人教版高一物理必修第二册万有引力与宇宙航行——人造卫星问题

专题 卫星变轨问题和双星问题班级 姓名 学号一、人造卫星的变轨问题 1.变轨问题概述 (1)稳定运行卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即G Mmr 2＝m v 2r.(2)变轨运行卫星变轨时，先是线速度v 发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r 发生变化.①当卫星减速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变迁.②当卫星加速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变迁. 2.实例分析同步卫星的发射、变轨问题如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，在Q 点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2，在P 点点火加速，使其满足GMmr 2＝m v 2r，进入同步圆轨道3做圆周运动.例1如图为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是( ) A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期C.卫星在轨道1上经过Q 点时的速率大于它在轨道2上经过Q 点时的速率D.卫星在轨道2上经过P 点时的加速度小于它在轨道3上经过P 点时的加速度针对训练1航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图4所示.关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有( ) A.在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于经过B 点的速度 B.在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的速度 C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度二、双星问题1.双星模型(1)如图所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它们的万有引力可以忽略不计.在这种情况下，它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”. (2)双星问题的特点①两星围绕它们之间连线上的某一点做匀速圆周运动，两星的运行周期、角速度相同. ②两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供. ③两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r 1＋r 2＝L .(3)双星问题的处理方法：双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即Gm 1m 2L 2＝m 1ω2r 1，G m 1m 2L2＝m 2ω2r 2.例2 两个质量不同的天体构成双星系统，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是( ) A.质量大的天体线速度较大 B.质量小的天体角速度较大 C.两个天体的向心力大小一定相等 D.两个天体的向心加速度大小一定相等针对训练2 两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O 为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示.已知双星的质量分别为m 1和m 2，它们之间的距离为L ，引力常量为G ，求双星的运行轨道半径r 1和r 2及运行周期T .巩固训练1.2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道 Ⅰ 上运行到远日点B 变轨，进入圆形轨道 Ⅱ.在圆形轨道 Ⅱ 上运行到B 点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚.对于该过程，下列说法正确的是( ) A.沿轨道 Ⅰ 运动至B 点时，需向前喷气减速才能进入轨道 Ⅱ B.沿轨道Ⅰ运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期C.沿轨道 Ⅰ 运行时，在A 点的加速度小于在B 点的加速度D.在轨道 Ⅰ 上由A 点运行到B 点的过程，速度逐渐增大2.如图所示，我国发射的“神舟十一号”飞船和“天宫二号”空间实验室于2016年10月19日自动交会对接成功.假设对接前“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室轨道半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室轨道半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接3.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，冥王星与星体卡戎的质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O 点运动的( ) A.轨道半径约为卡戎的17 B.角速度大小约为卡戎的17C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍4.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动.如图1所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G .则( ) A.v 1＞v 2，v 1＝GM r B.v 1＞v 2，v 1＞GMr C.v 1＜v 2，v 1＝GMr D.v 1＜v 2，v 1＞GMr5.如图，“嫦娥三号”探测器经轨道 Ⅰ 到达P 点后经过调整速度进入圆轨道 Ⅱ，再经过调整速度变轨进入椭圆轨道 Ⅲ，最后降落到月球表面上.下列说法正确的是( ) A.“嫦娥三号”在地球上的发射速度大于11.2 km/s B.“嫦娥三号”由轨道Ⅰ经过P 点进入轨道Ⅱ时要加速C.“嫦娥三号”在轨道Ⅲ上经过P 点的速度大于在轨道Ⅱ上经过P 点的速度D.“嫦娥三号”稳定运行时，在轨道Ⅱ上经过P 点的加速度与在轨道Ⅲ上经过P 点的加速度相等6.(多选)如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是( )A.b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度B.a 加速可能会追上bC.c 加速可追上同一轨道上的b ，b 减速可等到同一轨道上的cD.a 卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小，仍做匀速圆周运动，则其线速度将变大 7.