者”探測器。20032003年 9 9 月 2727 日歐洲第一個(gè)月球探測器“ SMARTSMART 號”在格林尼治時(shí)間順利升空。20042004年 2 2 月我國公布了首次探月計(jì)劃。師再看看今后各國的探月計(jì)劃。（投影文本及圖 2 2）美國：準(zhǔn)備重返月球用心愛心專心-4 -圖 2 2據(jù)美國媒體報(bào)道，雖然許多科學(xué)家擔(dān)心美國重返月球的計(jì)劃耗資太大，影響到其他科研 項(xiàng)目的執(zhí)行，但這些并沒有影響到布什政

13、府重返月球的雄心，美國國會已經(jīng)批準(zhǔn)了美國家航 空航天局的預(yù)算。執(zhí)行重返月球計(jì)劃的第一步驟是尋找合作廠商，本月初，美國家航空航天局已經(jīng)簽出總 價(jià)值約 1010 億美元的 7070 份合同，獲得這些合同的都是美國著名的軍事和科技設(shè)備制造商，如 諾斯羅普格魯曼公司、波音公司等。這些合同項(xiàng)目包括建造一個(gè)機(jī)器人探測者，用于尋找 一個(gè)適宜做月球基地的好地點(diǎn)，建造采掘月球資源的設(shè)備以及著陸器等。美國家航空航天局曾在一份太空探索戰(zhàn)略文件中建議，月球南極可能是最適宜人類駐扎 的目的地。因?yàn)樵虑蚰蠘O地區(qū)有冰凍水存在的跡象。這些冰凍水可用于飲用或分離為氫氣和 氧氣作為燃料。這份文件還提議在20082008 2011

14、2011 年間開展一系列月球無人探索任務(wù)，搜集數(shù)據(jù)并選擇著陸地點(diǎn)。20112011 20152015 年間，美國將為建立永久有人基地作準(zhǔn)備。（投影文本及圖 3 3）圖 3 3NASANASA 設(shè)想研制移動式月球基地美國宇航局（NASANASA 正在積極研究新的月球計(jì)劃，其中包括設(shè)計(jì)未來月球基地的研究工 作，不僅要研究固定式月球基地，而且還要研究移動式的。目前，位于加州的 NASANASA 埃姆斯研究中心已成功研究出一種移動式月球基地的設(shè)計(jì)計(jì)劃。 該中心專家已在 6 6 月底提出移動式月球基地新構(gòu)思，相應(yīng)的計(jì)劃由NASANASA 研究員邁克爾科埃恩博士在新墨西哥州美國物理研究所舉辦的論壇上提出。

15、科埃恩博士指出，移動式月球基地具有一系列優(yōu)點(diǎn)，其中一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，移動式月球 基地不會拴死在月球表面一個(gè)具體點(diǎn)上，借助于移動式月球基地將可以進(jìn)行更廣泛的研究， 同時(shí)建造移動式月球基地的費(fèi)用也不會太高?？瓢６鞑┦颗u了傳統(tǒng)的月球基地模型，為了確保長期考察隊(duì)的安全，必須至少派3 3 部車輛運(yùn)送他們。這樣，建造移動式月球基地要簡單得多。除此之外，移動式月球基地可以協(xié) 同工作，連接成特殊的“列車”，然后再分散進(jìn)入各自的研究區(qū)域。不過，研究月球移動式基地的設(shè)想暫時(shí)還處于起始階段，到真正實(shí)施時(shí)也許會與現(xiàn)在討論的方案完全不同。（投影文本及圖 4 4）用心愛心專心-5 -圖 4 4俄羅斯：要建造月球基地在美國

16、大張旗鼓準(zhǔn)備重返月球的同時(shí)，俄羅斯也準(zhǔn)備實(shí)施相似的計(jì)劃。早在20022002 年，俄羅斯航空航天局領(lǐng)導(dǎo)人就曾宣布，俄羅斯在一系列月球項(xiàng)目方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。許多專家 也多次強(qiáng)調(diào)，俄羅斯可在近期實(shí)現(xiàn)月球飛行。在美國公布重返月球計(jì)劃后，俄羅斯航空航天局副局長莫伊謝耶夫2222 日宣布，俄羅斯將會在 20202020 20252025 年間在月球上建成一個(gè)自動化基地。莫伊謝耶夫當(dāng)天在華盛頓參加美國航空 航天局組織的國際空間站項(xiàng)目問題研討會上宣布，俄羅斯不排除近期在月球建設(shè)基地的可能 性。莫伊謝耶夫還告知其他國家的官員關(guān)于俄羅斯國際空間站的計(jì)劃，包括旨在探索太陽系 的先進(jìn)研究，以及自動化航天器的應(yīng)用。

17、（投影文本及圖 5 5）圖 5 5歐洲版“嫦娥工程”：（圖為歐洲首顆月球探測器智慧一號）“SMART-1SMART-1 號”月球探測器于 20032003 年 9 9 月發(fā)射升空，它是歐洲航天局名為“高級技術(shù)研 究小規(guī)模任務(wù)”的系列低成本探測計(jì)劃的第一步，該計(jì)劃擔(dān)負(fù)著為日后重大研究項(xiàng)目進(jìn)行前 期技術(shù)考察的任務(wù)?！?SMART-1SMART-1 號”擁有一套全新設(shè)計(jì)的動力推進(jìn)系統(tǒng)：一種高效能離子驅(qū)動系統(tǒng)。在整個(gè)系 統(tǒng)中，由太陽能電池板產(chǎn)生電力，以此使得氙氣燃料加熱后電離化，產(chǎn)生的離子由探測器后 部噴射出來，以此推動探測器向前飛行。據(jù)悉，整套系統(tǒng)比傳統(tǒng)的火箭推進(jìn)系統(tǒng)效率高出1010倍。為建月球基地

