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发射第一颗“澳星”

　　我国自1985年宣布将“长征”系列运载火箭投放国际市场，承揽对外发射服务业．1988年1月1日中国长城工业公司和美国休斯公司签约，用“长二捆”火箭发射两颗休斯公司制造、澳大利亚经营的卫星．这种新一代通信卫星，装有48个转发器，卫星连同上面级火箭的总重量为7659斤，它将取代第一代系统“奥塞特A”为澳大利亚本土和邻近区域提供通信服务，合同的条件近乎苛刻，火箭必须在1990年预定时间内完成试飞，对其性能、发射结果都有严格的规定．18个月内要完成44万张图纸，安排8 000多项任务，设计5 000多套特殊工具装置，进行大小近300项地面试验．一枚火箭由几十万个元件组合而成，如果每个元件的可靠性99.999 9％，即差错率仅为百万分之一，则火箭整体可靠性只有37％；若要使火箭可靠性达99.999 9％，其元件的可靠性必须达到99.999 999 99％．

　　航天事业的创造者们，这些要求都做到了．他们研制的“长二捆”火箭，全长51 m，共有8个发动机，起飞重量为460 t，起飞推力为6 000 t，可将8.8 t重的航天器发射到地球近地轨道，若加上上面级，则可将2.5～4 t重的航天器进入地球同步轨道．这是我国目前运载能力最大的一种火箭，也是世界上的大型商用火箭．

　　1992年8月14日7时许，在我国西昌卫星发射中心，我国自行研制的“长征二号E”捆绑式运载火箭携带一颗由美国休斯公司制造的澳大利亚大型商用通讯卫星重达2 858 kg的“澳塞特BI”拔地而起，直上太空．卫星发射中心的指挥控制大厅里，人们通过屏幕密切地跟踪着卫星升空的轨迹；火箭飞行127 s，助推火箭与芯极分离，落入四川省古蔺县境内，一级残骸坠落在贵州省天柱县境内；200 s时，火箭飞出大气层，整流罩自动脱落，掉在湖南省洞口县境内．

　　7时11分，火箭已飞行675 s．太平洋上的“远望号”测量出二级火箭与“澳星”分离．当收到“星箭分离”，“卫星包旋”的信息时，参加发射的中、美、澳科技人员和从十多个国家和地区专程来参观的友人们热烈鼓掌，他们高兴得紧紧握手，相互击掌、拥抱．“长征二号E”成功地把澳星送入轨道倾角为28度，近地点高度为202 km，远地点高度为1 049 km的椭圆轨道．大约10 min后，西安卫星测控中心传来了精确的卫星入轨数据．中国卫星发射测控系统部和长城公司的代表，将记录数据的传真电报交给美国休斯公司的代表，标志着我国为澳大利亚发射卫星这一合同胜利完成．

……

　　“澳星”发射的结果表明，发射倾角精确到了1％，在200 km距离的额定近地点高度中，仅差0.9 km，远远小于允许偏差“正负6 km”，在额定1 050 km距离的远地点高度上仅差3.8 km，远超过“澳星”发射要求，准确率超过了被世界认为“最好”的亚星，又是一个世界一流水平！8月19日澳大利亚奥普图斯公司的发言人法雷尔在接受新华社记者电话采访时说，“澳塞特BI”上的设备在发射过程中未受任何损伤，升空6天来一切按计划进行，该卫星已在过渡轨道中运行至离地面两万多公里的高空，将于23日左右进入离地面3.6万公里的预定最终轨道．

摘自《新编中国小百科全书》(延边人民出版社)