如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕其连线上的O 点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L ，质量之比为m 1∶m 2＝3∶2，下列说法中正确的是( )A.m 1、m 2做圆周运动的线速度之比为3∶2B.m 1、m 2做圆周运动的角速度之比为3∶2C.m 1做圆周运动的半径为25LD.m 2做圆周运动的半径为25L8.中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由长征运载火箭送入近地点为A 、远地点为B 的椭圆轨道上，A 点距地面的高度为h 1，飞船飞行5圈后进行变轨，进入预定圆轨道，如图9所示.设飞船在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t ，若已知地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，忽略地球的自转，求： (1)飞船在B 点经椭圆轨道进入预定圆轨道时是加速还是减速？ (2)飞船经过椭圆轨道近地点A 时的加速度大小. (3)椭圆轨道远地点B 距地面的高度h 2. 参考答案例1 答案 B解析 卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时有： G Mmr 2＝m v 2r，v ＝GMr因为r 1＜r 3，所以v 1＞v 3，A 项错误， 由开普勒第三定律知T 3>T 2，B 项正确；在Q 点从轨道1到轨道2需要做离心运动，故需要加速. 所以在Q 点v 2Q >v 1Q ，C 项错误.在同一点P ，由GMmr 2＝ma n 知，卫星在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度，D 项错误. 针对训练1答案 ABC解析 在轨道Ⅱ上由A 点运动到B 点，由开普勒第二定律可得经过A 的速度小于经过B 的速度，A 正确；从轨道Ⅰ的A 点进入轨道Ⅱ需减速，使万有引力大于所需要的向心力，做近心运动，所以在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的速度，B 正确；根据开普勒第三定律R 3T 2＝k ，椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，所以在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，C 正确；在轨道Ⅱ上和在轨道Ⅰ上通过A 点时所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，加速度相等，D 错误. 例2 答案 C解析 双星系统的结构是稳定的，故它们的角速度相等，故B 项错误；两个星球间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，两个天体的向心力大小相等，而天体质量不一定相等，故两个天体的向心加速度大小不一定相等，故C 项正确，D 错误；根据牛顿第二定律，有：G m 1m 2L 2＝m 1ω2r 1＝m 2ω2r 2，其中：r 1＋r 2＝L 故r 1＝m 2m 1＋m 2L ，r 2＝m 1m 1＋m 2L ，故v 1v 2＝r 1r 2＝m 2m 1故质量大的天体线速度较小，故A 错误. 针对训练2答案 Lm 2m 1＋m 2 Lm 1m 1＋m 24π2L 3G (m 1＋m 2)解析 双星间的万有引力提供了各自做圆周运动的向心力，对m 1：Gm 1m 2L 2＝m 1r 1ω2， 对m 2：Gm 1m 2L2＝m 2r 2ω2，且r 1＋r 2＝L ，解得r 1＝Lm 2m 1＋m 2，r 2＝Lm 1m 1＋m 2.由G m 1m 2L 2＝m 1r 14π2T 2及r 1＝Lm 2m 1＋m 2得周期T ＝4π2L 3G (m 1＋m 2).巩固训练 1.答案 B 2.答案 C解析 飞船在同一轨道上加速追赶空间实验室时，速度增大，所需向心力大于万有引力，飞船将做离心运动，不能实现与空间实验室的对接，选项A 错误；同时，空间实验室在同一轨道上减速等待飞船时，速度减小，所需向心力小于万有引力，空间实验室将做近心运动，也不能实现对接，选项B 错误；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速时，飞船将做离心运动，逐渐靠近空间实验室，可实现对接，选项C 正确；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速时，飞船将做近心运动，远离空间实验室，不能实现对接，选项D 错误. 3.答案 A解析 双星系统内的两颗星运动的角速度相等，B 错误.双星的向心力为二者间的万有引力，所以向心力大小相等，D 错误.根据m 1ω2r 1＝m 2ω2r 2，得r 1r 2＝m 2m 1＝17，A 正确.根据v ＝ωr ，得v 1v 2＝r 1r 2＝17，C 错误. 4.答案 B解析 根据开普勒第二定律知，v 1>v 2，在近地点画出近地圆轨道，因为过近地点做匀速圆周运动的速度为v ＝GMr，由于“东方红一号”在椭圆轨道上运动，所以v 1>GMr，故B 正确.5.答案 D6.答案 BD解析 因为b 、c 在同一轨道上运行，故其线速度、加速度大小均相等.又由b 、c 轨道半径大于a 轨道半径，由v ＝GMr可知，v b ＝v c ＜v a ，故选项A 错；当a 加速后，会做离心运动，轨道会变成椭圆，若椭圆与b 所在轨道相切(或相交)，且a 、b 同时来到切(或交)点时，a 就追上了b ，故选项B 正确；当c 加速时，c 受的万有引力F ＜m v c 2r c，故它将偏离原轨道，做离心运动，当b 减速时，b 受的万有引力F ＞m v b 2r b ，它将偏离原轨道，做近心运动，所以无论如何c 也追不上b ，b 也等不到c ，故选项C 错；对a 卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，由v ＝GMr可知，r 减小时，v 逐渐增大，故选项D 正确. 7.答案 C解析 设双星m 1、m 2距转动中心O 的距离分别为r 1、r 2，双星绕O 点转动的角速度均为ω，据万有引力定律和牛顿第二定律得G m 1m 2L 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，又r 1＋r 2＝L ，m 1∶m 2＝3∶2，所以可解得r 1＝25L ，r 2＝35Lm 1、m 2运动的线速度分别为v 1＝r 1ω，v 2＝r 2ω， 故v 1∶v 2＝r 1∶r 2＝2∶3.综上所述，选项C 正确. 8.答案 (1)加速 (2)gR 2(R ＋h 1)2 (3)3gR 2t 24n 2π2－R 解析 (2)在地球表面有mg ＝GMmR 2① 根据牛顿第二定律有：G Mm(R ＋h 1)2＝ma A ②由①②式联立解得，飞船经过椭圆轨道近地点A 时的加速度大小为a A ＝gR 2(R ＋h 1)2.(3)由万有引力提供向心力，有G Mm (R ＋h 2)2＝m 4π2T 2(R ＋h 2)③由题意可知，飞船在预定圆轨道上运行的周期为T ＝tn ④由①③④式联立解得h 2＝3gR 2t 24n 2π2－R .。