18、選址歐洲航天局表示，此次“SMART-1SMART-1 號”主要探測活動之一，是詳細(xì)考察月球上一座名為“恒久光明之巔”的山峰。這座月球山峰山頂上由于能常年沐浴到太陽光照 射，其溫度在適宜人類活動的-20-20 C左右，是人類建造月球基地的理想位置。同時(shí)由于其常年能接受到太陽能輻射，可以滿足宇航員工作生活上對能源供給的要求，據(jù)初步估計(jì)在其附 近環(huán)形山地帶也許還有大量可供使用的水存在。作為“ SMART-1SMART-1 號”探測器上 X X 射線分光設(shè)備的主要負(fù)責(zé)人，來自英國牛津郡的拉塞弗德阿 普爾頓實(shí)驗(yàn)室的曼紐爾格藍(lán)迪博士稱： “月球上的南極地區(qū)很可能是建立人類月球基地的理 想選址地區(qū)。”繞月

19、追尋月球身世按照整個(gè)探測計(jì)劃，從 20052005 年 1 1 月開始，“SMART-1SMART-1 號”在環(huán)繞月球的軌道飛行中逐步測 繪出月球表面等高線輪廓圖、繪制月球上各種礦物質(zhì)分布圖，并進(jìn)一步探索月球表面地層的 進(jìn)化線索。其中最主要的任務(wù)，就是詳細(xì)研究月球南極的“埃特肯盆地”區(qū)域?！鞍Ｌ乜吓璧亍睂挾冉咏?25002500 千米，深度更達(dá)到 1313 千米，是迄今為止太陽系內(nèi)已知最大的沖擊隕石坑。據(jù)稱， 埃特肯盆地幾乎深達(dá)月球地幔內(nèi)部，可以使科學(xué)家看清月球的內(nèi)部構(gòu)造，進(jìn)一步了解到月球 的過去。（投影文本及圖 6 6）用心愛心專心-6 -圖 6 6日本：日本于 19701970 年發(fā)射了第

20、一顆人造衛(wèi)星，此后的很長一段時(shí)間內(nèi)，日本都處于國際 航天業(yè)的前列，19961996 年，當(dāng)日本拿到為美國休斯公司發(fā)射3030 顆衛(wèi)星的合同時(shí)，日本更是意氣飛揚(yáng)，認(rèn)為是本國 HzHz 火箭計(jì)劃的巨大成功。但不幸的事接踵而來，HzHz 火箭接連 4 4 次發(fā)射失敗，致使合同幾乎全部被迫取消，雖然此后 HAHA 火箭也有連續(xù)兩次發(fā)射成功的成績，但是日本火箭的信譽(yù)已經(jīng)喪失殆盡。早在 1313 年前，日本就開始了研發(fā)“月神A A”號的工作，并計(jì)劃于 19951995 年讓其搭載 M M 火箭從位于日本鹿兒島縣的內(nèi)之浦宇宙空間觀測所發(fā)射升空。但是，受M M 的開發(fā)延遲等因素影響，探月衛(wèi)星的發(fā)射一推再推，如

21、今已經(jīng)是第7 7 次推遲了。日本宇宙機(jī)構(gòu)在去年發(fā)射“希望”號火星探測衛(wèi)星失敗后，決定對探月衛(wèi)星“月神A A”號進(jìn)行全面檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仍有不少問題。據(jù)悉，宇宙開發(fā)委員會下個(gè)月將對該衛(wèi)星進(jìn)行重新評估，不排除終止探月衛(wèi)星計(jì)劃的可能。發(fā)展探月十余年永久基地是目標(biāo)。在上世紀(jì)六七十年代的探月熱潮之后，9090 年代又掀起第二次高潮，當(dāng)時(shí)拉開新一輪探月序幕的正是日本。19901990 年 1 1 月 2424 日，日本用 M35-2M35-2 型火箭成功發(fā)射了一顆“繆斯A A”號科學(xué)衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星進(jìn)入太空后更名為“飛天”號。這是日本第一次發(fā)射接近月球的科學(xué)衛(wèi)星，使日本成為繼 美蘇之后，世界上第三個(gè)探測月球的

22、國家。19961996 年，日本提出了建造永久月球基地的計(jì)劃，預(yù)計(jì)投資260260 多億美元，在之后的 3030 年之內(nèi)建成月球基地，包括居住、氧和能源生產(chǎn)廠以及月球天文臺等。將月球軟著陸和自主漫 游車技術(shù)作為核心技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，計(jì)劃20052005 年將漫游車送上月球。現(xiàn)在看來，這個(gè)愿望未能實(shí)現(xiàn)。正在就日本幾十年后的宇宙開發(fā)長遠(yuǎn)規(guī)劃進(jìn)行研究的日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)完成了 一份中期匯總方案，其核心內(nèi)容是在月球表面建立無人太空基地，以及在比月球更遠(yuǎn)的地 方建立“深層空間站”等。方案中包括了利用機(jī)器人技術(shù)在月球表面建設(shè)無人基地，在不受大氣影響的環(huán)境下進(jìn)行 天體觀測，以及為載人太空活動積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)等

23、內(nèi)容。此外，還計(jì)劃用 3030 到 5050 年的時(shí)間，在離地球大約150150 萬千米處太陽和地球的重力保持平衡的特殊穩(wěn)定空間內(nèi)，懸浮一個(gè)無人的太空基地，以此構(gòu)筑“深層空間站”。該空間站將可以用來設(shè)置望遠(yuǎn)鏡觀測宇宙，或是作為探測火星和木星等行星時(shí)的中轉(zhuǎn)站。加拿大： 1010 年內(nèi)登月奔火星擬與印度共探月加拿大航天局局長加內(nèi)奧表示， 加拿大有能力在今后 1010 年內(nèi)登上月球或火星。 他還透露， 加拿大已經(jīng)開始與印度進(jìn)行月球探測方面的合作。加內(nèi)奧在加拿大蒙特利爾的一次新聞發(fā)布會上說，如果有充分的經(jīng)費(fèi)保證，依加拿大現(xiàn) 有的技術(shù)能力，加拿大完全可以在今后 1010 年內(nèi)登上月球或者火星。加內(nèi)奧指出