(1)若要使火箭整体的可靠性达99.999 9％，则每个元件的可靠性须达到多少？

(2)材料中在对火箭和航天器进行描述时，多次用到“重量”或“重”，它们的物理实质是什么？

(3)被送入轨道中的澳星离地面高度为1 049 km时，它的动能和重力势能有何特点？

阅读以下文章并回答后面的问题．

雨、雪、垃圾能发电

　　科学家们发现，大自然中蕴藏着巨大的能量，可以通过多种手段，从21世纪初期开始，有一定规模地向雨雪垃圾索电，是完全可以实现的．

　　利用积雪发电：大家知道，积雪的温度是0℃以下，因此雪中蕴藏着巨大的冷能．科学家提出利用积雪发电的大胆设想．它的工作原理是，将蒸发器放在地面上，将凝缩器放在高山上，再用两根管子将它们连接在一起，然后抽出管内空气，用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化，并以雪冷却凝缩器，由于氟里昂的沸点很低，加上管内被抽空，所以它就沸腾起来，变成气体快速向管子的上端跑去，冲击汽轮机旋转，从而带动发电机发电．试验证明，1 t雪可把2～4 t氟里昂送上蓄液器．可见雪的发电本领是十分惊人的．

　　雪的资源极其丰富，地球上34％的国家属多雪地区．我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区，每年平均在40天以上，积雪日数在90天以上．积雪发电的问世，将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源．

　　利用下雨发电：目前，科学家们研究雨能的利用已获得成功，它是利用一种叶片交错排列，并能自动关闭的轮子，轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴，并能自动开关，使轮子一侧受力大，另一侧受力小，从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转，驱动电机发电．雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足，使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能．

　　我国南方雨能资源丰富，特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足，一年四季冰雪期很少，雨季的降雨量一般都比较多，阴雨天利用雨能发电，阳天利用太阳能发电，这样无论晴天或阴雨天，人们都可以享受到大自然的恩赐，享受到电能带来的光和热．

　　微生物电池：在探索微生物能源工作中，一些国家正在从事着微生物电池的研究．什么是微生物电池呢？它是一种用微生物的代谢产物，做电极活性物质，从而获取电能．从研究的进展看，作为微生物电池的活性物质，只限于甲酸、氢、氨等．我们用一种叫产气单抱菌的细菌，处理100摩尔椰子汁，使其生成甲酸，然后把以此做电解液的3个电池串连在一起，生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时．当然，这只是试验，但它表现出的事实是令人神往的．

　　21世纪是人类飞向宇宙的时代，在宇宙飞船这样的封闭系统中，排泄物的处理确实是个必须解决的问题．美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案：用一种芽孢杆菌处理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素产生氨．氨用做电极活性物质，在铂电极上产生电极反应，组成了邀翔太空的理想微生物电池．在宇航条件下，每人每天如果排出22克尿，就能够获得47瓦时的电力．

　　氢燃料电池，成为微生物能源的又一种电能形式．利用一种产生氢气能力强的细菌，在容积为10升的发酵装置中，每小时所产生的近20升氢气，足以维持3.1～3.5伏燃料电池的工作．科学日新月异的21世纪，有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系．在利用微生物处理有机废水时，在使废水无害化的同时，可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质，从而获得电能，从这个角度上，微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段，已引起人们的广泛注意．尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态，使用也还只限于一定范围，但是到21世纪的某一天，微生物电池就能够带动着马达飞转，为人类创造更多的物质财富．

　　向污泥要能源：城市下水道污泥中富含有机物质，其中蕴藏着可观的能量．不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”，然后收集其中产生的沼气作为热源，并将下水道污泥制成固体燃料．

　　关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面，欧洲国家居领先地位．日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功．日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物，所得燃料的发热量为16 000～18 000 kJ/kg，与煤差不多．

　　德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10％的普通生活污水)进行处理，所得活性污泥作为燃料，他们在下水道污水中加入有机凝集剂，再用电力脱水机脱去部分水分，加入一定比例的粉煤，最后利用压滤机榨干水分，用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200～1 000 kJ/kg，并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能．

　　从下水道污泥中挖掘潜在能源，不仅开辟了能源新途径，还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题．对改善城市地下水水质有着至关重要的作用．环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值，进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计．

