第十一單元化學與社會跨學科實踐活動10調查我國航天科技領域中新型材料、新型能源的應用活動目標1.了解新型材料和新型能源在我國航天科技領域中的應用，樹立民族自豪感。2.加深對物質的性質與應用、能量的轉化和轉移等的認識。3.通過設想未來新型材料和新型能源，形成創新意識。活動設計與實施任務一了解我國宇航產品的基本情況1.我國宇航產品主要分為火箭和航天器。查閱資料，了解我國宇航產品的發展。活動設計與實施活動設計與實施知識鏈接:火箭是火箭發動機噴射工質（工作介質）產生的反作用力向前推進的飛行器。它自身攜帶全部推進劑，不依賴外界工質產生推力，可以在稠密大氣層內，也可以在稠密大氣層外飛行，是實現航天飛行的運載工具。活動設計與實施航天器，又稱空間飛行器、太空飛行器。按照天體力學的規律在太空運行，執行探索、開發、利用太空和天體等特定任務的各類飛行器。航天器基本上都在太陽系內運行。活動設計與實施2.請調研火箭和航天器的種類及主要用途。嘗試繪制包含這些信息的示意圖。活動設計與實施知識鏈接:選擇宇航產品的材料時需考慮的問題：（1）宇航產品的環境：空間環境，發射和返回環境。（2）材料的理化指標：比剛度、比強度、密度和耐熱性。活動設計與實施空間環境主要包括超低溫、強輻射、高真空，還有高速運動的塵埃、微流星體和流動星體及繞地球高速運轉的“太空垃圾”。發射和返回環境包括加速度環境、振動環境、噪聲環境、沖擊環境等，航天器高速飛行時與大氣層產生摩擦，其熱量甚至能夠達到2000℃以上。活動設計與實施燒蝕材料的作用：隔熱保護、冷卻效應、氣動穩定（改變航天器表面的氣動特性，減少空氣摩擦所帶來的破壞力）。比強度：材料的抗拉強度與密度的比值。比剛度：材料的彈性模量與密度的比值。航天飛行器的重量每減少1公斤，可使運載火箭減輕500公斤。活動設計與實施任務二了解宇航產品的材料選擇1.查閱資料，結合金屬材料和高分子材料等知識，選擇一款宇航產品，了解并分析其主體結構、外部涂層、功能部件等所使用的材料及其特點。（以下內容僅供參考）神舟十二號飛船的材料及特點活動設計與實施活動設計與實施2.根據調查的材料信息完善示意圖。活動設計與實施任務三了解宇航產品的能源選擇1.火箭的能源。查閱資料，結合燃燒、能量等知識，了解并分析火箭的推進劑，說明不同推進劑的特點。（1）調查目前用到的火箭推進劑中的燃料，從比沖、能源類別、存儲情況、是否環保、是否廣泛使用的角度認識推進劑（至少選擇兩個角度進行分析）。活動設計與實施活動設計與實施特別提醒:比沖：單位推進劑的量所產生的沖量，可以理解為1kg的燃料產生1kg力的推力可以持續的時間（秒數），國際單位為秒（s）。比沖越高，意味著相同質量的燃料火箭能獲得更多動量，最終的速度越快，典型的固體火箭發動機的比沖量可以達到290秒，液體火箭主發動機的比沖量則是300至453秒。例如“比沖量可以達到290秒”是指火箭噴出的燃料的速度可以達到2900m/s。活動設計與實施（2）根據信息寫出下列推進劑使用時反應的化學方程式及能量轉化。活動設計與實施（3）當前的研究方向由碳氫燃料轉化為高密度液體碳氫燃料。查閱資料，了解高密度液體碳氫燃料的優勢（能結合飛行器的實際情況進行表達即可）。高密度液體碳氫燃料具有更高的質量密度和體積熱值，在發動機燃料箱容積有限的情況下,能有效增加所攜帶的能量，降低發動機油耗比，滿足高航速、大載荷和遠射程的要求；或在保持性能不變的情況下，減小燃料箱容積，實現飛行器小型化,提高機動性和突防能力。活動設計與實施方法指導:對比高密度液體碳氫燃料和碳氫燃料，了解其突出優點和研究進展。活動設計與實施2.調研航天器的能源。查閱資料,了解并分析人造衛星、宇宙飛船、空間探測器、空間站等航天器在開展工作時所使用的能源種類及其特點。活動設計與實施知識鏈接:高密度液體碳氫燃料是為提高航空航天飛行器性能(航程,載荷,速度)而人工合成的燃料。活動設計與實施3.根據調查的能源信息進一步完善示意圖。活動設計與實施活動設計與實施知識拓展:“斯特林熱電轉換試驗裝置”順利完成我國首次技術在軌試驗，熱電轉換效率等綜合技術指標達到國際先進水平。該系統具有結構簡單、效率高、質量輕、啟動快、振動小及噪聲低等優點，將熱能高效轉化為電能，能夠減少對傳統太陽能的依賴。在未來載人登月及深空探測等空間任務中，具有廣闊應用前景。活動設計與實施任務四設想航天科技領域中未來的新型材料和能源1.調查研究目前正處于試驗階段的新型材料，并了解其面臨的挑戰。（選擇一種材料加以闡述）活動設計與實施2.展望我國航天科技中新型能源的未來發展方向。未來太空能源的發展趨勢：①提高能源系統的效率和可靠性；②減少對太空環境的影響，提高能源系統的環保性能；③降低能源系統的成本。活動設計與實施3.設計一款未來的宇航產品，繪制出它的外觀，并將其用途、所使用的材料、能源等標注在圖中。（以下內容僅供參考）活動設計與實施方法指導:依據宇航產品的工作環境，結合材料的性質、環保、經濟等角度綜合評價材料，選擇或研發滿足特定需求的材料。結合燃燒、能量等知識，依據反應原理、存儲情況、以及是否