24、，加拿大已經(jīng)開始與印度進(jìn)行月球探測方面的合作。他表示，在去年 3 3 月與 印度方面進(jìn)行會談時(shí)，印度提出雙方的合作可以先放下登月計(jì)劃，而從發(fā)射月球軌道探測器 開始。加拿大目前正在研究在印度的衛(wèi)星上安裝儀器的可行性。印度：已準(zhǔn)備好參與登月用心 愛心 專心- 7 -據(jù)印度報(bào)業(yè)托拉斯報(bào)道，印度空間研究組織（ISROISRO）主席奈爾在印度南部城市班加羅爾表示，印度希望參與美國“新登月計(jì)劃”的實(shí)施，并已為此作好了準(zhǔn)備。奈爾對記者說，印度空間研究組織對布什講話進(jìn)行了認(rèn)真研究，認(rèn)為與美國在航天技術(shù) 領(lǐng)域進(jìn)行合作有利于印度空間技術(shù)的發(fā)展，也將大大推動印度自身的“登月計(jì)劃”的實(shí)施。奈爾表示，印度將在 2007

25、2007 年或 20082008 年用自行研制的運(yùn)載火箭“ PSLVPSLV 將重達(dá) 530530 千克 的無人駕駛飛船“月旅 1 1 號”送入月球軌道。此外，印度還計(jì)劃發(fā)射一艘低空極地飛船，以 探測地球上的各種自然資源。據(jù)悉，印度空間研究組織官員將在班加羅爾與美國國家宇航局官員就兩國在航天領(lǐng)域進(jìn) 行合作事宜繼續(xù)進(jìn)行磋商。中國：早在 19781978 年，美國總統(tǒng)安全事務(wù)顧問布熱津斯基就送給中國政府 1 1 克月球樣品， 中科院就曾組織全國力量對 0.50.5 克月球樣品進(jìn)行了初步研究，同時(shí)還利用月球隕石和其他途 徑開展了相應(yīng)研究。隨著我國科技的發(fā)展和我國國力的增強(qiáng)，“嫦娥奔月”將這一神話變?yōu)?/p>

26、現(xiàn)實(shí)的日子已經(jīng)為 期不遠(yuǎn)了。20042004 年 1 1 月，國務(wù)院正式批準(zhǔn)繞月工程立項(xiàng)后，經(jīng)繞月探測工程領(lǐng)導(dǎo)小組研究決 定將我國的探月工程命名為 “嫦娥工程” 。我國第一顆繞月衛(wèi)星命名為 “嫦娥一號” ，要在 20072007 年打出去。根據(jù)繞月探測工程研制總要求， 月球探測衛(wèi)星系統(tǒng)由衛(wèi)星平臺與有效載荷兩部分組成。在“東方紅”3 3 號衛(wèi)星平臺及其他衛(wèi)星成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制月球探測衛(wèi)星平臺。衛(wèi)星選用 的有效載荷有：CCDCCD 立體相機(jī)、激光高度計(jì)、成像光譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器、 太陽風(fēng)粒子探測器等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，月球探測衛(wèi)星重量為23502350 千克，有效載荷總重量 13

27、0130千克，在軌運(yùn)行壽命為 1 1 年。按照計(jì)劃，運(yùn)載火箭系統(tǒng)選用“長征” 3 3 號甲作為月球探測衛(wèi)星的運(yùn)載火箭。發(fā)射場系統(tǒng) 選用西昌衛(wèi)星發(fā)射中心作為發(fā)射場，并進(jìn)行必要的適應(yīng)性改造，以完成月球探測衛(wèi)星發(fā)射任 務(wù)。我國科學(xué)家已為在月球上建設(shè)科研基地作準(zhǔn)備，將著重針對在月球上建立天文觀測基地、 對地球觀測基地、深空探測基地、新材料研制與生產(chǎn)基地、人居基地等不同需要，提出并研 究相關(guān)的科學(xué)技術(shù)課題。一個(gè)完整的月面基地包括用于人居生活、工業(yè)加工、農(nóng)業(yè)栽培、觀 測研究，甚至旅游觀光等內(nèi)容。師（課前布置全體學(xué)生完成第一框的任務(wù)：分組收集資料，了解月球表面的自然狀況） 這么多的國家對月球基地的建設(shè)感興趣

28、。月球基地可以通過開發(fā)月球資源來滿足生存和 發(fā)展的需要，那么建立月球基地需要滿足哪些條件呢？我們可以按照以下思路展開研究。用心愛心專心-8 -生（課前整理資料，初步分析資料）師大家收集并分析了很多資料，請你借鑒地球上有生命存在的條件來分析，月球需要哪 些條件才能滿足人類生存。請大家思考：月球上已經(jīng)有哪些滿足人類生存的基本條件？生月球上適合人類生存的條件有：引力，極地可能有冰、礦產(chǎn)資源等。師很好。請大家再思考一個(gè)問題，如果在月球上生活，人類還需要創(chuàng)造哪些生存條件？ 生月球尚不具備、需要人類自己解決的條件是：適合人類呼吸的大氣、適宜的溫度條件、 可以飲用的液態(tài)水、防御宇宙輻射的措施等。（投影圖片）

