内容正文:
微专题--航天地理知识解析
探索航天与地理的奥秘
制作人:山林
2025.8.16
掌握航天发射基地、回收基地的区位条件、发射时间及发射方向的选择
掌握暗夜星空保护区的区位选择
熟悉天文观测基地的区位、会看星空图
航天地理知识解析
学习目标
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熟 悉 天 文 台 的 区 位 选择
基本思路
航天地理知识解析
发射窗口、方向
航天发射基地的区位因素
天文观测基地的区位因素
天文台选址的区位因素、 暗夜星空保护区、星图
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探究拓展
1、气象条件(晴天多、阴雨雷电天气少;风速小;湿度低;气象灾害少,有利于发射和跟踪);
2、纬度因素(纬度低,自转线速度大,初始发射速度快,可以节省燃料和成本);
3、地势因素(地势越高,地球自转线速度越大,节约燃料和成本;地势高,空气稀薄,大气透明度高);
4、地形因素(地形平坦开阔,发射方位无高大山脉阻挡,视野开阔,有利于跟踪观测;地形闭塞,有利于保障基地安全;地形平坦开阔,卫星发射基地建设用地广阔(可发展空间大));
6、人类活动(发射周围及发射方向一定范围内,人口稀少(如沙漠、草原、山区、海洋等),人类活动少,有利于火箭残骸安全坠落,降低危害,发射安全性高);
7、交通条件 (铁路、海运等交通便利,有利于大型航天装备的运输);
8、安全因素(出于国防安全考虑,有的建在山区、沙漠地区,有的建在地广人稀处);
9、环境条件(大气污染小,光污染少,空气稀薄,透明度要高,以便跟踪观测;
10、此外还需分析科研水平、基础设施、国家政策等条件)。
二、发射时间、
发射窗口、
发射方向
回收基地选址
①在一天中一般选择在晴朗无云的夜晚,主要是便于定位和跟踪观测(白天太阳辐射可能会干扰测控信号载人航天器选择白天时发射,是为了保障航天员的安全)
②我国发射时间:主要选择在北半球冬季,便于航天测控网对飞船的监控、管理、回收。我国有多艘“远望号”监测船在南半球纬度较高的海域,选择北半球冬季是为了避开南半球恶劣的海况。
发射时间:
一般与地球运动方向一致,向东发射可充分利用自转线速度的作用,节约能源。
发射方向:
是指运载火箭发射比较合适的一个时间范围(即允许运载火箭发射的时间范围)。这个范围的大小亦叫做发射窗口的宽度。窗口宽度有宽有窄,宽的以小时计,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至为零。
发射窗口:
⑤距离发射场、控制中心位置适中,有利于监控、抢救等工作展开。
①平坦开阔,无大河、湖泊和茂密的森林,便于快速发现搜索目标和营救。
②人烟稀少,有利于疏散人群,对居民生活干扰少,建设成本低以及保证安全。
③气候干旱,多晴朗天气,能见度高,便于定位跟踪。
④地质条件好。
回收基地区位:
三、中国五大
航天发射基地
中国五大卫星发射基地
中国东方航天港
位于山东烟台
位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,首个海上发射母港,温带季风气候。
1、中国东方航天港:
优点:
可借助海洋灵活选择发射点,发射灵活性高;能将落区设于无人公海,避免残骸对陆地人员和财产构成威胁,发射安全性强;海域盐雾少,利于延长设备寿命;依托山东优越的港口条件,可轻松运输大型火箭部件,运输便利;山东制造业强大,产业配套完善:政策支持。
缺点:
易受台风、风暴潮等极端气象及复杂海况干扰,恶劣状况下需推迟发射,影响发射计划的准时性;技术运维难度大,维修成本高;初期成本投入大。
纬度位置偏高 ,发射小倾角轨道卫星时,无法借助更多地球自转初速度,火箭需消耗更多能量; 火箭运输受限,铁路沿线的隧道、桥梁等会限制火箭尺寸,对发射更大型火箭不利;航区及落区安全协调任务重 ,发射卫星常需向东或东南发射,涉及人口较密集区域,需协调疏散人员,耗费人力物力。
2、酒泉卫星发射基地(甘肃酒泉,北纬40°43′,东经98°59′)
优点:
地势开阔平坦,利于建设大型发射设施,适合回收着陆,便于搜救;人烟稀少,降低了潜在安全隐患;温带大陆性气候,全年少雨,水汽含量低,且晴天多,日照时间长,发射时间窗口充足,减少云层干扰及雷电等对电子设备的干扰;地处内陆深处,距离海岸线远,保密性好;配套设施完善;技术经验丰富 。
缺点
3、西昌卫星发射中心(四川北纬28°20′,东经102°00′ )
优点 :
落区疏散任务重,发射火箭残骸易落于人口相对密集区,需人员疏散,耗费人力财力;建设维护成本高,峡谷地形易受暴雨、泥石流等自然灾害威胁,亚热带季风气候,雨季长,设施建设及后续抗灾加固等维护成本相对偏高。
纬度较低(北纬 28.2 度),能借助更多地球自转线速度,省燃料增加有效载荷;峡谷地形且地质坚实,利于发射场布局及设施建设;日照长,雾天少,试验周期与可发射时间较多;地处大山之中,能减少干扰;具备公路、铁路、航空运输条件,利于运送卫星、火箭等大型设备,运输较便利 ;发射经验丰富 。
缺点:
4、文昌航天发射场(海南北纬19°20′,东经109°48′)
气象挑战大,热带季风气候,降水多,台风等极端天气易干扰发射,需精准气象预测确定发射窗口;腐蚀风险高,海洋环境湿度高、盐分大,易加快设备腐蚀,增加设施防护与维护成本。
优点:
纬度低,运载效率高,可借地球自转线速度,节省燃料,降低成本;运输便利,能海运大型火箭部件,且运输平稳、低成本;可多方向发射,发射灵活;安全性好,东、南方向是海域,残骸可落入公海,减少对居民的安全风险;海南自贸港的开放环境,利于国际合作;利于吸引国际商业发射订单;助力区域发展;带动海南航天产业链及航天旅游等。
缺点:
运载效率欠佳 ,纬度偏高,发射小倾角轨道卫星时,难以借助更多地球自转初速度,消耗燃料更多;大型设备运输不便,地处内陆,交通运输条件对比滨海发射场有差距,大型火箭运输易受限。
5、太原卫星发射基地的纬度约为北纬 38.8°,经度约为东经 113°
优点:
适合极地轨道与太阳同步轨道卫星发射任务,纬度条件适宜向东北或西南发射;观测条件好,海拔 1500 米左右,大气稀薄,利于观测;温带季风气候,多晴朗天气,气象适宜发射的天数较多;安全性较强,地形隐蔽,山脉构成天然屏障;周边人口密度相对较低,工业污染少;安全风险小;交通较便捷,靠近北京,便于和北京航空航天控制中心协作。
缺点:
四、世界十大
航天发射基地
位于美国东部佛罗里达州东海岸的梅里特岛卡纳维拉尔角地区,是美国宇航局进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所。北纬28°35′,西经80°39′
特点:低纬度,发射效率高;海运便利,适合大型火箭运输;位于人口密集区,安全风险较高;亚热带季风性湿润气候,雨天多;热带风暴飓风等极端天气影响。
1、肯尼迪航天中心(美国)
2、拜科努尔发射场(哈萨克斯坦),北纬46°00′,东经63°00′
特点:地形平坦,人烟稀少;适合多种轨道发射;温带大陆性气候,晴天多;距离发射控制中心远,交通不便。