第 7章万有引力与宇宙航行复习与提高（解析版）—2019版新教科书物理必修第二册“复习与提高”习题详解A组1.一位同学根据向心力公式 F=m 说，如果人造地球卫星的质量不变，当轨道半径增大到 2 倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的，;另一位同学根据卫星的向心力是地球对它的引力，由公式 F=G 推断，当轨道半径增大到 2倍时，人造地球卫星需要的向心力减小为原来的。

哪位同学的看法对?说错了的同学错在哪里?请说明理由。

【解析】另一位同学对。

因为需要的向心力等于提供的向心力，通过的向心力减小为原来的。

一位同学错误。

因为该同学只看到r增大为原来的2倍，没看到速度也要变化。

实际上，当股东半径增大到2倍时，根据，得，所以速度减小为，根据所以向心力减小为。

2.发射人造地球卫星时将卫星以一定的速度送入预定轨连。

发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方。

这样选址有什么优点?【解析】因为，靠近赤道的地方，半径R大，初速度v就大，发射到需要的速度可以节约能源。

3.你所受太阳的引力是多大?和你所受地球的引力比较一下，可得出怎样的结论 ?已知太阳的质量是 1.99x1030kg，地球到太阳的距高为 1.5×10" m，设你的质量是 60 kg.【解析】。

结论：人所受太阳的引力比地球的引力小得多。

因为太阳远的多。

4.地球质量大约是月球质量的 81倍，一个飞行器在地球与月球之间。

当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距高之比为多少?【解析】根据，得。

5.海王星的质量是地球的 I7倍，它的半径是地球的 4倍。

绕海王星表面做圆周运动的宇宙飞船，其运行速度有多大?【解析】根据，得，所以，所以。

6.在月球上的宇航员，如果他已知引力常量和月球半径，且手头有一个已知质量为 m的砝码。

(l）他怎样才能测出月球的质量，写出月球质量的表达式。

( 2）他需要选用哪些实验器材。

【解析】根据只要测出即可算出月球质量M。

第六章；万有引力与航天知识点总结一、人类认识天体运动的历史 1、“地心说”的内容及代表人物： 托勒密（欧多克斯、亚里士多德）内容；地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳，月亮以及其他行星都绕地球运动。

2、“日心说”的内容及代表人物：哥白尼（布鲁诺被烧死、伽利略） 内容；日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。

二、开普勒行星运动定律的内容开普勒第二定律：v v >远近开普勒第三定律：K —与中心天体质量有关，与环绕星体无关的物理量；必须是同一中心天体的星体才可以列比例，太阳系：333222===......a a a T T T 水火地地水火 三、万有引力定律1、内容及其推导：应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。

