跨学科实践活动 10 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
任务一 了解我国宇航产品的基本情况和材料选择
【查阅资料】(1)嫦娥五号探测器第一次在月球表面展示了以国产高性能芳纶纤维材料为主,采用“高效短流程嵌入式复合纺纱技术”制作的五星红旗。展示的五星红旗所用的芳纶纤维材料的类型是
(2)空间探测器的结构材料大多采用铝合金和镁合金,并且要求高强度的零部件。采用钛合金主要体现了钛合金
A. 密度小
B. 抗腐蚀性好
C. 有金属光泽
(3)火箭整流罩一般为“蚌壳式”结构,整流罩各部件用到了铝合金、不锈钢、玻璃钢等,其中属于复合材料的是
A. 抗腐蚀性强
B. 密度小
C. 硬度大
(4)航天员出舱活动时佩戴的反光镜采用光学级铝基碳化硅技术,铝基碳化硅是以铝合金为基体,碳化硅为增强材料制成的,它属于
任务二 了解宇航产品的能源选择
(5)“问天实验舱”上搭载的化学燃料有四氧化二氮和偏二甲肼(${C_{2}H_{8}N_{2}}$),它们相遇即可燃烧生成二氧化碳、氮气和水。肼类燃料不仅稳定性高,而且在太空中使用时产生的环境问题较少。其相遇燃烧的化学方程式为${C_{2}H_{8}N_{2} + 2N_{2}O_{4} \xlongequal{} 3N_{2}\uparrow + }\_\_\_\_\_\_\uparrow +$
(6)中国空间站历史性完成“合体”。天和核心舱、问天实验舱与梦天实验舱形成了空间站“T”字基本构型组合体。“三舱”均由长征五号 B 运载火箭送入太空,中国空间站的供电主要依赖装在问天号和梦天号实验舱外部的太阳能帆板,光伏太阳能电池板的基板材料是玻璃纤维。玻璃纤维属于
(7)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
任务三 设想航天科技领域中未来的新型材料和能源
(8)2023 年 3 月 30 日,神舟十五号的斯特林热电转换系统完成在轨试验,这是我国首次实现该技术在轨验证。该技术是空间新能源的关键技术之一,利用温差产生能量,推动活塞运动,将热能转化为
任务一 了解我国宇航产品的基本情况和材料选择
【查阅资料】(1)嫦娥五号探测器第一次在月球表面展示了以国产高性能芳纶纤维材料为主,采用“高效短流程嵌入式复合纺纱技术”制作的五星红旗。展示的五星红旗所用的芳纶纤维材料的类型是
合成材料
(填“合成材料”“复合材料”或“金属材料”)。(2)空间探测器的结构材料大多采用铝合金和镁合金,并且要求高强度的零部件。采用钛合金主要体现了钛合金
B
(填字母)的化学性质。A. 密度小
B. 抗腐蚀性好
C. 有金属光泽
(3)火箭整流罩一般为“蚌壳式”结构,整流罩各部件用到了铝合金、不锈钢、玻璃钢等,其中属于复合材料的是
玻璃钢
。在功能不变的前提下,火箭的某些部件最大化地使用铝合金代替玻璃钢,减轻了火箭自身重量,由此信息可知,铝合金具有的优良的物理性能是BC
(填字母)。A. 抗腐蚀性强
B. 密度小
C. 硬度大
(4)航天员出舱活动时佩戴的反光镜采用光学级铝基碳化硅技术,铝基碳化硅是以铝合金为基体,碳化硅为增强材料制成的,它属于
复合
(填“合成”或“复合”)材料。任务二 了解宇航产品的能源选择
(5)“问天实验舱”上搭载的化学燃料有四氧化二氮和偏二甲肼(${C_{2}H_{8}N_{2}}$),它们相遇即可燃烧生成二氧化碳、氮气和水。肼类燃料不仅稳定性高,而且在太空中使用时产生的环境问题较少。其相遇燃烧的化学方程式为${C_{2}H_{8}N_{2} + 2N_{2}O_{4} \xlongequal{} 3N_{2}\uparrow + }\_\_\_\_\_\_\uparrow +$
4H₂O
,“在太空中使用时产生的环境问题较少”的理由是产物无污染(合理即可)
。(6)中国空间站历史性完成“合体”。天和核心舱、问天实验舱与梦天实验舱形成了空间站“T”字基本构型组合体。“三舱”均由长征五号 B 运载火箭送入太空,中国空间站的供电主要依赖装在问天号和梦天号实验舱外部的太阳能帆板,光伏太阳能电池板的基板材料是玻璃纤维。玻璃纤维属于
无机非金属
(填“金属”“无机非金属”“有机高分子”或“复合”)材料。光伏太阳能电池的作用是将太阳
能转化为电能,空间站利用这种能源获取能量的优点是取之不尽
。(7)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
$2H₂ + O₂\xlongequal{点燃}2H₂O$
,在即将着陆前,要迅速释放剩余的燃料,这样做的目的是防止发生爆炸,减轻自重
。任务三 设想航天科技领域中未来的新型材料和能源
(8)2023 年 3 月 30 日,神舟十五号的斯特林热电转换系统完成在轨试验,这是我国首次实现该技术在轨验证。该技术是空间新能源的关键技术之一,利用温差产生能量,推动活塞运动,将热能转化为
动能或机械能
(填写能量的形式),再通过发电机
(填“发电机”“电动机”)将能量输出为电能。该技术能减少对传统太阳能的依赖,在未来载人月球及深空探测等空间任务中具有广阔应用前景。答案
跨学科实践活动 10 调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
(1)合成材料 (2)B
(3)玻璃钢 BC (4)复合
(5)2CO₂ 4H₂O 产物无污染(合理即可)
(6)无机非金属 太阳 取之不尽
$(7)2H₂ + O₂\xlongequal{点燃}2H₂O $防止发生爆炸,减轻自重
(8)动能或机械能 发电机
(1)合成材料 (2)B
(3)玻璃钢 BC (4)复合
(5)2CO₂ 4H₂O 产物无污染(合理即可)
(6)无机非金属 太阳 取之不尽
$(7)2H₂ + O₂\xlongequal{点燃}2H₂O $防止发生爆炸,减轻自重
(8)动能或机械能 发电机
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