1海洋資源與技術(shù)CONTENTS第16章海洋技術(shù)空間技術(shù)空間資源與技術(shù)216.1課程標(biāo)準(zhǔn)

1.知識目標(biāo)了解海洋植物資源、海洋動物資源、海洋礦物資源、海洋化學(xué)資源、海洋能源。理解海洋環(huán)境探測技術(shù)；海洋資源開發(fā)技術(shù)；海洋生物技術(shù)。2.能力目標(biāo)具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標(biāo)弘揚科學(xué)家精神，博學(xué)德清，鼎新致用。

一、海洋資源與技術(shù)

（一）海洋生物資源

1.水中浮游植物

主要是單細(xì)胞水上植物，以硅藻和綠藻為主。它們主要靠陽光和海水里的營養(yǎng)鹽類生活。浮游植物是海洋里有機物的基本生產(chǎn)者，含有人體所需要的多種多樣的營養(yǎng)物質(zhì)。第一節(jié)海洋資源與技術(shù)硅藻

2.近岸大型水生植物

主要指近岸大型水生植物和紅樹林。

分布在太平洋東部沿岸，非洲南部沿岸等地的一種巨型藻體，一般都在百米左右，重達180多公斤。巨藻是多年生植物，生活期可達12年之久。

海藻具有很高的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食用及藥用等價值。

紅樹林和藻類

2.海洋中的動物資源

（1）魚類

世界上的魚的種類有1.5萬～4萬種。海洋魚類中鯊魚最令人恐怖。它兇殘、貪婪，被稱為“海中霸王”。

據(jù)統(tǒng)計，全世界海洋中共有各種鯊魚350種左右，通常棲息于3000m深處。

海洋中的游泳冠軍是箭魚，它的體形呈流線型，體表還有一層光滑的粘液，可使阻力減少。游速可達120km／h。大、小黃魚分布和棲息于我國沿海淺近海域，廣泛分布于我國黃海、渤海、東海和南海，其中以東海產(chǎn)量最高，在我國海洋漁業(yè)中占有重要的地位。

大、小黃魚圖片鯊魚圖片箭魚圖片魚肝可以提取魚肝油，是防治眼病、呼吸器官疾病的藥物，對兒童的生長有促進作用；一些魚類，如鱈魚、鯊魚腺體中的胰島素含量要超過陸生動物，是治療糖尿病和神經(jīng)痛的重要藥物。

（2）甲殼類

海洋中的甲殼類動物有2萬多種，但人們最熟悉的是蝦和蟹。生長在大西洋亞速爾群島附近深海底的巨蟹，其寬度竟達6m以上；而小的蟹有的只有幾毫米寬。龍蝦是現(xiàn)存蝦類中體態(tài)最大的一種。一般體長約40cm、體重為2～3kg，大的可達10kg，最大的達到20kg，真可謂蝦中之王。魚肝油巨蟹圖片龍蝦圖片

對蝦是我國沿海重要的蝦類，主要產(chǎn)于黃海、渤海。生長在南極的磷蝦，有著極為驚人的資源量和很高的營養(yǎng)價值。據(jù)統(tǒng)計，南極磷蝦的總量約5×109～6×109

噸。磷蝦的繁殖速度極快，年增長率大于5%。年捕撈量約為5×107～7×107噸，遠遠超過目前人類對它的捕撈量。

（3）海獸

海獸和陸地上的哺乳動物一樣，是胎生的，體溫恒定，用肺呼吸。鯨是獸的主體，全世界的鯨類共90余種，可分為兩大類。

一類口中沒有牙齒，只有須的叫須鯨，如藍鯨等。

另一類口中無須而保留著牙齒，叫齒鯨，如虎鯨和海豚等。海豚圖片對蝦圖片磷蝦圖片虎鯨圖片海中巨獸藍鯨為世界動物之冠，2019年6月15日發(fā)現(xiàn)的藍鯨長達33米，重239噸，是實至名歸的動物界的巨無霸。抹香鯨最大體長達20m，重60多噸，是齒鯨中的“巨人”。除肉可食用、皮可制革外，在它巨大的頭部中有一種特殊的鯨蠟油，是一種用途很廣的高級潤滑油，許多精密儀器如手表、天文鐘，甚至宇宙火箭都離不了它。腸道中的異物——龍涎香是一種名貴的香料，燃燒時香氣四溢，似麝香，但更為幽香。藍鯨圖片抹香鯨圖片