2、表达式：221r m m GF = 3、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1,m2的乘积成正比，与它们之间的距离r 的二次方成反比。

4.引力常量：G=6.67×10-11N/m 2/kg 2，牛顿发现万有引力定律后的100多年里，卡文迪许在实验室里用扭秤实验测出。

5、适用条件：①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。

②对于质量分布均匀的球体，公式中的r 就是它们球心之间的距离。

③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中r 为球心到质点间的距离。

④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也近似的适用，其中r 为两物体质心间的距离。

6、推导：2224mM G m R R T π=3224R GMT π=四、万有引力定律的两个重要推论1、在匀质球层的空腔内任意位置处，质点受到地壳万有引力的合力为零。

2、在匀质球体内部距离球心r 处，质点受到的万有引力就等于半径为r 的球体的引力。

五、黄金代换六；双星系统两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫双星。

设双星的两子星的质量分别为M 1和M 2，相距L ，M 1和M 2的线速度分别为v 1和v 2，角速度分别为ω1和ω2，由万有引力定律和牛顿第二定律得：M 1：22121111121M M v G M M r L r ω== M 2：22122222222M M v G M M r L r ω== 相同的有：周期，角速度，向心力 ，因为12F F =，所以221122m r m r ωω=轨道半径之比与双星质量之比相反：1221r m r m = 线速度之比与质量比相反：1221v m v m =七、宇宙航行：1、卫星分类：侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星……3、卫星轨道：可以是圆轨道，也可以是椭圆轨道。

第七章《万有引力与宇宙航行》提升篇（第一课时）【教学目标】主题探究素养提升天体运动中的易混概念比较理解概念本质两星与一体的比较掌握卫星与地面物体的区别【课堂探究】主题探究一天体运动中的易混概念比较1.两种半径——天体半径和轨道半径2.两种周期——自转周期和公转周期3.两种向心加速度——随地球自转的向心加速度和环绕运行的向心加速度4.两类运行——稳定运行和变轨运行5.两种轨道——圆形轨道和椭圆轨道6.三种速度练习巩固：《学习指导》P59典例1、针对训练1主题探究二近地卫星、同步卫星和赤道上物体的比较练习巩固：《学习指导》P59典例2 P60针对训练2 特别注意：解题锦囊【课后作业】A层基础篇：作业本：针对训练2 B层提升篇：配套检测（十四）1.2.3.4.5 【板书设计】一、天体运动中的易混概念比较二、近地卫星、同步卫星和赤道上物体的比较第七章《万有引力与宇宙航行》提升篇（第二课时）【教学目标】主题探究素养提升“双星”及“多星”模型掌握多星运动规律天体运动中的“追及相遇”问题追及在天体运动中的应用【课堂探究】多星问题思维导图主题探究一“双星”模型问题1“双星”模型如图所示，宇宙中两个靠的比较近的天体，不考虑其他天体的引力作用，在彼此间的万有引力作用下绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动。

2.向心力：对m1, Gm1m2L2=m1ω2r1对m2 , Gm1m2L2=m2ω2r23.“双星”模型的特点（1）两颗星周期相同（2）两颗星到圆心的距离与星体质量成反比（3）“双星”运动周期（教师板书推导）练习巩固：《学习指导》P55典例3 强调解题锦囊集训提能4.5.6主题探究二“多星问题”1.三星特点：（1）多颗星体在同一轨道平面上绕同一点做匀速圆周运动，每颗星体做匀速圆周运动所需的向心力由其他各个星体对该星体的万有引力的合力提供。

（2）每颗星体转动的方向都相同，运动周期相等。

2.“三星”模型：（1）“二绕一”模型：三颗质量相等的行星，一颗位于中心位置不动，另外两颗行星绕其做匀速圆周运动。

物理大视野同步卫星发射的两种方法一是直线发射，火箭把卫星发射到36 000 km的赤道上空，然后做90°的转折飞行，使卫星进入轨道．这种方法在整个发射过程中，火箭都处于动力飞行状态，要消耗大量燃料，还必须在赤道上设置发射场，有一定的局限性．另一种方法是变轨发射，即先把卫星发射到高度为200 km—300 km的圆形轨道上，这条轨道叫停泊轨道．当卫星穿过赤道平面时，末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在赤道上空36 000 km处．这条轨道叫转移轨道．当卫星到达远地点时，再开动卫星上的发动机，使之进入同步轨道，也叫静止轨道．这种方法运载火箭消耗的燃料较少，发射场的位置也不受限制，但这种方法在操作和控制上都比较复杂．如图所示，先将卫星发射到近地轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点.发射时，要清楚点火指瞬时加速，这样F供＜F需，卫星就要向更高的轨道上运动，在运动的过程中，卫星要克服引力做功，动能减少，势能增加．因此卫星越高，动能越小，这并不矛盾．还要清楚在轨道3上的P点和轨道2上的P点，二者的加速度相同，因为它们在同一地点，所受的力只有万有引力．人类对宇宙的新探索茫茫宇宙，无边无沿，无始无终．清晨，太阳从东方升起，到了黄昏又从西方落下；夜晚，繁星点点，月亮或圆或缺．生活在地球上的人们，遥望苍穹，面对那神奇的天体，怎能不浮想联翩，遐思万种?在人类还没有撩开宇宙那厚厚面纱的时候，人们对太阳、月亮和星星，有着丰富的想象，创作了许多脍炙人口的神话故事，诸如“夸父追日”“嫦娥奔月”．然而，神话只能是神话，它无法揭开宇宙的奥秘．宇宙究竟是怎么回事?地球在宇宙的位置是怎样的?在太阳、月亮和星星的上面有什么，它们与地球有什么关系?如此等等，这些难解的问题，始终困扰着人类．千百年来，人们十分渴望揭开天体的秘密，有臆想，也有实实在在的科学研究．自从1961年4月12日苏联宇航员加加林首次乘坐“东方1号”宇宙飞船绕地球一圈后，人类踏入太空已经43年了，在这40多年的时间里，人类不但踏上了月球，而且还在太空建起了空间站．然而毫无疑问，太空探索是一条充满荆棘的不平坦之路，在这条道路上，人类依然任重道远，还会遇到各种坎坷，但只要有坚定的信念，人类必将在太空探索过程中取得更大的成就．宇宙探测的发展从古代起，人们就幻想穿过地球大气层，飞上太空．1957年10月，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上了天，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代．例如，各种科学卫星和空间探测器上天后，发现了地球大气层外还有磁层；宇宙中存在着大量的X 射线、γ射线．还测量了许多行星A面的物理特性和化学成分．20世纪60年代以来，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，实现了在没有地球大气干扰的情况下，人类对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测，以及对宇宙空间环境的直接探测，极大地充实和丰富了人类对于太阳系和宇宙的知识．宇宙探测的发展，不仅使人们进一步了解了地球的宇宙环境，而且还影响和改变着人们的社会生活．例如，人们利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测，以及寻找资源、为飞机导航等，从中获得了许多实际利益．开发宇宙从1957年世界第一颗人造卫星上天，到1981年世界第一架航天飞机试航成功，在这短短的24年中，人类对宇宙的认识，已经从空间探索阶段逐步进入到了空间开发利用的新阶段．我国的航天事业起步于20世纪50年代中期，现在已经步入世界上航天技术先进国家的行列．人类进入宇宙空间并开始适应、研究、认识、开发和利用空间环境，这是人类文明史上的一次大飞跃．宇宙环境蕴藏着丰富的自然资源．空间资源．利用极其辽阔的宇宙空间，人造卫星可以从距离地球数万千米的高度观测地球，迅速、大量地收集有关地球的各种信息：利用高真空、强辐射和失重等地面实验室难以模拟的物理条件，可以在卫星上进行各种科学实验．例如在生物卫星上研究失重对昆虫、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响．太阳能资源．太阳能是地球上最重要的能源．但是，其绝大部分能源不能穿透地球大气层到达地表．如何最大限度地利用太阳能，是摆在科学家面前的科研课题．矿产资源．科学家们对航天员从月球上带回的月岩标本进行了分析，发现月岩中含有地壳里的全部元素和约60种矿藏，还富含地球上没有的能源氦3，它是核聚变反应堆理想的燃料．此外，在火星和木星之间的轨道上运行着成千上万颗小行星，其中不少小行星富含矿体．空间开发活动，无论规模和技术，还是经济投入，都已不是一个国家所能独立完成的．因此，空间资源开发的一个趋向是日益走上国际合作的道路．。