3、库鲁航天中心(法属圭亚那)北纬5°00′,西经53°00′
特点:低纬度优势显著,运载能力提升,风力小;射向范围广;雨林气候,大雨天多;位于海外,政治和管理复杂。
18
五、天文观测
1.观测对象:
(1)单一天体(注意天体定义)。
(2)天体系统:如太阳系、银河系。
(3)星座。
(4)天文现象:日月食、极光、冲日与凌日(凌日:地内行星在中间;冲日:地球在中间)、流星雨、金星合月等。
(5)其他:特殊科研对象。
2.观测时间:
大多夜晚、冬季,天文现象发生时间。
3.天文观测的条区位
(4)人类活动:空气污染低;光污染小;设备要先进;观测技术要高;需设置黑暗填空保护区,国家政策等。
(1)纬度:高纬度,冬季夜长,连续观测时间长,星空起落变化小、观测范围广,相对固定;低纬度,则强调观测范围广(如可观测南北两半球的天文情况),南半球观测南天区,北半球观测北天区。
(2)地形,地势:地形平坦,视野开阔;海拔高,空气稀薄,大气透明度高;地势高,视野开阔。
(3)气象:晴天多(一般是气候干旱所致);云量少,大气透明度高(无风沙、雾霾);风力要小(气压带控制所致);气温波动小,大气扰动小(如太阳观测台选湖边、草地避开开着的窗户、水泥地和远离高大建筑);湿度小.
4.天文台的区位
(4)人类活动:空气污染低;光污染小;设备要先进;观测技术要高;需设置黑暗填空保护区,国家政策等。
(1)纬度:高纬度,冬季夜长,连续观测时间长,星空起落变化小、观测范围广,相对固定;低纬度,则强调观测范围广(如可观测南北两半球的天文情况),南半球观测南天区,北半球观测北天区。
(2)地形,地势:地形平坦,视野开阔;海拔高,空气稀薄,大气透明度高;地势高,视野开阔。
(3)气象:晴天多(一般是气候干旱所致);云量少,大气透明度高(无风沙、雾霾);风力要小(气压带控制所致);气温波动小,大气扰动小(如太阳观测台选湖边、草地避开开着的窗户、水泥地和远离高大建筑);湿度小.
(5)交通、科研水平、基础设施、国家政策等条件
5、暗夜星空保护区区位
1)优良的观测条件。良好的气候,晴夜多,高海拔,大气稳定性、透明度高,利于观测。
2)低光污染。人类活动对环境几乎零污染。
3)有生态价值。靠近湿地等生态敏感区,或区内有独特生态系统和生物多样性,需兼顾生态保护。
4)政策支持,社区支持。入夜后区内有严格管理灯光使用制度。
5)最好有山等屏障阻挡外部光污染。
6)科研需求。
6、星图
A、常见的星图是按照仰视视角绘制的,方便观测者在夜晚举过头顶对照观察,这种星图的布局和方向感与实际观星体验相符,在北半球如果面向北仰视星图,星图是“上南下北左西右东”,可见到北极星,并且在一个地方看北极星的地平高度始终不变,因为北极星的仰角等于当地地理纬度;
B、观测星空注意问题:
1)、根据观测季节选择对应星图(如12月用冬季星图),和“适用时段”(如20:00-22:00),若观测时间偏差大,需记得“每推迟1小时,星空向西偏移约15°”;准备好指南针(定北方)、红光手电筒(照星图,避免破坏夜视能力)、双筒望远镜(观测暗星)。
2).避开满月(月光会掩盖暗星),选择晴朗、无云的夜晚,21点后至凌晨是较佳时段(冬季可适当提前)。远离城市光污染(如郊区、山顶)。
3). 用指南针找到实际北方,将星图上的“北”字严格朝向北方(方向错则后续全错)。面对星图是“上北下南左东右西”观测星空时,通常将星图举过头顶观测,需将星图上下翻转(此时星图“上”对应实际星空“下”),避免角度导致的错位,如:如果你正站在星空下使用活动星图,那么面向南方,将活动星图举到头顶,将星图上的南方对准实际的南方,这时星图上的星相、方向就和你当时实际看到的一样了,而星图上椭圆的边缘就是当时实际的地平圈。
