世界当代科技史-第31节
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运载工具。到60、70年代，人们才感到研制多次使用的廉价运载工具的迫切
性。60年代末，洲际导弹、载人登月和大型喷气客机等技术已经成熟，研制
航天飞机已成为可能。
美国于1968年开始讨论航天飞机的方案。经过对多种方案的分析比较和
选择，1970年7月正式研制航天飞机。此后方案又多次修改，直到1976年2
月才基本确定。1981年4月12日，美国制造的世界上第一架航天飞机“哥
伦比亚号”首航成功。这标志着空间技术在80年代取得了重大突破，是继“阿
波罗”飞船后空间飞行器发展的又一里程碑。
“哥伦比亚号”航天飞机包括3个主要部分：轨道器、助推火箭和推进
剂外贮箱，总长度56米，起飞重量达2000吨。轨道器可以载人和有效载荷，
后段有3台使用液体燃料的主发动机。经过4次试飞后，1982年11月“哥
伦比亚号”航天飞机载着宇航员在太空将两颗卫星发射到地球同步轨道上，
从而开创了空间商业性运输的时代。
美国第一批航天飞机有5架。 1981年4月至1986年1月，航天飞机共
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飞行25次，发射了28颗人造地球卫星和2个空间实验室，俘获了3颗运转
不正常的卫星，进行了大量科学研究。
1986年1月28日，“挑战者号”航天飞机在第10次起飞后1分多种发
生爆炸，7名宇航员 （其中2名女宇航员）不幸罹难。这是宇航史上损失最
为惨重的一场灾难。使美国的航天飞机计划遭受重大挫折。木星探测器“伽
利略号”和“哈勃”太空望远镜都被迫推迟几年发射。
航天飞机采用火箭助推器动力升空。火箭燃料是易爆的。在对“挑战者
号”进行事故调查分析后，美国对航天飞机结构作了重大改进。1988年9月，
美国的“发现号”航天飞机再返太空，机上载有5名宇航员，4天后安全返
回。但是美国只依靠航天飞机作为运载工具，在空间发射市场已经受到欧洲
空间局、原苏联和中国的挑战。因此美国正在调整未来的空间技术计划，试
图发展新型的运载工具。
原苏联经历10多年的研制，耗资100多亿美元，于1988年11月发射了
自己的第一架航天飞机“暴风雪号”。在太空飞行3小时后，“暴风雪号”
安全返航。它的首航成功，结束了原苏联没有航天飞机的时代。由于借鉴了
美国航天飞机的设计并有所创新，“暴风雪号”在设计上某些方面优于美国
的航天飞机，着陆的安全可靠性更强。
未来宇航运载工具的发展方向是空天飞机 （航空航天飞机）。它利用航
空发动机和火箭发动机作动力进入地球轨道，可以在普通机场跑道上起飞、
着陆，实现单级入轨，可重复使用，发射费用低于航天飞机。正在研究中的
空天飞机有英国的“霍托尔号”，计划90年代末试飞，2000年以后实现载
人飞行。德国研制的“桑格尔号”是两级空天飞机，有驮运机和轨道器两部
分。装有喷气发动机的驮运机把轨道器送到30公里高、速度达6倍音速时，
轨道器与驮运机分离，火箭发动机点燃，加速到25倍音速，把轨道器送入太
空。美国、日本也在研制空天飞机，并设想未来用它作为民用运输机。空天
飞机是一种先进的、理想的宇航运载工具。经过科学家和工程师们的不断努
力，预计下一世纪，人们将会乘坐空天飞机在太空遨游。
4。海洋调查技术
在海洋工程中，最先发展起来的是海洋调查技术。自19世纪70年代英
国的“挑战者号”调查船环球航行考察起，人们对海洋进行科学考察已有100
余年历史。但大规模、系统地对全世界海洋进行调查始于本世纪60年代，只
有30年左右。当代海洋调查着重于探测海洋资源的储量、分布和利用前景，
监测海洋环境、变化过程及其规律。随着当代高科技成果的应用，海洋调查