29、“生物圈” 2 2 號師答得不錯(cuò)。再看資料“生物圈”2 2 號和月球基地有哪些相同之處和不同之處？生都是人工建造的全封閉的模擬地球的生態(tài)環(huán)境。但“生物圈”2 2 號是建立在地球上，而月球基地建立在表面引力只有地球 1/61/6 近乎真空的月球，“生物圈” 2 2 號失敗了人還可以重新 回到地球的自然環(huán)境，但月球基地一旦失敗，人就不容易轉(zhuǎn)移到地球上。師答得很好。我們可以從“生物圈”2 2 號實(shí)驗(yàn)中獲取哪些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)？生（1 1）模擬的生態(tài)系統(tǒng)畢竟不是自然的生態(tài)系統(tǒng)，其中的生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)組成部分簡單、生物種類少、食物鏈的復(fù)雜程度比農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)差，需要人為調(diào)節(jié)而不是自然調(diào)節(jié)。（2 2 ）種植綠色植物制

30、造氧氣但不能過多，否則二氧化碳和肥力不足；動物飼養(yǎng)不能太多，否則氧氣 消耗會增加；科學(xué)家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數(shù)量平衡，創(chuàng)造適合生命生存的環(huán) 境。（3 3）大氣成分發(fā)生變化，內(nèi)部氣候沒有調(diào)節(jié)好，糧食歉收，生態(tài)平衡被破壞等導(dǎo)致實(shí)驗(yàn) 失敗。（4 4）日本的“迷你地球”與 2 20 0世紀(jì) 9090 年代初期美國大力宣傳的“生物圈”2 2 號計(jì)劃性質(zhì)相同。氧氣未能順利循環(huán)正是導(dǎo)致“生物圈”2 2 號失敗的重要原因。由于土壤中的碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建“生物圈”2 2 號用的混凝土中的鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，導(dǎo)致其中氧氣含量從 21%21%降到了 14%14%到后期，“生物圈”

31、 2 2 號中的植物幾乎滅絕，必須注入氧 氣才能維持人員生存?！懊阅愕厍颉睕]有使用土壤和依賴微生物，而是使用機(jī)器來人工分解和 處理廢料。這個(gè)人工支持部分占據(jù)了整個(gè)場地的1/41/4。支持系統(tǒng)的中心部分是復(fù)原氧氣的處理機(jī)，使用高溫和電解水的辦法從二氧化碳中重新獲得氧氣。師很好。“生物圈” 2 2 號實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o你帶來哪些啟示？生“生物圈” 2 2 號實(shí)驗(yàn)說明人類建立起一個(gè)獨(dú)立的人造生態(tài)系統(tǒng)是有可能的，這就為在月 球上建立一個(gè)類似的人造生態(tài)系統(tǒng)提供了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。但實(shí)驗(yàn)失敗則說明人類目前的科學(xué)與 技術(shù)水平還有待提高。自然界不同于人工控制系統(tǒng)，大而全的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了顧此失彼?！吧锶Α?2 2 號內(nèi)的土壤均來

32、自一個(gè)地方，不像地球那樣不同地帶有不同的土壤類型。模擬的各類生態(tài)系統(tǒng)的空間分布 格局及大小比例不合理。地球上生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物間關(guān)系很復(fù)雜，目前人類還未全面了解生 物間的協(xié)調(diào)性。它最重要的啟示在于：我們?nèi)祟惸壳皩Φ厍虻牧私膺€是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，目前最好的辦法還是保護(hù)和利用好地球，進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。師同學(xué)們思考得很深刻。下面看資料：月球資源，考慮兩個(gè)問題：月球上具有哪些人類 可以利用的收集蜒料，r解71坤衷面的 口糅狀況_.具需哪些基舟的匸二!.命厲除睪件收卑擁料.了解丸類目肺在心物耕究頷域的豉就匚二分析人婁町以丿F塩膳弐門球資源慄討哪斗月肆資am i-&月球

33、基地分析丿肉熹地的乩本功曉，縊制莊地枸恕圖用心 愛心 專心- 9 -資源？哪些月球資源可用于發(fā)展月球基地？生可以利用的資源包括月球上的空間資源、礦產(chǎn)資源、太陽能資源等。（1 1）空間資源。月球是人類研究宇宙和地球本身的最佳平臺?？茖W(xué)家認(rèn)為，月球表面刻 有能夠追溯到數(shù)十億年前被彗星和小行星碰撞的痕跡，而在地球上這種記載已被大氣層所化 解。這種記錄是人類的寶貴財(cái)富。通過對月面上沒有人為改造和破壞的某些本來面目研究月 球，有助于了解地球的遠(yuǎn)古狀態(tài)、太陽系乃至整個(gè)宇宙的起源和演變，了解月球的成因、演 變和構(gòu)造等諸方面的信息，有助于搞清空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系，可以極大地豐 富人們對地球、太陽系

34、以及整個(gè)宇宙起源和演變及其特性的認(rèn)識，從中尋求有關(guān)地球上生命 起源和進(jìn)化的線索。用月球作基地，進(jìn)行深空探測活動。月球的引力只有地球的 1/61/6 ，航天器從月球上起飛， 可大大節(jié)省能源。寂靜的月球環(huán)境，是進(jìn)行空間天文學(xué)研究得天獨(dú)厚的場所。月球表面的地質(zhì)構(gòu)造極其穩(wěn) 定，月球直接承受太陽的輻射，沒有大氣層對光線和電波的吸收、散射和折射等干擾，沒有 塵埃污染，沒有磁場，月球的背面沒有人造光源和射電的干擾，地震很微小。月球有漫長的 黑夜，夜間溫度極低。這種環(huán)境為建造高精度天文觀測臺提供了理想的場所。在那里架設(shè)望 遠(yuǎn)鏡可以進(jìn)行全波段的天文觀測，獲得地面觀測系統(tǒng)所無法得到的信息?？傊?，月球可以作 為對太