　　目前，世界上许多国家正在研究，能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系，以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题．

摘自《能源趣览》

阅读完以上文章后回答：

(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式？分别是什么？

(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么？

(3)结合你在日常生活中对能源的利用，谈谈你对节约能源的看法．

阅读短文然后回答问题。

秦山核电站

    秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。1985年3月浇灌第一罐核岛底板混凝土，1991年12月首次并网发电，1994年4月设入商业运行，1995年7月通过国家验收。它的建成投产结束了祖国大陆无，核电的历史，是我国和平利用核能的光辉典范，同时也使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。

    秦山核电站始终坚持自力更生，自主进行研究设计，同时也十分重视吸收国外先进经验。在建设中。尽量利用国内技术和条件，同时引进了一些国内一时难以解决的关键设备和材料；    设备按台件统计，国产占95％，进口占5％；按资金统计，国产占70％，进口占30％。这种建设模式被证明是成功的，对我国以后的核电发展具有重要的深远意义，增强了我们走自主发展核电道路的决心。秦山核电站投入运行10年来，运行业绩良好，截至2002年4月，  已累计发电175亿千瓦时，平均负荷因子为65.51％。  实现销售收入近50亿元，上缴各种税费近8亿元，创造了良好的社会效益和经济效益。10年来，我们依靠自己的力量，不断地探索和总结经验，不仅逐步建立起较完善的安全质量管理体系，而且通过一系列的材料状态整治和技术改造，确保了电站安全、可靠、经济地运行。2001年是电站并网发电10周年，机组连续功率运行331天，创10年运行的最好成绩，为推广核电国产化新形象作出了贡献。10年的安全稳定运行充分说明：我国有能力设计制造核电站，也能运行管理好核电站。秦山核电站无愧于“国之光荣”的称号。

    安全是核电站的生命，核电站的安全可靠运行离不开行之有效的管理。根据国家核安全法规及有关国际核安全导则等文件的要求，秦山核电站确立了一套能够有效运作的组织机制，建立了较完善的质量保证体系。为保证电站的安全生产，制定了质保、核安全、辐射防护、环境监测、应急：住备、培训、维修、在役检查、废物管理等领域的管理大纲。每个管理大纲都明确规定管理目标、原则、内容方法、要求程序、组织和指挥体系、职责分工等。编制了与之相适应的各种管理制度、细则、规程、程序等各类管理文件。经过10年的发展和完善，电站现有13类165个生产管理制度，14类61个行政管理制度，22类 203份运行规程，8类22份运行图，5类19份运行手册，11类150份试验规程，23类 428份维修规程，2类7份维修图册。完善的管理制度使电站运行做到了有章可循，有法可依，保证了核电站的安全运行。

    目前，泰山核电站三道屏障完整，三废排放控制有效。放射性物质年排放总量低于国家规定的排放限值，达到国际同类核电站的先进水平。环境监测结果表明，秦山核电站是安全、清洁的，未对其周围辐射环境产生任何可察觉的影响。2001年被评为国家；级环保企业。

    10年的安全运行积累了大量的宝贵经验，为中国核电的后续发展培养和锻炼了一批优秀的管理人才和运行、维修技术人才，达到了原先设想“掌握技术、培养队伍、积累经验，为中国进一步发展核电打好基础”的目的。   

    秦山核电站从建设之初，就备受党和国家领导的关怀和重视，不少中央领导同志都先后视察过秦山核电站，对秦山核电站的建设给予了充分的肯定。

    中国核电从秦山起步，秦山核电站将继续秉承中国核工业的光荣传统，坚持“安全第一、质量第一、科学至上”的原则，展中国核电国产化能力，树核能安全环保形象，为核工业发展再创辉煌。

（1）秦山核电站的核心部分是什么?它是利用什么形式获取核能的？

    （2）谈谈你对核能利用的认识。