六、探究和拓展
材料:2025年文昌国际航天城( 19°N )完成三期扩建,增加了民营火箭发射工位,全年商业发射占比超40%。以形成“火箭总装-卫星制造-数据应用”全产业链,其新型光伏供电系统使发射场碳排放大大降低,但面临雨季发射窗口缩减和落区生态保护压力。依据以上材料,回答下列问题:
主动探究一
1、简析文昌基地商业航天快速发展的区位优势。
1)纬度优势:19°N纬度可大大借地球自转线速度,减少燃料量降低发射成本;
2)政策红利:海南自贸港实现火箭进口零关税,使箭体运输成本降低;
3)产业协同:以形成“火箭总装-卫星制造-数据应用”全产业链,协同条件优越。
主动探究一
材料:2025年文昌国际航天城( 19°N )完成三期扩建,增加了民营火箭发射工位,全年商业发射占比超40%。以形成“火箭总装-卫星制造-数据应用”全产业链,其新型光伏供电系统使发射场碳排放大大降低,但面临雨季发射窗口缩减和落区生态保护压力。依据以上材料,回答下列问题:
2、说明光伏供电系统对航天基地可持续发展的意义。
促使能源结构优化转型,减少二氧化碳排放,改善环境;打破对传统能源的依赖,使运营成本降低。
主动探究一
材料:2025年文昌国际航天城( 19°N )完成三期扩建,增加了民营火箭发射工位,全年商业发射占比超40%。以形成“火箭总装-卫星制造-数据应用”全产业链,其新型光伏供电系统使发射场碳排放大大降低,但面临雨季发射窗口缩减和落区生态保护压力。依据以上材料,回答下列问题:
3、提出应对雨季发射约束的两种技术方案
方案1:通过AI气象预测,提前识别台风间隙期,规避台风,保证在符合要求的窗口期发射;
方案2:快速转场系统:采用模块化发射台,实现快速工位切换,规避突发降雨,保证在符合要求的窗口期发射。
主动探究二
材料:拜科努尔(45.6°N)与库鲁(5°N)发射场2025年商业发射数据对比表:
指标 拜科努尔 库鲁
发射次数 9 15
有效载荷/吨 4.2 6.8
客户满意度 78% 92%
1、指出库鲁基地的核心竞争力
近赤道区位使地球自转加速效应最大化,同步轨道运载能力提升,节省燃料,降低发射成本。
2、分析拜科努尔转型困难的结构性原因
气候制约:冬季极端低温导致发射困难;交通瓶颈:依赖单一铁路线,大型箭体运输耗时多,成本高。
主动探究二
材料:拜科努尔(45.6°N)与库鲁(5°N)发射场2025年商业发射数据对比表:
指标 拜科努尔 库鲁
发射次数 9 15
有效载荷/吨 4.2 6.8
客户满意度 78% 92%
3、给拜科努尔的合理化建议
通过优化发射发挥内成本、提高发射率、增强有效载荷能力提高商业发射竞争力;拓展客户群体和提升服务质量;加强国际合作;改善基础设施建设;强化安全、注意环境保护;发挥内陆安全优势等。
材料一:中国东方航天港”位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,项目依托烟台优越的地理位置和港口条件,发挥航天、海工等工业制造基础雄厚的独特优势,打造以航天海上发射母港、火箭研发制造中心、卫星载荷研发制造中心、海上发射平台研发制造中心和卫星数据应用开发中心等“一港四中心”为主要内容,实施制造园区、航天产业配套园区和航天应用文旅园区“一港三区”空间规划布局,辐射带动智能制造装备、物流装备、能源装备、航天新材料、航天旅游等相关产业。
拓展一:
材料二:中国东方航天港位置图
结合以上材料,完成下列各题:
(1)中国东方航天港与文昌卫星发射基地相比有哪些优势和不足?