35、陽系、恒星系和銀河系中的其他星體進(jìn)行天文觀測和研究的“風(fēng)水寶地” ，是進(jìn)行天文 物理學(xué)、重量波物理學(xué)、中微子物理學(xué)、生物科學(xué)和高能物理等觀測和實(shí)驗(yàn)的理想場所。同時(shí)，利用月球具有高真空、低重力的特殊環(huán)境，既能生產(chǎn)特殊強(qiáng)度、塑性性能優(yōu)良的 合金和鋼材，還能生產(chǎn)諸如超高純金屬、單晶硅、光衰減率低的光導(dǎo)纖維和高純度藥品等。（2 2）月球并非不毛之地，而是一片未開墾的寶地。月球具有豐富的物質(zhì)資源。據(jù)探測， 月巖中含有地殼中的全部物質(zhì)元素，約有 6060 種礦藏。地球上常見的 1717 種元素，在月球上都 可以找到。在月球巖土中，具有豐富的氧、鐵、鎂、鈣、硅、鈦、鈉、鉀、錳等物質(zhì)。月球 表面平均有 101

36、0 厘米厚的沙土，共含有 8000080000 億噸鐵。月球研究者認(rèn)為，如果不把碳?xì)浠衔?計(jì)算在內(nèi)，月球上的物質(zhì)能為人類制造出90%90%的所需物品。月球上有豐富的能源。月球表面覆蓋著一層巖屑、粉塵、角礫巖和沖擊玻璃組成的細(xì)小顆粒狀物質(zhì)。這層物質(zhì)中富含由太陽風(fēng) 粒子積累所形成的氣體，如氦、氖、氮等。這些氣體在加熱到700700 C時(shí)，就可以全部釋放出來。尤其是月球上的氦 -3-3 ，是地球上所沒有的核聚變反應(yīng)的高效燃料，在月壤中的資源總量 可以達(dá)到 100100萬500500 萬噸。 3030 噸這樣的塵埃，經(jīng)熱核反應(yīng)產(chǎn)生的能源，可相當(dāng)于美國一年 生產(chǎn)能源的總和，如果每年從月球上開采1500

37、1500 噸氦-3-3 ，就能滿足世界范圍內(nèi)能源的需要。利用氦-3-3 進(jìn)行熱核反應(yīng)，產(chǎn)生的放射性最低，具有經(jīng)濟(jì)、安全兩大優(yōu)點(diǎn)。另據(jù)計(jì)算，從月球中 每提煉出 1 1噸氦-3-3，還可以獲得 63006300 噸氫氣、 700700 噸氮?dú)夂?16001600 噸含碳?xì)怏w。所以，通過采 取一定的技術(shù)，來獲得這些氣體，對于人類找到新的能源和維護(hù)永久性月球基地十分重要。月巖土壤中氧占 40%40%，可以就地生產(chǎn)推進(jìn)劑和作為受控生態(tài)環(huán)境和生命保障系統(tǒng)的氧氣來 源。硅占20%20%，可以為航天器制作太陽電池陣，其他金屬可以為航天器制作各種部件設(shè)備。還 可以用月球作中轉(zhuǎn)站，為過往的航天器進(jìn)行檢修和補(bǔ)充燃料

38、。（3 3）太陽能資源。由于月球表面幾乎沒有大氣，太陽輻射可以長驅(qū)直入。計(jì)算表明，每年到 達(dá)月球范圍內(nèi)的太陽光輻射能量大約為 1212 萬億千瓦，相當(dāng)于目前地球上一年消耗的各種能源 所產(chǎn)生的總能量的 2.52.5萬倍。按太陽能能量密度為 1.3531.353 千瓦 / /平方米計(jì)算，假設(shè)在月球上使 用目前光電轉(zhuǎn)化率為 2020的太陽能發(fā)電裝置，則每平方米太陽能電池每小時(shí)可發(fā)電2.72.7 千瓦時(shí)，若采用 10001000 平方米的電池，則每小時(shí)可產(chǎn)生27002700 千瓦時(shí)的電能。由于月球自轉(zhuǎn)周期恰好與其繞地球公轉(zhuǎn)周期的時(shí)間相等，所以月球的白天是1414 天半，晚上也是 1414 天半，一天相

39、當(dāng)于地球一個(gè)月的長度，這樣它就可以獲得更多的太陽能?？茖W(xué)家認(rèn) 為，如果在月球表面建立全球性的并聯(lián)式太陽能發(fā)電廠，就可以獲得極其豐富而穩(wěn)定的太陽 能，這不但解決了未來月球基地的能源供應(yīng)問題，而且隨著人類空間轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)和地面接 收技術(shù)的發(fā)展與完善，還可以用微波傳用心 愛心 專心- 10 -輸太陽能，為地球提供源源不斷的能源。月球上的空間資源、礦產(chǎn)資源、太陽能資源等都可用于發(fā)展月球基地 師非常好。要想在月球上建成永久性空間站，必須達(dá)到哪幾個(gè)基本要求呢？ 生（ 1 1）那里要有生產(chǎn)太陽能所需要的充足陽光，能使空間站獲取足夠多的能源，以維持 空間站的運(yùn)行。（2 2）那里十分靠近一個(gè)很可能儲存著豐富的冰

40、的永久性陰影區(qū)，便于空間站人員獲取水。這 樣一個(gè)初步的月球生存體系就建立了，空間站的基礎(chǔ)也就有了。（3 3）能夠進(jìn)行有效準(zhǔn)確的空間天氣預(yù)報(bào)。從太陽拋出的氫原子核和電子組成的等離子流，就 是所謂的太陽風(fēng)。太陽風(fēng)的等離子流，由于地球磁場的屏障作用而對地球影響甚微，但是月 球屏障作用弱， 在月球空間站戶外活動的空間站工作者卻要經(jīng)受高能粒子 “雨”和等離子 “風(fēng)” 以及磁爆的襲擊。地球上每平方厘米的面積上有 1 1 千克的大氣，保護(hù)我們免遭宇宙射線的侵襲。然而，如 果我們來到宇宙空間，便失去了大氣這個(gè)保護(hù)傘。在這樣殘酷的宇宙氣象環(huán)境中，要想積極 地、安全地從事月球開發(fā)工作，就必須很好地了解和預(yù)測月球環(huán)

41、境的變化情況。在月球南極有一些區(qū)域接近于在太陽永久照射之下。以英國探險(xiǎn)家沙克爾頓命名的一座 環(huán)形山的邊緣，是一個(gè)優(yōu)選地區(qū)，因?yàn)樗?0%80%的時(shí)間處于陽光的照射之下，基本符合上述第一個(gè)條件。在沙克爾頓環(huán)形山的內(nèi)部，是一個(gè)永久性陰影區(qū)，有可能儲存冰。該地區(qū)又符合上述第 二個(gè)條件。在這座環(huán)形山的邊緣地區(qū)建立空間站，可以把生產(chǎn)電力的太陽能發(fā)電站架設(shè)在陽光充足 的地方，并通過電纜或微波將電力傳輸?shù)娇臻g站去；同時(shí)，該空間站還能到環(huán)形山內(nèi)部的陰 影區(qū)采集冰塊，從而獲得必需的水源。由于月球的引力只有地球的 1/61/6 ，在那里發(fā)射太空探測火箭， 所消耗的燃料將比從地球上 發(fā)射少得多；再加上月球上有豐富的

42、核燃料，因此，月球還是優(yōu)良的航天發(fā)射基地。師很好。我們再來了解美國溫德爾門德爾的月球基地計(jì)劃。希望對你們能有一定的啟發(fā)。（投影文本）2020 世紀(jì) 9090 年代初，美國休斯敦航天中心負(fù)責(zé)人溫德爾門德爾向白宮提出建設(shè)月球基地的設(shè)想，認(rèn)為建立一個(gè)月球基地對支持在太空進(jìn)一步大規(guī)模的開發(fā)是極其重要的。白宮批準(zhǔn) 了溫德爾門德爾建設(shè)月球基地的設(shè)想，并命名為門德爾計(jì)劃。門德爾計(jì)劃的第一階段從 19971997 年開始， 先發(fā)射人造衛(wèi)星， 為基地的最佳地點(diǎn)作勘測。 第 二階段從 20052005年開始，為施工階段，將向月球運(yùn)送起重挖掘等基建機(jī)械，并用微波對地基進(jìn) 行硬化處理。第三階段為構(gòu)件組裝，采用 212

43、1 根直徑 6 6 米，長 1818 米的巨型管道，組成 3 3 個(gè)等 邊六角形， 六角形中用高壓充氣建立1818 米高的巨大圓艙， 人員設(shè)備皆可容納在管道或圓艙中。 第四階段開采利用月巖中氧、鋁、鐵、鈦、硅等資源，制取生活用氧及擴(kuò)建月球基地所需的 金屬、玻璃等原材料?？茖W(xué)應(yīng)用國際公司根據(jù)門德爾計(jì)劃第四階段作了相應(yīng)的研究，其結(jié)果是令人樂觀的：一 座重量為 1 1噸的小型試驗(yàn)型化工廠，在 1 1 年中可把 1010 噸以上的月巖加工成氧、金屬和玻璃。門德爾的整個(gè)計(jì)劃需耗資上千億美元，人類必須不間斷地努力100100 年才能完成。課堂小結(jié)可見，建設(shè)月球基地是非常不容易的事。但月球環(huán)境引力小、真空、

44、無菌、磁場小、溫差大、晝夜交替周期長，加上地質(zhì)條件特殊、具備地球原材料資源等特點(diǎn)，月球基地有望成為人類在地球外星體上建立的第一個(gè)活動場所。預(yù)計(jì)在未來2020 年內(nèi)人類將重返月球，利用空間航天基地進(jìn)行地月軌道運(yùn)輸船的組裝維護(hù)，最終建成月球基地。板書設(shè)計(jì)分析月球吐地應(yīng)具備哪些基本的宅侖探障麋件收集賽料，了解人 類【I I前在牛一物團(tuán)硏究領(lǐng)域的成就收集蠹料*r r匚二分析月球荃地的用心愛心專心-11 -解月球表面的基弗功能,繪制|自然狀況1 1分析人婁可以開 發(fā)哪也月球資源探討哪吃1 1球資 源可用于發(fā)展月 球基地堆地構(gòu)想圏備課資料一、國際載人航天主要向5 5 個(gè)方向發(fā)展第一，國際空間站。19981

45、998 年 1111 月開始的以美、俄、日和歐洲國家為主的1616 國參與的國際空間站組建工作目前進(jìn)展基本順利，預(yù)計(jì)于20072007 年建成。第二，天基航天。地球同步軌道具有的獨(dú)特性質(zhì)決定了利用這一類軌道的衛(wèi)星對人類服 務(wù)將提供最有效的應(yīng)用。新的思路是，將大型空間站發(fā)展成為空間航天基地，在空間組裝大 型衛(wèi)星，然后使用軌道機(jī)動飛行器將衛(wèi)星送至地球同步軌道。第三，月球基地。月球環(huán)境引力小、真空、無菌、磁場小、溫差大、晝夜交替周期長， 加上地質(zhì)條件特殊、具備地球原材料資源等特點(diǎn)，月球基地有望成為人類在地球外星體上建 立的第一個(gè)活動場所。預(yù)計(jì)在未來2020 年內(nèi)人類將重返月球，利用空間航天基地進(jìn)行地

