初中化学人教版（2024）九年级下册（2024）调查我国航天科技领教学课件ppt

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了解宇航产品的能源选择
设想航天科技领域中未来的新型材料和能源

1.了解新型材料和新型能源在我国航天科技领域中的应用，加深对物质的性质与应用、能量的转化和转移等的认识。2.形成创新意识，进一步树立民族自豪感。
近年来，我国航天重大工程取得了一系列辉煌成就。“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“北斗”指路、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奥秘……飞天逐梦变为现实，离不开对新型材料和新型能源的不断探索。
一、了解我国宇航产品的基本情况
1. 我国航天产品发展史
【典例】我国首颗绕月人造卫星是（ ）A．东方红一号B．神舟一号C．嫦娥一号D．天宫一号
【变式】标志着中国首次实现地外行星着陆的是（ ）A．嫦娥四号B．天问一号C．神舟五号D．神舟十八号
二、了解宇航产品的材料选择
‌（1）金属材料‌‌①铝合金/镁合金‌：用于舱段框架、蒙皮等基础结构，具有低密度、高比强度的特性，可减轻整体重量‌。‌②钛合金‌：用于高应力零部件（如连接框、转接件），强度优于铝合金，且耐腐蚀性优异‌。‌（2）复合材料‌‌石墨纤维复合材料‌：应用于推进系统等关键部件，兼具轻量化和高强度特点，提升整体安全性‌。
‌（1）长寿命低比值无机热控涂层具有良好的导热性和发射率，可提高航天器的热控制性能，保证航天器在极端温度环境下的正常运行‌。‌（2）返回舱舷窗防烧蚀污染涂层‌可以抵抗返回舱进入大气层时的高温烧蚀和污染，保护航天员的生命安全。
‌（3）姿控发动机热防护材料保护航天器的姿控发动机免受高温和高速气流的侵蚀，确保发动机的正常工作‌。‌（4）消杂散光涂层减少航天器表面的杂散光，提高航天器的光学性能。（5）不锈钢灰色化学转换热控涂层具有良好的热控制性能和化学稳定性，可提高航天器的表面质量和可靠性。
‌（1）压电陶瓷‌可以将机械能和电能相互转换，在航空航天领域主要应用于卫星导航系统中的陀螺仪、加速度计等传感器，以及航天器的推进系统中的压电泵、压电执行器等部件‌。‌（2）有机硅材料‌具有良好的导电、导热、电磁屏蔽、阻燃、灌封、自粘接、低挥发、易于施工等性能，可广泛应用于芯片封装、线路板披覆、器件散热、壳体密封、宇航空间等领域装备的制造。
【典例】2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的火箭成功发射。下列材料用途的对应性质解释不合理的是（ ）A．偏二甲肼作火箭燃料——可燃性B．铝合金作火箭的骨架——密度大C．碳纤维复合材料作飞船外壳——耐高温D．特种橡胶制成太空服加压层——弹性好
【变式】航天员穿着的航天服使用了多种合成纤维，合成纤维属于（ ）A．无机材料 B．合成材料 C．复合材料 D．金属材料
三、了解宇航产品的能源选择
成本低、使用方便、安全无毒
常温下接触即可发生反应、易于贮存
偏二甲肼和四氧化二氮有毒
比冲高、冷却能力强、环保、成本低
2. 航天器开展工作的能源
‌（1）人造卫星‌①太阳能电池‌：‌特点‌：清洁、持续性强，依赖太阳光照稳定运行，但进入地球阴影区时需切换备用电源‌。‌②化学电池（如锂离子电池）‌：‌特点‌：用于阴影期或应急供电，能量密度较高但容量有限，需定期充放电维护‌。
‌（2）宇宙飞船‌①燃料电池（如氢氧燃料电池）‌：‌特点‌：高效供能并生成水，适合载人任务中短期电力与生命支持需求‌。‌②化学电池‌：‌特点‌：结构简单、可靠性高，适用于紧急备用或辅助系统供电‌。‌
③‌太阳能电池‌：‌特点‌：与空间站类似，需配合储能设备应对光照间歇性不足‌。
‌（3）空间探测器‌①深空探测器（如旅行者号）‌‌核电池（放射性同位素热电发生器）‌：‌特点‌：不受太阳光照限制，长期稳定供能，适合远离太阳的深空任务‌。‌②近太阳探测器（如火星车）‌‌太阳能电池‌：‌特点‌：依赖天体表面光照，需设计防尘、耐极端温度结构‌。‌
‌（4）空间站‌①大型太阳能电池阵‌：‌特点‌：通过大面积光伏板获取充足电力，可调节角度最大化光照效率‌。‌②化学电池储能系统‌：‌特点‌：储存阴影期所需能源，支持空间站连续运行。‌
【典例】嫦娥六号探测器的发射火箭用到了无污染的高能燃料。该燃料最有可能是（ ）A．液氢 B．甲烷C．酒精D．石油
【变式】长征七号遥七运载火箭采用液氧和煤油作为推进剂，下列说法不正确的是（ ）A．液氧中氧元素的化合价为-2价B．将氧气压缩为液氧，氧分子间隔减小C．该推进剂中液氧作为助燃剂D．该推进剂中煤油作为燃料
四、设想航天科技领域中未来的新型材料和能源
‌（1）太空金属3D打印（增材制造）‌2026年1月，中国科学院力学研究所联合中科宇航，通过“力鸿一号”亚轨道飞行器，在微重力环境下成功完成‌全球首次火箭平台金属激光熔丝3D打印实验‌，并回收完整金属构件。该技术突破传统“地造天用”模式，实现“天造天用”工程验证，为未来空间站自主维修、月球基地原位建造奠定基础。
‌（2）非晶合金（液态金属）在轨服役验证‌实践十九号卫星搭载141个非晶合金样品，完成为期数月的‌真实太空环境暴露实验‌，涵盖原子级结构稳定性、抗辐射、热循环耐受性等关键指标。实验由松山湖材料实验室主导，证实非晶合金在极端温差（-180℃至+150℃）与高能粒子辐照下仍保持优异力学性能，未来将用于卫星精密传动机构、深空探测器关节与密封件。
（3）微重力火焰合成纳米材料‌清华大学牵头的“微重力半导体纳米材料火焰合成机制研究”项目，于神舟二十一号任务中首次实现‌空间微重力环境下单液滴稳定燃烧并原位合成Al₂O₃与Y₃Al₅O₁₂纳米颗粒‌。该技术可一步制备高纯度功能材料，为未来月球/火星原位制造电池电极、催化剂、传感器提供全新路径。（4）超黑纳米消光涂层‌航天科技八院与上海交大联合研发的‌宽光谱超黑纳米消光涂层‌，已通过空间环境模拟测试，反射率低于0.2%，用于高分辨率对地观测、深空望远镜与星载光谱仪的杂光抑制。该涂层具备抗原子氧侵蚀、热稳定性优异等特性，正进入工程化搭载验证阶段。
‌（1）钙钛矿/晶硅叠层太阳电池在轨验证‌2023–2025年间，上海伏曦炘空科技（上海港湾子公司）已成功在‌天雁24星、复旦信息星、苏星一号、钧天一号03星‌等多颗商业卫星上完成钙钛矿太阳电池在轨运行验证。截至2026年初，‌钧天一号03星电池已稳定运行超14个月‌，输出电压波动