航空航天一樣嗎?“航天”這個詞是誰發明的?“航宇”又是什麼?

轉載請註明:【文章轉載自公號:中國航天科普(id:space-more)】

儘管航空和航天相差一字,並且時常一起出現,但實際上,它們分別指代不同的兩大技術門類。那麼,航空和航天有關聯嗎?它們又有什麼區別呢?

從字面意思上看,“天”,是指地球大氣層以外的宇宙空間,也可以稱為外層空間、太空;“空”,是指地球表面以上的大氣層空間。所以,航空和航天,似乎分別指向大氣層空間內的航行和外層空間的航行。

航空航天一樣嗎?“航天”這個詞是誰發明的?“航宇”又是什麼?

航空和航天到底以什麼為界限呢?目前國際上還沒有明確劃分,有些科學家提出以距地面100km為界,以下是“空”,以上是“天”,但也有科學家提出要以75千米或85千米為界。

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航空、航天器飛行高度示意圖

儘管沒有既定的界限,我們仍然能夠從航空和航天的許多不同之處區分它們。

飛行環境不同

航天器在大氣層外飛行,需要研究太空飛行環境,並且運行軌道的近地點高度至少在100km以上。航空器在稠密大氣層中飛行,飛行高度有限,現代飛機最大飛行高度距地面30km。

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世界首顆人造地球衛星-斯普特尼克1號

飛行原理不同

航天器依靠火箭動力飛行,火箭自帶燃燒劑和氧化劑來提供動力,與空氣動力無關。飛行原理依據牛頓第三定律,即作用力和反作用力原理。而航空器應用吸氣發動機提供推力,只自帶燃燒劑,氧化劑來自於吸收空氣中的氧氣。並且,飛機、直升機等航空器還依靠空氣動力克服自身重力升空的。

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火箭飛行原理依據牛頓第三定律

飛行速度不同

為了克服和擺脫萬有引力的作用,航天器需要達到足夠的速度才能夠實現航天。

要衝出大氣層,理論上必須達到7.9km/s的第一宇宙速度;擺脫地球引力進入太陽系,理論上必須達到11.2km/s的第二宇宙速度;要擺脫太陽引力進入銀河系必須達到16.6km/s的第三宇宙速度。而航空器的速度就低得多,現代飛機最快速度只有聲速的3倍多。

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宇宙速度示意圖

工作時限不同

航天器在軌可持續工作時間很長。載人航天器中工作時間最長的要數和平號空間站,它在太空持續飛行了15年後離軌墜毀。而無人航天器,如先驅者10號,已飛行32年,目前正飛出太陽系向銀河系進發。而航空器的活動範圍和工作時間則很有限,如飛機的最長飛行時間不超過一晝夜,航程最大約20000km。

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和平號空間站

升降方式不同

航天器的發射,都由運載火箭垂直升空完成。在發射過程中,運載火箭要轉向、逐級脫離並送航天器入軌。返回時,航天器必須經歷離軌、過渡、再入和著陸四個階段,難度遠遠高於航空器的降落。航空器以飛機為例,它的升空是從地面到安全高度的一個加速的運動過程,降落時需要經過下滑和著陸,困難程度大大小於航天器。

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飛機的升降

可見,航空和航天儘管在多方面互有聯繫,但互相之間也有很大的差別,稍有了解後就不容易混淆了。“航天”一詞,並不是由來已久,那麼它是怎麼產生的呢?與它很像的“航宇”又是指什麼呢?

中國本沒有“航天”這個詞,更沒有“航天器”。人們把在地球大氣層以外空間飛行的各類飛行器稱為“空間飛行器”或“宇宙飛行器”,把在太空中飛行叫做“空間飛行”、“星際航行”或“宇宙航行”。著名科學家錢學森就曾出版一本叫做《星際航行概論》的專著。

航空航天一樣嗎?“航天”這個詞是誰發明的?“航宇”又是什麼?

20世紀60年代後期,錢學森研究了星際航行的歷史現狀和未來發展,他認為現階段人類還只能在太陽系內航行,在太陽系內的航行可以稱為“航天”,並可與中國已有的“航海”、“航空”詞彙相對應,將來飛出太陽系到其他恆星的航行,可以稱為“航宇”。這樣,中國就有了“航天”一詞。

“航天”一詞與中國原有詞彙“航海”、“航空”相銜接,而且比“空間飛行”、“宇宙航行”、“星際航行”等簡便、準確,所以“航天”及相應的“航天器”、“航天員”、“航天飛機”等術語很快就被中國科學技術界普遍接受。

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