专题01 神舟飞船中的速度【聚焦前沿】神舟飞船中的物理（高中版）

专题01神舟飞船中的速度 神舟飞船首飞已有二十二年，新飞船何时启用? 载人航天人命关天 执行天宫空间站首次载人飞行任务的神舟十二号飞船目前正在发射塔架进行射前准备工作，有网友发问，神舟飞船首飞至今已有二十年，新一代载人飞船何时启用? 还是那句话“载人航天，人命关天”，载人航天器一旦定型成熟不会轻易更换，比如联盟系列飞船执行任务次数即将突破150次，这里面固然有新技术新产品更新慢的问题，但还是突出了高安全、高可靠、高质量的根本需求出发点，如果要换也需要新产品得到充分的检验验证。 新一代载人飞船试验船整流罩合罩 去年5月5日，我国21.6吨发射质量的新一代载人飞船试验船首飞成功，成功验证了倒锥体外形返回舱、高速半弹道再入返回、自适应预测制导、群伞减速、气囊式无损着陆等一系列具有世界领先水平的新技术。 这款20吨级飞船的主线任务是服务载人月球工程，新一代载人飞船按照规划也的确有服务天宫空间站的14吨级近地轨道版，但这毕竟是主线任务的拓展任务，项目研发进度滞后于主线任务。 经受第二宇宙速度热流条件烧蚀的新飞船返回舱 天宫空间站额定载员3人，只在轮换期间可达6人，新一代载人飞船额定载员则是6至7人，服务当前形态的天宫空间站显然能力过剩，神舟号载人飞船则是正当其时。 经过神舟5号、神舟6号、神舟7号、神舟9号、神舟10号、神舟11号总计六次载人飞行任务历练与技术的快速迭代，神舟号飞船不论是功能性还是可靠性都已经达到了一个新高度。 新一批次神舟载人飞船 以神舟12号为例，除了为适应空间站任务将对接机构耐冲击力由8吨级升级至180吨级之外，早在2017年它就移植了天舟货运飞船的全自主快速交会对接能力。 载人航天工程总师周建平指出，全程自主交会对接技术，我国在全球范围内都是领先的。现在，他们(神舟12号研发团队)对这次技术移植的要求是“开局就冲刺，再次领跑全球”。而领跑就意味着创新和突破。 回顾历史国际上已经有不少快速交会对接案例，但我们的核心优势突出的是“全程自主”，将以前大家都依赖地面干预的“远程导引段”实现了全自主导航与控制，这是因为我们在国际上率先提出并应用了“基于绝对定位数据的快速交会对接自主导航与制导方案”，高效率解决了依靠地面定轨、计算、注入时间长难以实施快速交会对接的难题。 180吨级构型天宫空间站 当时间线继续往后推移，天宫空间站也有二期拓展规划，届时空间站规模可达180吨，额定载员人数可进一步提升至6人，这样一来就有了使用新飞船的运力需求。 届时配型14吨级近地轨道版新飞船的长征七号火箭也已经通过天舟货运飞船任务积累了足够多的可靠性与安全性，在此基础上进一步强化改进出一款加强型号载人火箭，就可以完美衔接新飞船发射业务。 SpaceX公司的猎鹰9号也是类似路线，通过货运龙飞船以及大量的商业发射业务积累可靠性，进而可以更加从容地执行载人发射任务。 长征七号运载火箭 回想上世纪九十年代初期当我们决定实施载人航天工程时一位高工感叹，今年是1992年，这一年，在已经记满了5000年方块字的史册上，将另起一行! 二十九年过后一座单独由一国打造的大型载人空间站“天宫”正在翱翔天际与日月同辉，为另起一行书写的历史填上了最强注脚。 天宫空间站天和核心舱舱外相机拍摄画面 载人航天的历史就是一部苦难辉煌的奋斗史: 曾经为了神舟五号可以载人上天我们甚至动了不办奥运会也要搞载人航天的念头，因为我们深知高技术对于可持续发展的意义究竟有多么重大。 曾经我们只敢畅想一座20吨级由单一核心舱组成的小型空间站，连我们自己也不知道自己的潜力有多大，到头来一座足以比肩国际空间站的大型空间站在我们手里梦想照进现实。 参与载人航天工程评比的五大方案 曾经为了决策载人航天选用何种天地往返载具，多路技术专家对着由4款带翼航天器与1款载人飞船组成的五大方案争得面红耳赤，说到底还是那时的家底不够殷实，如今呢?神舟飞船、新一代载人飞船、可重复使用试验航天器(航天飞机)、火箭飞机、空天飞机多路齐头并进。 腾云空天飞机 现在，我们的航天事业又到了一个新的历史拐点，过去的主责是弥补短板追赶世界领先水平，现在手里的技术生力军越来越多，货架产品装备琳琅满目，然而呈现在我们面前的却是越来越多航天技术的深水区、无人区，要想勇立潮头为人类发展多做贡献，就必须越是艰险越向前。 一、单选题 1．（2021·宝山区·上海交大附中）2011年11月3日，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号实现自动对接。假设神舟八号在圆轨道做匀速圆周运动时，离地面高度为H，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则神舟八号的运行速度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 万有引力提供向心力得 黄金代换式 联立解得 ABC错误，D正确。 故选D。 2．（2021·湖南娄底市·娄底一中高一期中）举世