（二）海洋礦物資源

沉積于海底的礦物可達幾萬億噸。海底的礦物資源主要是海底油氣和深海重金屬軟泥。海底石油的儲量在2500億噸以上，可采儲量是陸地儲量的3倍。目前有50多個國家從海洋中取得石油，年產(chǎn)量為7.6億噸。海洋天然氣的資源總量約為7.6×1018m3，正開采的海洋天然氣的產(chǎn)量占天然氣總產(chǎn)量20％。重金屬軟泥是指在深海底部富含鐵、錳、鉛、鋅、銀、金、鉑、鋁、銅等的沉積物。這種軟泥經(jīng)過提煉可得到各種金屬。

錳結(jié)核也是重要的海底礦物資源。

它含有錳、鐵、鎳、鈷、銅等30種左右的元素，經(jīng)濟價值相當(dāng)高。其儲量也很可觀，有幾千億噸。

在太平洋，錳結(jié)核以107噸“瘋長”，是一種取之不盡的資源。海底錳結(jié)核

海洋中的水量是地球上總水量的96%多，海水中蘊藏著大量化學(xué)資源。海水中溶解了多種無機鹽，且濃度不低，每立方千米的海水中含有3500萬噸無機鹽。在這些無機鹽中，食鹽占70%。食鹽除食用，還可作為重要的化工原料。氯化鎂的含量居第二位，約占14%。海水中鈾的儲量約45億噸，相當(dāng)于陸地總儲量的4500倍。海水中氘的儲量46萬億噸，它和鈾都是核反應(yīng)的重要原料。（三）海洋化學(xué)資源海水中的化學(xué)資源

二、現(xiàn)代海洋技術(shù)

（一）海洋環(huán)境探測技術(shù)

現(xiàn)代的海洋技術(shù)包括海洋環(huán)境探測技術(shù)、海洋資源開發(fā)技術(shù)、海洋生物技術(shù)等。1、遙感衛(wèi)星

是用作外層空間遙感平臺的人造衛(wèi)星。遙感衛(wèi)星可以從太空觀測海洋上空氣象的變化、海面的溫度和顏色，對監(jiān)測赤潮、海洋污染；應(yīng)用微波遙感技術(shù)、聲納技術(shù)和其他技術(shù)，從太空、大氣層、陸地、海面，對海洋進行長期、持續(xù)的全方位的探測，以求對海洋環(huán)境有更全面的了解和認(rèn)識。海洋環(huán)境探測技術(shù)2.深潛器具有水下觀察和作業(yè)能力的活動深潛水裝置。主要用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務(wù)，并可以作為潛水員活動的水下作業(yè)基地。馬里亞納海溝的水壓高達1100個大氣壓。世界最大載人潛水深度為10916米，由美國“的里雅斯特”號深潛器1960年1月完成的。

我國的蛟龍?zhí)?012.6曾創(chuàng)造了下潛7062米的中國載人深潛紀(jì)錄。2020.11.10，中國奮斗號11月10日，創(chuàng)造10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄。中國的深潛器

（二）海洋資源開發(fā)技術(shù)

1.鉆井平臺采油

是主要用于鉆探井的海上結(jié)構(gòu)物。在淺海提取油氣資源，一般有固定平臺、座底式鉆井船和自升式鉆井平臺。在較深一點的海里開采石油，則采用柔性平臺、張力腿式平臺和浮式平臺，它們可以適應(yīng)波浪和海流的沖擊。鉆深能力亦達當(dāng)前創(chuàng)世界紀(jì)錄的40000英尺（12200米）。各種鉆井平臺

2.長纜料斗式、遙控機器人式和吸塵器式采砂船

對于深海底的錳結(jié)核的開發(fā)，需要較高的技術(shù)，已試驗使用的采集方式有長纜料斗式、遙控機器人式和吸塵器式。吸塵器式采砂船吸塵器式采砂船3.化工提取有用礦物

從海水中提取鈾已成為現(xiàn)實，如日本已建成從海水中提取鈾的工廠（1噸鈾/3億噸海水）。從海水中提取溴和鎂已有較大的規(guī)模和較高的產(chǎn)量?；ぬ崛∮杏玫V物技術(shù)1.海上養(yǎng)殖

利用灘涂、淺海、港灣及陸上海水水體，通過人工投放苗種或天然納苗，進行人工管理，養(yǎng)殖海洋經(jīng)濟動植物的生產(chǎn)活動。生物學(xué)家對魚、蝦、貝、藻品種的改良，為人工養(yǎng)殖的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。2.深水網(wǎng)箱