已形成海面、水下、空中的立体调查系统，使用的调查手段有科学考察船、
自动浮标站、各种潜水器、飞机和卫星等。
（1）海洋调查船
继英国“挑战者号”1872—1876年的海洋调查后，1888—1920年间美国
的“信天翁号”探测了东太平洋。1927年，德国的“流星号”探测船对南大
西洋全面调查，首次使用电子探测仪器测量了海洋深度。第二次世界大战期
间，各国出于军事需要，对海洋的调查研究非常重视，海洋调查船数量迅速
增加。
本世纪60年代以前的海洋调查船，设备简单，测量精度不高，难以满足
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军事、海洋科学和海洋开发的需要。60年代以后，许多海洋国家都建造了专
门的科学考察船。1973年，原联邦德国建造了“探险者号”海洋调查船。船
长72。6米，船上设有实验室和多种专用设备，专门从事海洋地质和地球物理
研究。美国将52000吨的“格格玛·勘探者号”打捞船改装成海洋采矿试验
的调查船，从1968年到1983年实施了“深海钻探计划”。它在15年中完成
96船次，累积航程达60万公里，在海洋上钻井1092口，取得岩心95000米，
为高精度的古气候学和古海洋学研究提供了宝贵资料。70年代后，尽管飞
机、卫星等先进手段用于海洋考察，但科学调查船数量仍迅速增长。70年代
初有800多艘，到80年代初增至1600艘。60年代以来，科学调查船性能日
臻完善。它能在风浪中进行定点、定线的调查观测和在水中、海底取样，具
有良好的适航性和机动性。到80年代，调查船一般都能在7级甚至9级海浪
条件下正常作业；停休时间大大缩短；还能靠近水下障碍物或在狭窄水域中
航行。海洋调查船还采用了新的导航系统，可以进行全天候导航。
中国从70年代末大力发展海洋调查技术。到80年代末，中国拥有各种
调查船165艘，总吨位约15万吨，居世界第4位。“向阳红10号”、“实
验3号”、“海洋3号”、“奋斗7号”等都是比较先进的调查船。大型综
合远洋调查船“向阳红10号”总长156。2米，宽20。6米，排水量为13000
吨。船上设有远距离通信系统和卫星导航定位系统，有气象火箭发射系统，
还有载直升飞机的甲板。船上有各种实验室和计算机室80余间，有测风，测
雨雷达，卫星云图接收、气象传真等设备。1985年，“向阳红10号”与其
他舰船配合进行了南极考察，并建成了中国南极长城站。中国海洋调查船虽
然发展迅速，但大型现代化的船数量少，性能还需进一步提高。
从50年代末开始，海洋调查方式由各国的单船调查发展到多国的联合调
查。1957—1962年的联合海洋考察，调查范围遍及各大洋，调查船达70艘，
有17个国家参加。1960—1964年的国际印度洋调查，有13国36艘调查船
参加，是对印度洋规模最大的一次考察。
（2）海洋自动遥测浮标
海洋自动遥测浮标实际上是一个海上水文气象站。它可以在海洋上定点
或漂流，进行连续观测，将所测数据用无线电传到海岸接收站。它不受天气
影响，费用比调查船低。50年代中期，海洋自动浮标开始受到重视。70年代
初，自动遥测浮标技术进入实用阶段。自动浮标有水面系留浮标、水下系留
浮标、水面上下综合用浮标和漂流浮标以及住人浮标实验室等几种。
水面系留式自动浮标是美国海军60年代初研制的。这种装置30年来已
遍布世界大洋。浮标上装有测量装置、无线电台和电源，以后又作了不少改
进，增加了测量表层水温垂直分布的热传感器，并装上了用人造卫星传递资
料的系统和用火箭探测7000米以下的对流层的系统。后来又产生了水下系留
浮标。70年代以后，将以上两种浮标结合起来的综合用自动浮标发展起来。
法国制造的L—55型就属于这种浮标。它的水面浮标呈圆柱状，体积大大减
小，因此减少了风浪施加的负荷。法国布置此系统后，收到很好效果。第五