不足 :纬度比文昌高,地球自转线速度小,火箭获初始速度小,燃料消耗多,运载能力相对低;烟台海域冬季或有海冰等状况影响运输时间窗口;国际合作优势弱。
优势 :海上发射母港,可凭借船只在黄海海域灵活选择发射点;对小倾角及太阳同步轨道卫星发射适配性好;发射方向不受限制;地处温带,干燥少雨、晴天多,发射窗口多。
材料一:中国东方航天港”位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,项目依托烟台优越的地理位置和港口条件,发挥航天、海工等工业制造基础雄厚的独特优势,打造以航天海上发射母港、火箭研发制造中心、卫星载荷研发制造中心、海上发射平台研发制造中心和卫星数据应用开发中心等“一港四中心”为主要内容,实施制造园区、航天产业配套园区和航天应用文旅园区“一港三区”空间规划布局,辐射带动智能制造装备、物流装备、能源装备、航天新材料、航天旅游等相关产业。
拓展一:
材料二:中国东方航天港位置图
(2)中国东方航天港设立“一港四中心”
,规划“一港三区”有什么好处?
“一港三区”的好处: 能 达成港产城融合发展,以发射优势吸引火箭总装总测及高端配套产业,带动区域经济;能 挖掘航天文旅潜力,利用发射观礼等特色,拉动山东航天文旅产业,为航天产业增添持续性附加值。
“一港四中心”的好处 :可 构建商业航天全产业链闭环,缩短生产与发射间隔,并借助数据智算等助力实现从星箭制造、发射至空天信息服务的延伸 ;助于 吸引航天企业总部入驻,汇集人才与资金,推动其向世界级空天信息产业园发展 。
材料一:中国东方航天港”位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,项目依托烟台优越的地理位置和港口条件,发挥航天、海工等工业制造基础雄厚的独特优势,打造以航天海上发射母港、火箭研发制造中心、卫星载荷研发制造中心、海上发射平台研发制造中心和卫星数据应用开发中心等“一港四中心”为主要内容,实施制造园区、航天产业配套园区和航天应用文旅园区“一港三区”空间规划布局,辐射带动智能制造装备、物流装备、能源装备、航天新材料、航天旅游等相关产业。
拓展一:
材料二:中国东方航天港位置图
结合以上材料,完成下列各题:
(3)建设中国东方航天港对我国航天事业发展的意义?
填补我国海上常态化发射空白,适配太阳同步轨道等任务,提升发射灵活性;以全产业链布局降低发射成本、缩短周期,助力商业航天规模化发展;带动航天智造、空天信息服务等关联产业,形成新增长极,支撑航天事业多元发展。
材料一:中国东方航天港”位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,项目依托烟台优越的地理位置和港口条件,发挥航天、海工等工业制造基础雄厚的独特优势,打造以航天海上发射母港、火箭研发制造中心、卫星载荷研发制造中心、海上发射平台研发制造中心和卫星数据应用开发中心等“一港四中心”为主要内容,实施制造园区、航天产业配套园区和航天应用文旅园区“一港三区”空间规划布局,辐射带动智能制造装备、物流装备、能源装备、航天新材料、航天旅游等相关产业。
拓展一:
材料二:中国东方航天港位置图
结合以上材料,完成下列各题:
(4)中国东方航天港建设给当地带来什么影响?