設(shè)置水深在15米以上、沿海開放性水域的大型網(wǎng)箱稱為深水網(wǎng)箱。

深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量較大，是具有較強的抗風(fēng)浪、海流性能的海上養(yǎng)殖設(shè)施。深水網(wǎng)箱在拓展養(yǎng)殖海域、減輕沿岸環(huán)境壓力、提高養(yǎng)殖魚的質(zhì)量、增加養(yǎng)殖效益等方面已顯示出明顯的優(yōu)勢。（三）海洋生物技術(shù)海面養(yǎng)殖圖片深水網(wǎng)箱思考與練習(xí)

1.說說海洋有什么植物資源？動物資源？礦物資源？化學(xué)資源？能源？

2.簡答海洋環(huán)境探測技術(shù)、海洋資源開發(fā)技術(shù)、海洋生物技術(shù)。1海洋資源與技術(shù)CONTENTS第16章海洋技術(shù)空間技術(shù)空間資源與技術(shù)216.2課程標(biāo)準(zhǔn)

1.知識目標(biāo)識記運載器、航天器、地面測控技術(shù)的概念。理解空間位置資源、空間環(huán)境資源、空間物質(zhì)資源。理解空間技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展、空間技術(shù)的理論基礎(chǔ)。2.能力目標(biāo)具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標(biāo)弘揚科學(xué)家精神，博學(xué)德清，鼎新致用。

一、空間資源

（一）空間位置資源通信衛(wèi)星的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，已帶來了世界通信體制的根本性變革。只要在赤道上空約為3.6萬千米的同步軌道上，等距離地分布三顆通信衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)全球通信和傳播。美國于1963年發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星。此后，世界各國迅速建立起完整的國際通信系統(tǒng)。1984年4月8日，中國自行研制的第一顆地球同步通信衛(wèi)星東方紅2號由長征3號運載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射上天。第二節(jié)空間資源與技術(shù)同步通信衛(wèi)星

氣象衛(wèi)星可以利用各種氣象探測儀器，拍攝全球的云圖，精確地測量全球各處的氣溫、降水量，監(jiān)視臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害性天氣的變化，從而可以提高氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性，減少自然災(zāi)害給人們帶來的損失。地球資源衛(wèi)星上裝有高分辨率的電視攝像機、多光譜掃描儀、微波輻射儀和其他遙感儀器，可用來勘測地球表面的森林、水力和海洋資源，調(diào)查地下礦藏和地下水源，觀察農(nóng)作物的長勢和估計農(nóng)作物的產(chǎn)量，監(jiān)視農(nóng)作物的病蟲害和環(huán)境的污染情況，以及進行地理測量等。應(yīng)用衛(wèi)星的大家族中還有導(dǎo)航衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星、商業(yè)衛(wèi)星等，它們各有其特殊的用途。導(dǎo)航衛(wèi)星（二）空間環(huán)境資源宇宙空間有著地球上所不具備的失重、高真空、強輻射、超低溫等條件，為空間環(huán)境資源。利用這些特殊條件的環(huán)境能開展一些在地球上很難做的科學(xué)實驗。

（三）空間物質(zhì)資源宇宙空間中的物質(zhì)資源主要是太陽能資源、月球資源以及其他行星資源。月球含有十分龐大的礦物資源，比如月球上的鈦金屬推測高達100萬億噸；月球上有氦-3資源，它屬于核聚變最理想的材料之一。月球表面空間站失重、高真空、強輻射、超低溫等條件

二、空間技術(shù)（一）空間技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

人類探空活動的歷史，大致經(jīng)歷了氣球、火箭、人造衛(wèi)星等幾個階段。

20世紀(jì)20年代，各種氣球已用于科學(xué)考察。但由于大氣密度的降低氣球上升到50千米左右后只能望“空”興嘆。中國在元、明朝期間應(yīng)用的火箭武器是現(xiàn)代火箭的始祖。人類探空活動

1903年，俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基發(fā)表了題為《利用噴氣儀器研究宇宙空間》的論文，提出了利用火箭探索宇宙空間的思想。1926年3月，美國物理學(xué)家戈達德獨立地研究了火箭的推進原理，設(shè)計、制造并發(fā)射了世界上第一枚液體火箭。1942年10月，德國人馮·布勞恩制造并成功地發(fā)射了第一枚軍用液體火箭V—2

（最大高度80km，射程320km）。

1942年，梅塞施米特研制的噴氣式戰(zhàn)斗機Me-262，試飛時速為960千米，成為世界上最早的實用型噴氣式戰(zhàn)斗機。液體火箭V—2

1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星。1961年4月12日，前蘇聯(lián)第一個發(fā)射了載人飛船，把宇航員加加林送入地球軌道，運行108分鐘后安全返回地面，開辟了人類航天的新紀(jì)元，標(biāo)志著人類空間技術(shù)進入了新的時代。1969年7月16日，美國成功地利用“土星-V”運載火箭發(fā)射阿波羅飛船，把宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球，并于7月25日返回地球。1973，美國又利用“土星-V”火箭將82噸重的“天空實驗室1號”送入太空。2002年國際空間站建成，并運行，可供6人活動。

國際空間站宇航員加加林在地球軌道運行108分鐘后安全返回地面

中國在2016年9月15號發(fā)射“天宮二號”空間實驗室，隨后2016年10月下旬發(fā)射神舟11號載人飛船和“天舟一號”貨運飛船，并與“天宮二號”對接。

中國空間站在2022年建成。空間站軌道高度為400~450公里，設(shè)計壽命為10年，長期駐留3人，總重量可達180噸。2021年6月17日，神舟十二號載人飛船與天和核心艙完成自主快速交會對接。航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙。2022.10.30，中國空間站神州14與神州15號飛船會合，6人會師。中國空間站名稱發(fā)射時間回歸時間搭載宇航員姓名神舟五號2003-10-1509:002003-10-1606:28楊利偉神舟六號2005-10-1209:002005-10-1704:32費俊龍、聶海勝神舟七號2008-09-2521:102008-09-2817:37翟志剛、劉伯明、景海鵬神舟八號2011-11-0105:582011-11-1719:32搭載模擬人神舟九號2012-06-1618:372012-06-2910:03景海鵬、劉旺、劉洋神舟十號2013-06-1117:382013-06-2608:07聶海勝、張曉光、王亞平神舟十一號2016-10-1707:302016-11-1813:33景海鵬、陳冬神舟十二號2021-06-1709:222021-09-1713:30聶海勝、劉伯明、湯洪波

2024.10.30神舟十九號成功發(fā)射，航天員由蔡旭哲、宋令東、王浩澤。

（二）理論基礎(chǔ)

1.“三個宇宙速度”理論要使飛行器成為人造地球衛(wèi)星，

利用物理學(xué)的公式算得最小速度V=7.9千米／秒。這就是“第一宇宙速度”。

要使飛行器成為飛往月球或太陽系的空間探測器，它的最小速度V=11.18千米／秒。這就是“第二宇宙速度”。第三宇宙速度是指飛行器越出太陽系的引力作用范圍所需要的最小速度，其數(shù)值此16.7千米／秒。齊奧爾科夫斯基公式：在忽略重力和空氣阻力的情況下，火箭的最大速度V、火箭的噴氣速度C、火箭起飛時的質(zhì)量M1、推進劑耗完以后火箭的質(zhì)量M2的質(zhì)量比，具有如下關(guān)系：V＝C㏑M1/M2

要提高火箭的速度，必須提高火箭發(fā)動機的噴氣速度C和火箭的質(zhì)量比M1／M2。

2.火箭推進原理中國長征火箭（三）空間技術(shù)的重要內(nèi)容空間技術(shù)包括運載器、航天器和地面測控技術(shù)三個重要組成部分。

1.運載器運載器主要是運載火箭。

運載火箭有箭體結(jié)構(gòu)、推進系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾個部分。目前世界上最大的運載火箭是美國的星艦火箭，它能夠?qū)?00噸的物資運到近地軌道。中國最大的運載火箭是長征5號。近地軌道運載能力為25噸。

世界上的火箭發(fā)射場地（又稱航天港）主要有13個：前蘇聯(lián)的拜科努爾發(fā)射場、普列謝茨克發(fā)射場、卡普斯汀耶發(fā)射場；美國的肯尼迪航天中心、范登堡空軍基地；法國在海外的圭亞那航天中心；中國的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心、太原衛(wèi)星發(fā)射中心、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心、文昌衛(wèi)星發(fā)射中心；日本的鹿兒島航天中心、種子島航天中心；意大利在國外的圣馬科航天發(fā)射場。2.航天器航天器的種類很多，主要是人造衛(wèi)星，還有宇宙飛船、空間探測器、空間站、航天飛機等。

是來往于地球和空間站之間的重要交通工具。

例如美國的阿波羅號飛船就來往于地球和太空實驗室之間；前蘇聯(lián)的聯(lián)盟號、進步號、宇宙號等飛船就來往于地球和禮炮號空間站之間；我國神舟號系列飛船來往于地球和天宮一號空間站。（1）宇宙飛船神舟號飛船來往于地球和天宮一號空間站

（2）空間探測器是脫離了地球的束縛，飛往月球及其他行星，或在星際間航行的航天器。

首次發(fā)射空間探測器是60年代初，它飛往金星。60年代和