【任务 1】了解我国宇航产品的基本情况
1. 我国宇航产品的发展涵盖了多个领域，它们在国防、通信、导航、环境监测、资源勘探等方面发挥着重要作用。请同学们查阅资料，了解我国宇航产品的发展、种类和主要用途等。（提示：可从运载火箭、卫星、载人航天器、深空探测器等宇航产品的类型按照时间线进行查阅和梳理）

我国宇航产品按时间线梳理如下：运载火箭（1970年长征一号起，含长征五号等）、卫星（1970年东方红一号起，含通信、导航、遥感卫星）、载人航天器（2003年神舟五号起，含神舟飞船、天宫空间站）、深空探测器（嫦娥系列、天问一号），分别在国防、通信、导航、环境监测、资源勘探等领域发挥重要作用。

1.运载火箭：1970年长征一号发射成功，主要用于发射卫星等航天器；后续发展出长征系列多种型号，如长征五号用于大型载荷发射。
2.卫星：1970年东方红一号成功发射，用于广播通信；发展出通信卫星（如东方红系列）、导航卫星（北斗系列，2020年组网完成，用于定位导航）、遥感卫星（如高分系列，用于环境监测、资源勘探）等。
3.载人航天器：2003年神舟五号实现载人航天，神舟系列飞船用于载人天地往返；天宫系列空间站（如天宫一号、二号，天宫空间站）用于空间科学实验。
4.深空探测器：嫦娥系列（2007年嫦娥一号，2020年嫦娥五号实现月面采样返回）用于月球探测；天问一号（2021年成功着陆火星）用于火星探测。

【任务 2】了解宇航产品的材料选择
2. 宇航产品的主体结构、外部涂层、功能部件等所使用的材料都各有特点。
(1)查阅资料完成下表，结合金属材料、高分子材料等知识了解宇航产品的材料选择及其特点。

(2)钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹、航天器等方面，主要利用其的物理性质。
(3)火箭整流罩一般为“蚌壳式”结构，整流罩用到了铝合金、不锈钢、玻璃钢等材料，其中属于复合材料的是。在不影响功能的前提下，火箭部件最大化地用铝合金代替玻璃钢，减轻了自身重量，由此可知，铝合金具有的物理性质是。
(4)为保护航天员的生命安全，飞船在返回时，航天员要穿压力服，当舱内压力突变时，压力服会迅速充满气体，这就需要压力服具有良好的性。

(1)运载火箭：主体结构-铝合金；外部涂层-耐高温陶瓷；功能部件-复合材料；载人飞船：主体结构-钛合金；外部涂层-烧蚀材料；功能部件-合成高分子材料；(2)密度小、强度高；(3)玻璃钢；密度小；(4)气密

(1)结合金属材料、高分子材料等知识，运载火箭主体结构常用铝合金（金属材料，强度高、密度小），外部涂层为耐高温陶瓷（隔热、耐高温），功能部件用复合材料（如碳纤维复合材料）；载人飞船主体结构用钛合金（金属材料，耐腐蚀、强度高），外部涂层为烧蚀材料（高分子材料，返回时散热），功能部件用合成高分子材料（如密封材料）。(2)钛和钛合金物理性质为密度小、强度高。(3)复合材料是玻璃钢；铝合金代替玻璃钢减轻重量，物理性质为密度小。(4)压力服需充满气体，需良好气密性。

【任务 3】了解宇航产品的能源选择
3. 不同宇航产品所采用的能源不同，查阅资料完成下列问题。
（1）火箭的推进剂有各种类型及特点，查阅资料了解并分析火箭的推进剂的种类及其优缺点，并完成下表。

(2)火箭发射时，为增加发射动力和发射过程的有效性，选用偏二甲肼(${C_{2}H_{8}N_{2}}$)和液态四氧化二氮(${N_{2}O_{4}}$)作推进剂，二者反应可生成对环境无污染的${CO_{2}}$、${H_{2}O}$和(填化学式)。煤油也可作火箭推进剂，科学家发现，煤在一定条件下加氢制得煤油，这一过程称为煤的液化，属于(填“物理”或“化学”)变化。煤油(以${C_{12}H_{16}}$为例)完全燃烧的化学方程式为。
4. 航天器在开展工作时所使用的能源。
(1)卫星在日照区时，太阳能电池除给设备供电外，多余的电能可向蓄电池组充电，该过程中能量转化为太阳能→电能→能。
（2）返回舱返回时的动力来自液氢和液氧，它们提供动力时发生反应的化学方程式为，在即将着陆前，要迅速释放剩余的燃料，这样做的目的是。从环境保护的角度分析，采用液氢、液氧作为发动机推进剂的优点是（写一个即可）。

（1）
| 推进剂种类 | 优点 | 缺点 |
| --- | --- | --- |
| 煤油、液氧 | 技术成熟、成本较低 | 比冲较低、燃烧效率不高 |
| 液氢、液氧 | 比冲高、无污染 | 储存条件苛刻、成本高 |
| 偏二甲肼、四氧化二氮 | 常温储存、能快速点燃 | 有毒性、比冲较低 |
| 甲烷、液氧 | 燃烧效率较高、比冲较高 | 储存需低温、技术发展中 |
（2）$N_{2}$；化学；$C_{12}H_{16}+16O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}12CO_{2}+8H_{2}O$
4.（1）化学
（2）$2H_{2}+O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2H_{2}O$；防止爆炸；产物无污染

（1）
| 推进剂种类 | 优点 | 缺点 |
| --- | --- | --- |
| 煤油、液氧 | 技术成熟；成本相对较低；容易储存与操作 | 比冲较低（单位质量推进剂产生的冲量较小）；燃烧效率相对不高 |
| 液氢、液氧 | 比冲高，能提供更大的推力；燃烧产物是水，无污染 | 液氢、液氧的储存条件苛刻（需要极低温）；成本较高 |
| 偏二甲肼、四氧化二氮 | 可在常温下储存；能快速点燃，提供即时推力 | 有毒性，对环境和人体健康有潜在危害；比冲相对液氢液氧较低 |
| 甲烷、液氧 | 燃烧效率较高；比冲较高；在火星等环境中可能较容易获取 | 储存和运输需要低温条件；相关技术还在发展中 |
（2）根据化学反应前后原子种类和数目不变，偏二甲肼（$C_{2}H_{8}N_{2}$）和四氧化二氮（$N_{2}O_{4}$）反应，生成$CO_{2}$、$H_{2}O$和$N_{2}$。煤在一定条件下加氢制得煤油，有新物质生成，属于化学变化。煤油（以$C_{12}H_{16}$为例）完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为$C_{12}H_{16}+16O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}12CO_{2}+8H_{2}O$。
4.（1）卫星在日照区时，太阳能电池除给设备供电外，多余的电能可向蓄电池组充电，该过程中能量转化为太阳能→电能→化学能。
（2）液氢和液氧反应生成水，化学方程式为$2H_{2}+O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2H_{2}O$。在即将着陆前，要迅速释放剩余的燃料，是为了防止爆炸。从环境保护的角度分析，采用液氢、液氧作为发动机推进剂的优点是产物无污染。