46、月軌道運(yùn)輸船的組裝維護(hù)，最終建成月球基地。第四，載人火星登陸。自 2020 世紀(jì) 6060 年代人類就開始了載人火星飛行的研究工作。美國 和俄羅斯等國家已達(dá)成聯(lián)合進(jìn)行火星探測的協(xié)議，并制定了載人火星飛行計(jì)劃，目標(biāo)是今后 3030 年左右實(shí)現(xiàn)載人火星登陸。第五，太空旅游。20012001 年 4 4 月 2828 日，6161 歲的美國人蒂托飛往國際空間站，成為第一位 太空旅游者。未來 2020 年內(nèi)，會有更多的人以旅游者的身份進(jìn)入太空，太空旅游最終將成為一 項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。二、月球基地最佳位置已經(jīng)選定科學(xué)家對月球神秘的兩極區(qū)域進(jìn)行的迄今最詳細(xì)的分析，為人類將來在月球上建立活動 基地找到了最適宜的位置。

47、這個(gè)位于以英國探險(xiǎn)家沙克爾頓命名的一座環(huán)形山邊緣的位置符合建立月球活動基地的 兩個(gè)基本要求：那里有生產(chǎn)太陽能所需的充足陽光；而且其位置非?？拷粋€(gè)很可能儲存著 深凍冰的永久性陰影區(qū)。冰不僅可以滿足月球定居者的飲用水需要，還可以為太空飛船生產(chǎn)燃料。月球勘探者飛 船一年多以前發(fā)現(xiàn)月球的南北兩極有冰。這是一項(xiàng)重要的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)制定 了向月球移民的計(jì)劃。月球勘探者飛船還無法確定冰的確切位置。在過去四個(gè)星期中它降低了飛行軌道，以便 進(jìn)行更精確的觀測。關(guān)于月球上存在冰的確切位置的最新信息是根據(jù)前一次月球探測活動一一即根據(jù)克萊門 坦探測飛船19941994 年對月球進(jìn)行歷時(shí) 7171 天非常成

48、功的探測過程一一收集的數(shù)據(jù)得出的。1.1.永遠(yuǎn)的白天克萊門坦探測飛船在兩個(gè)月球日的時(shí)間里每隔1010 個(gè)小時(shí)對月球南極拍照。歐洲航天局的本伯西博士利用這些數(shù)據(jù)繪制了月面圖，用以顯示月球表面某一點(diǎn)在一個(gè)月球日受到陽光 照射的時(shí)間。從伯西繪制的月面圖上可以看出，月球南極有一些區(qū)域接近于在太陽的永久照射之下。 沙克爾頓環(huán)形山的邊緣是一個(gè)特別令人感興趣的區(qū)域， 因?yàn)樗?80%80%的時(shí)間處于陽光的照射之 下。距離這個(gè)區(qū)域只有 1010 千米的位置還有兩個(gè)區(qū)域， 總共有 98%98%的時(shí)間處于陽光的照射之下。 距離此處不遠(yuǎn)的環(huán)形山內(nèi)部是一些永久性陰影區(qū)，那里儲存的冰因?yàn)闆]有受到陽光的照射而 不會融化。

49、2.2. 電力輸送網(wǎng)這里是建立第一個(gè)月球基地的理想?yún)^(qū)域?？梢园焉a(chǎn)電力的太陽能陣列放置在陽光充足 的區(qū)域，并通過微波或電纜與之相連。 這樣， 位于沙克爾頓環(huán)形山邊緣的區(qū)域就可以得到近 乎源源不斷的太陽能供應(yīng)，而且能夠很容易獲取月球儲存的冰資源。月球的北極比南極較為 平坦，但是初步估計(jì)結(jié)果顯示，那里有面積達(dá) 1.31.3 萬平方千米的永久性陰影區(qū)?？巳R門坦飛船是沿著月球的極地軌道飛行的，因而獲得了月球兩極的第一批數(shù)字圖像。 在它之前的阿波羅飛船則是環(huán)繞月球的赤道飛行，以便于宇航員在發(fā)生緊急情況的時(shí)候比較 容易返回地球。用心 愛心 專心- 12 -3.3. 月球探測的漫長歷程 自月球勘探者飛船去年

50、早些時(shí)候在月球兩極區(qū)域的表層下面發(fā)現(xiàn)有冰以后，月球再次成 為人們感興趣的目標(biāo)。許多科學(xué)家在規(guī)劃月球探測活動。美國航天局計(jì)劃繼月球勘探者之后繼續(xù)開展月球探測； 日本科學(xué)家已提出發(fā)射無人駕駛月球著陸器的方案。歐洲科學(xué)家正在設(shè)計(jì)一顆造價(jià)低廉的用 于月球研究的小型衛(wèi)星。這顆于 20012001 年發(fā)射的月球研究衛(wèi)星由專門從事小型衛(wèi)星設(shè)計(jì)的薩里 衛(wèi)星技術(shù)公司與瑞典科學(xué)家共同承擔(dān)。制造小型月球研究衛(wèi)星的初步設(shè)想始于 19961996 年。那一年，歐洲 1515 個(gè)國家的 5252 名學(xué)生舉 行了一次題為“月球探測”的科學(xué)研討會。盡管歷次月球探測活動都是以科學(xué)技術(shù)為重點(diǎn)， 但是小型月球研究衛(wèi)星的主要作用是開

51、展教育活動。三、月球基地計(jì)劃2020 世紀(jì) 9090 年代初，美國休斯敦航天中心負(fù)責(zé)人溫德爾 門德爾向白宮提出建設(shè)月球基地 的設(shè)想，認(rèn)為建立一個(gè)月球基地對支持在太空進(jìn)一步大規(guī)模的開發(fā)是極其重要的。白宮批準(zhǔn) 了溫德爾門德爾建設(shè)月球基地的設(shè)想，并命名為門德爾計(jì)劃。門德爾計(jì)劃的第一階段從 19971997 年開始， 先發(fā)射人造衛(wèi)星， 為基地的最佳地點(diǎn)作勘測。 第 二階段從 20052005年開始，為施工階段，將向月球運(yùn)送起重挖掘等基建機(jī)械，并用微波對地基進(jìn) 行硬化處理。第三階段為構(gòu)件組裝，采用2121 根直徑 6 6 米，長 1818 米的巨型管道，組成 3 3 個(gè)等邊六角形， 六角形中用高壓充氣建

52、立 1818 米高的巨大圓艙， 人員設(shè)備皆可容納在管道或圓艙中。 第四階段開采利用月巖中氧、鋁、鐵、鈦、硅等資源，制取生活用氧及擴(kuò)建月球基地所需的 金屬、玻璃等原材料。科學(xué)應(yīng)用國際公司根據(jù)門德爾計(jì)劃第四階段作了相應(yīng)的研究，其結(jié)果是令人樂觀的：一 座重量為 1 1噸的小型試驗(yàn)型化工廠，在 1 1 年中可把 1010 噸以上的月巖加工成氧、金屬和玻璃。門德爾的整個(gè)計(jì)劃需耗資上千億美元，人類必須不間斷地努力100100 年才能完成。四、我國探月計(jì)劃回報(bào)巨大 嫦娥奔月已指日可待“嫦娥工程”是指我國整個(gè)探月工程，分“繞” “落”“回”三步走，都是無人的。繞是 探月工程的第一步， “繞”是東北話，是環(huán)繞著

53、月球進(jìn)行科學(xué)探測； “落”是有個(gè)探測器落到 月球表面上去，用軟著陸而不是撞壞它，進(jìn)行月面的探測； “回”就是要取采樣返回。1.1. “嫦娥一號” 20072007 年升空根據(jù)繞月探測工程研制總要求， 月球探測衛(wèi)星系統(tǒng)由衛(wèi)星平臺與有效載荷兩部分組成。在“東方紅”3 3 號衛(wèi)星平臺及其他衛(wèi)星成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制月球探測衛(wèi)星平臺。衛(wèi)星選用 的有效載荷有：CCDCCD 立體相機(jī)、激光高度計(jì)、成像光譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器、太陽風(fēng)粒子探測器等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，月球探測衛(wèi)星重量為 23502350 千克，有效載荷總重量 130130 千克，在軌運(yùn)行壽命為 1 1 年。按照計(jì)劃，運(yùn)載火箭系統(tǒng)選用

54、“長征” 3 3 號甲作為月球探測衛(wèi)星的運(yùn)載火箭。發(fā)射場系統(tǒng) 選用西昌衛(wèi)星發(fā)射中心作為發(fā)射場，并進(jìn)行必要的適應(yīng)性改造，以完成月球探測衛(wèi)星發(fā)射任 務(wù)。2.2. 繞月工程的四大目標(biāo) 四大科學(xué)目標(biāo)三個(gè)是針對月球本身，另一個(gè)則是針對奔月過程。針對月球的三個(gè)目標(biāo)分 別是：獲得月球表面的三維影像信息；探測月球表面存在人類可利用元素的分布情況；測出 月壤厚度。從地球到月亮的距離是 3939 萬千米，“嫦娥一號”在奔月過程中，還可以看看路上 的“風(fēng)景”。繞月工程的第四個(gè)科學(xué)目標(biāo)，就是對地月空間的物理環(huán)境進(jìn)行探測。3.3. 國人登月會有時(shí)隨著我國科技的發(fā)展，特別是國力的增強(qiáng)，航天實(shí)力也大大增強(qiáng)，在發(fā)展人造衛(wèi)星和

55、載 人航天之后，適時(shí)開展以月球探測為起點(diǎn)的深空探測是我國航天活動的必然選擇，也是我國 航天事業(yè)持續(xù)發(fā)展，有所創(chuàng)造、有所作為的重大舉措。我國在完成無人航天器探月任務(wù)后， 將研究載人登月發(fā)展規(guī)劃，擇機(jī)實(shí)施載人登月探測以及與有關(guān)國家合作共建月球基地。月球具有可供人類開發(fā)和利用的各種獨(dú)特資源，月球上特有的礦產(chǎn)和能源，是對地球資 源的重要補(bǔ)充和儲備，將對人類社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。月壤中特有的氦 3 3 資源是 人類未來可長期使用的用心 愛心 專心- 13 -清潔、高效、安全而廉價(jià)的新型核聚變?nèi)剂?，并將改變?nèi)祟惿鐣哪?源結(jié)構(gòu)。每克黃金 1111 美元，而每克氦 3 3 是 400400 美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，月球上的氦 3 3 可以滿足人類 1 1 萬年以上的供電需求。五、有科學(xué)家認(rèn)為月球基地將破解火星之旅 1010 大難題 隨著“勇氣”號探測器在火星的成功登陸，美國的航天計(jì)劃取得重大進(jìn)展。 而美國總統(tǒng) 布什計(jì)劃在近日宣布一系列重大的航天計(jì)劃， 包括再次進(jìn)行載人登月，并在月球上建立一個(gè) 永久性的太空基地，而載人登陸火星則被列為遠(yuǎn)景計(jì)劃的一大目標(biāo)。美國為什么要耗費(fèi)巨資在月球建立太空基地？為什么不直接將宇航員送往火星？美國廣 播公司（ABC ）在