正文 第三十七章 未來材料展望(二)(2 / 3)

生物複合材料是將生物係材料與非生物係材料複合製成的一種特殊材料。這些材料不但具有一般生物所具備的各種功能,而“326”

且還會產生新的功能。例如,若把生物酶和高分子材料複合製成一種複合生物催化劑,不但穩定性、耐熱性和使用壽命顯著提高,而且還增加了材料新的性能。再比如,複合人工生物膜的研製成功,極大地鼓舞了科學家。這種薄膜可以有選擇地識別離子、氣體分子、低分子有機化合物、高分子以及細胞等等。如果將這種薄膜與信號轉換裝置組合在一起,可以製成各種各樣的生物傳感器。生物電子學的設想即由此產生。

此外,材料科學技術發展方向還包括,利用一些最新科學技術來改變材料的製造工藝,將傳統材料發展成為具有特殊功能的新型材料。如傳統的陶瓷,在現代科學技術的指導下,采用特殊工藝,現已發展到精細陶瓷、高功能的特種陶瓷。再如,定向凝畫、離子注入冶金、纖維冶金、分子外延、超高溫、超高壓合成等新工藝新技術的發展,就為非晶態金屬、晶須材料、半導體材料、人工合成晶體等新型材料的生產提供了手段。

在新型材料的研製方麵,美國在材料的基礎研究方麵居世界首位,它目前生產一種用金屬玻璃製造的變壓器可減少電流損耗70。而日本在最有效地利用科研成果生產新材料方麵獨占鼇頭,在光電技術方麵已超過美國。

四、空間技術(航天技術)

空間技術是隨著第二次世界大戰期間發展起來的火箭、導彈技術而形成的一門綜合性的、尖端的現代科學技術。這是21世紀技術的外向延伸,其標誌技術是航天技術和永久太空站。它不僅把高技術用在地球上,還把人類整體生活結構弓I向外層空間。

空間科學技術的研究對象是宇宙航行的理論和技術。它是由空間科學和空間技術兩個密切聯係的部分組成。空間科學主要是宇宙航行的基本理論,宇宙空間環境的各種性質,宇宙航行中存在的物理、化學、生物問題以及宇宙空間的物質及其變化規律等問題。空間技術則是研製人造衛星及其它空間飛行器,研究空間通信、遙控、遙測以及在宇宙空間條件下的生產技術等技術。

(一)空間科學技術的發展簡介

1.空間科學技術發展史上的重要事件1903年,齊奧爾夫斯出版了《利用噴氣工具研究宇宙空間》,他在書中闡明了火箭飛行理論,論述了將火箭用於星際交通的可能性,為空間科學技術奠定了理論基礎。

在第二次世界大戰期間發展起來的火箭、導彈技術,在客觀上為戰後發展空間技術準備了條件。

1957年10月4日,蘇聯成功地發射了世界上第一顆人造地球衛星,標誌著空間時代的開始。1958年1月,美國也成功地發射了人造地球衛星。

1961年4月12日,蘇聯宇航員乘“東方1號”飛船繞地球一周,第一次實現了載人飛行。

1969年7月20日至21日,兩名美國宇航員乘坐“阿波羅11號”飛船,首次登上月球。

1971年,蘇聯發射了“禮炮號”空間站。1973年,美國將其“天空實驗室”送入地球軌道。1982年,美國的“哥倫比亞號”航天飛機試飛成功。從1957年至今的30多年的時間裏,空間技術發展迅速。據統計,迄今為止,世界各國共成功發射各類航天器4000多個,並且在衛星的應用技術方麵也取得了很大的成就。

我國的空間啦業創始於1956年,於1965年開始製定和實施空間計劃,在1970年4月24日成功地發射了我國第一顆人造地球衛星—“東方紅1號”,使我國成為世界上繼前蘇聯、美國、法國、日本之後的第五個用自己的運載火箭發射人造衛星的國家。從此,我國已先後掌握了衛星的回收、一箭多星、實驗衛星、通信衛星技術。衛星的發射成功,使我國的空間技術進入新階段。現在,我國正在繼續研究各種應用衛星,將對永久性的空間站和航天運輸係統進行預研工作。

1.航天技術的發展和現狀

所謂航天技術,是指利用運載工具把各種太空飛行器送出地球,到宇宙空間飛行的技術,這裏的“航天”,是指在地球大氣層以外、太陽係以內範圍的航行。

航天技術是一門新技術,中文裏“航天”這個詞從最初出現至今才僅僅20年。就航天技術本身而言,基本上包括運載技術和各種航天技術兩方麵。從第一顆人造地球衛星上天到現在的近半個世紀裏,航天技術發展大體可以劃分為三個階段:第一階段從1957年到1965年,是人類航天的試驗和探索階段,嚐試載人航天和通信、氣象、天文等方麵的衛星應用,並向地球近鄰星球發射探測器;第二階段從1966年到1979年,是航天技術由試驗探索過渡到實際應用的階段,人類首次登月成功,“天空實驗室”、“禮炮號”等實驗性空間站投入運行,通信、偵察、氣象、資源勘探等應用衛星發揮日益重要的作用;第三階段從80年代開始到現在,是航天技術向商業化和為國民經濟服務、向更高的水平邁進的階段,航天飛機發射成功,空間站建設積極進行,廉價的運載火箭應運而生,私營航天企業開始崛起。

空間站的發展及其現狀空間站是一種可供多名宇航員巡訪、長期居住和工作的大型載人航天器,通常由對接艙、氣閘艙、工作艙、生活艙、服務艙、專用設備艙和太陽電池翼等幾部分組成。其規模比般航天器大得多,可裝載各種不同類型的有效載荷。它在軌道上的運行時間比其它航天器長得多,甚至可成為永久性的設施。

到現在為止,已研製和正在研製的空間站從構形上說可分為三代。

第一代空間站為艙段式構型,禮炮號、天空試驗室屬於此列。它們由各種不同形狀和尺寸的多個艙段組成,以圓筒形壓力艙作為空間站的結構基礎,入軌後太陽電池陣等部件自行展開,投入工作。它的特點是所用硬件少、壓力艙容積大,可以進行大量艙內實驗;空間站主體對地定向,便於對地觀測,最主要的優點是不需要宇航員出艙組裝,因而較為簡單。其缺點是太死板,不夠靈活,很難改變形狀,尤其在壓力艙出現重大故障,修理時非常困難;太陽能電池陣係統設汁比較複雜,需細心建立結構的數學模型和設計控製軟件。