带动航天制造、文旅等产业,创造就业,形成区域经济新增长极;推动交通、通信等配套设施升级,改善区域发展条件;提升当地知名度,吸引航天相关人才,助力产业与人才双向发展。
材料一:中国东方航天港”位于山东烟台海阳市,北纬37度,东经120度,中国最年轻的卫星发射基地,项目依托烟台优越的地理位置和港口条件,发挥航天、海工等工业制造基础雄厚的独特优势,打造以航天海上发射母港、火箭研发制造中心、卫星载荷研发制造中心、海上发射平台研发制造中心和卫星数据应用开发中心等“一港四中心”为主要内容,实施制造园区、航天产业配套园区和航天应用文旅园区“一港三区”空间规划布局,辐射带动智能制造装备、物流装备、能源装备、航天新材料、航天旅游等相关产业。
拓展一:
材料二:中国东方航天港位置图
结合以上材料,完成下列各题:
(5)为中国东方航天港发展方向提合理化建议。
巩固发射优势 ,扩大发射业务承揽范围;完善产业配套 ,打造国内顶尖商业火箭总装测试基地;强化政策支撑 ,助力项目落地;优化金融服务 ,扩大全产业链投资;发展航天文旅 ,塑造好客山东航天文旅特色品牌。
右图是厄瓜多尔位置图,完成下面小题
与B点相比,在A点筹建新的航天基地有哪些优势?
距海近,海运便利,利于物资运输及大型零部件的运输;海拔低,地形平坦,利于基地工程建设;西部靠海,发射方向多,残骸可选落大海,安全性能好。
拓展二:
拓展三:
材料:青海冷湖天文观测基地 :位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域,平均海拔约4000米。这里视宁度中值为0.75角秒,与国际顶级天文台址数据基本持平,且晴夜多、光污染极低,是东半球唯一的世界级天文观测基地,已吸引多家科研机构入驻,成为亚洲最大的天文观测基地之一。 《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》已正式施行,将台址 50 公里半径范围设为暗夜保护核心区进行严格灯光管制,可有效避免光污染。 依据以上材料回答海冷湖天文观测基地的区位优势:
温带大陆性气候,寒冷多风、干燥少雨,晴夜数量充足,能见度高,便于观测,能为各类长期观测任务提供充裕的时间窗口; 位于无人区,光污染极小 ;政策及区内居民支持;地处内陆高原,水汽影响小 ,更适宜光学/红外天文观测;交通及后勤保障较便利。
拓展四:
材料:暗夜星空保护区是专门保护夜间环境免受光污染影响的区域,通过分级管理体系保护特定区域的暗夜环境,由核心区和外围缓冲区构成,需经国际暗夜协会、世界自然保护联盟等组织认证,主要包括暗夜公园、暗夜社区、暗夜保护区三种形式。回答下列问题:
建立暗夜星空保护区有什么意义?
1. 保障天文观测:减少光污染,为天文观测提供极低亮度的夜空环境。
2. 保护生态环境:维持夜间自然光照节律,避免人工光干扰动植物的觅食、繁殖、迁徙等行为,保护生物多样性。
3. 传承自然与文化:让人类有机会观测宇宙,保护暗夜文化遗产(如传统星象观测、星空相关民俗)。
4. 维护人类健康:减少人工光对人体生物钟、睡眠质量的干扰。
拓展五、读北斗七星四季星图,回答问题:
1、回答斗柄指向与季节对应关系
斗柄朝东对应春季,朝南对应夏季,朝西对应秋季,朝北对应冬季。
2、用北斗七星如何找到北极星?
北斗七星的勺沿两颗恒星连线的五倍距离处就是北极星位置。
3、关于北斗七星的转动说法正确的是()
A、逆时针 B、顺时针
C、东升西落 D、只有北极星始终不动
答案:D
4、如何使用星图?
用指南针找到实际北方,将星图上的“北”字严格朝向北方。面对星图是“上北下南左东右西”观测星空时,通常将星图举过头顶观测,需将星图上下翻转(此时星图“上”对应实际星空“下”),避免角度导致的错位。
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高频命题趋势
数据解读:要求分析发射场气候统计图
政策关联:结合"一带一路"分析海外基地建设
伦理冲突:生态保护与残骸落区矛盾
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