届各国政府间海洋学委员会决定在全球海洋推广使用。在无法布设自留式自
动浮标的海域，漂流式自动浮标被广泛应用。美国研制的“海鸥鸲”漂流浮
标，是水下部分直径0。6米，上部直径1。2米的锥体。浮标上装有各种海洋、
气象和监测传感器19个。漂流式浮标随海流漂移，位置不断变化，因此要用
卫星或其他导航系统确定浮标的位置。这种卫星定位的导航系统体积小，很
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有发展前途。
海洋浮标是当代海洋工程的重要技术之一，现已取得很大进展。但它的
造价仍然较高，可行性还较差，使用受到一定限制。
（3）潜水器
潜水器分为载人潜水器和无人潜水器，既可作为深潜调查的工具，又可
用它进行水下工程。第一个潜水器是美国1934年制造的，可载人潜入到906
米深处。1953年，法国建成自航式潜水器“底里雅斯特号”；1960年下潜到
世界上最深的马里亚纳海沟，首创深潜10916米的世界纪录。60年代中期以
后，潜水器已发展到海洋研究和海洋作业方面。
在能够深潜到2000米以下的载人潜水器中，美国1964年建造的“阿尔
文号”具有一定代表性。它工作水深1830米，可载2人。1966年，美国军
队用它在西班牙找到了美国飞机丢失在海里的一颗氢弹。在1974—1976年，
改装后的“阿尔文号”在3650米的深度考察了大西洋中脊裂谷。“阿尔文号”
使用率很高。70年代末以来，它年航日高达197—220天，年下潜次数达81
—117次。加拿大于70年代将“南鱼座”系列载人潜水器投放世界市场。英
国开发北海油田时使用了这种潜水器进行海底作业。法国的“陆架潜水员
号”、“莫安娜号”和原联邦德国的“美人鱼3号”也都是先进的载人潜水
器。
1962年，法国开始进行海底居住实验。1964年，美国进行了“海底实验
室1号”实验。此后，美国又进行了“海底实验室2号”实验，潜水67米，
历时45天。30名研究人员分3组轮流在水下住15天。这些潜水器为人类提
供了海洋考察的基础。
载人潜水器要考虑乘员的人身安全，深海作业更是危险。因此无人潜水
器逐步发展起来。美国于 1958年首先研制出缆控可回收的遥控潜水器。60
年代至70年代初，由于军事和海底石油开采的需要，美国、英国、法国等国
都建造了无人潜水器。遥控潜水器比载人潜水器动力强大，造价低廉，没有
人身安全问题，在军用和民用方面都有广泛的应用。
美国60年代研制的都是系缆式自由航行无人潜水器。其中“CURV”型潜
水深度达3050米，“深拖号”潜水深度达6100米。西欧国家中法国生产的
潜水器最多，80年代初已生产了160艘遥控潜水器。中国在1980年已研制
出可在近海水域、深200米作业的无人潜水器样机。随着无人潜水器的性能
不断改善，这将会获得更大发展的广泛应用。
潜水器对材料的要求很高，不仅要具有高强度，而且要轻，耐腐蚀。无
人潜水器要求有很高的机动性与稳定性以及灵敏完善的操作系统。这些问题
有待于进一步解决。
5。海洋矿产资源开发
海洋开发有海洋矿产资源开发 （包括石油、天然气）、海洋能源开发、
海洋生物资源开发等几个方面。海洋石油、天然气等海洋能源开发已在有关
章节叙述，本节只介绍重要矿产资源开发情况。
（1）海水中提取镁和铀
海水中含有近80种元素。其中含量最多的有氯、钠、钙、钾、镁、碳、
溴等10种。除了提取食盐外，一些国家在19世纪就探索从海水中提取其他
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元素。1926年，美国第一次从海中提取了溴。1933年，美国道化公司研制出
一套年产3000吨的提溴设备并投入生产。当前世界70％的溴是从海洋中提
取的�
