“科技”类说明性文章阅读训练两篇

2023-10-23 16:12刘自学
读写月报(初中版) 2023年8期
关键词:原子钟北斗火箭

刘自学

世界飞速发展,科技日新月异。科技给人类的生活带来了翻天覆地的变化。我们使用的各种计时器越来越准确,现在的原子钟,三千万年误差小于一秒。我们的北斗导航系统,让人们的出行不再迷失方向;北斗卫星的一次次发射经历了令人惊叹的变化。你想了解相关的历史吗?你想知道其中蕴含的科技原理吗?你想明白与之相关的内容吗?那就让我们一起读一读下面的两篇文章吧,并完成相关练习。

(一)

揭秘“时间魔盒”原子钟:三千万年误差小于一秒

朱玺(中国航天科工二院203所设计师)

①时间是什么?或许有人会低头看看手表,说出当下的时刻。是的,时钟会告诉我们时间,它是我们生活不可或缺的一部分。在确定时间起点之后,用世纪、年、月、日、时、分、秒来记录时刻值,就好像一把尺子。

②当人类意识到时间的流逝,便开始利用周期性现象对时间进行追踪。远古时期,人类通过草木枯荣判定季节,通过观察太阳、月亮在天空中的运动来判断时间,日出而作,日落而息。后来,人们探索出了通过滴水来计时的水钟,流沙计时的沙漏等。二战后,美国国家物理实验室研制出了世界上第一台原子钟,但这个钟需要一个房间的设备,复杂度过高,实用性不强,但代表了人类一个历史性的跨越。1967年,秒长的定义溯源到了原子上。此后,各种原子钟相继问世,成了目前世界上最准确的计时工具,实用性也越來越强,能够满足多种场景的应用需求。

③其实原子钟离人们的日常生活很近。例如,原子钟在卫星导航系统中发挥着“心脏”般的作用。卫星导航使人们的日常生活变得非常便捷,当我们拿出手机打开导航软件,能够看到自己的地理位置,输入目的地,导航软件能够规划路线,且实时告诉我们需要向左转还是向右转。这是如何做到的呢?

④我们先来看一下卫星导航与定位的原理。在三维空间中,建立坐标系,当已知3个点的坐标以及第四个未知点分别与已知点之间的距离,那么未知点的坐标就可以被确定。同理,当我们在地球上仰望天空,至少能够同时看到3颗卫星,卫星飞行在自己的轨道上,它的运行轨迹被编入星历,同时接收3颗卫星发来的星历,经过解算,可以知道卫星的位置。此外,还需要知道我们与卫星之间的距离,物理学知识告诉我们,距离等于速度乘以时间,光传播速度是每秒30万公里,所以只需要知道信号传播时间就可以了。此时,我们发现,导航定位的关键便是时间的测量。

⑤这就需要原子钟隆重登场了,每颗卫星及地面站都配备了一组原子钟,时间信号随星历一同发送,在解算卫星位置的过程中,也能够同时得到时间信息以及距离。这样,我们的位置便可以被计算出来。

⑥日常生活中的手机等电子产品,通常内置了导航模块,能够实时接收卫星发射的信号并依据一定的算法进行解算。于是,便有了我们对自身位置的实时掌控。如果原子钟提供的时间误差在1微秒,那么定位误差将高达300米。如果要达到米量级的导航,在不考虑其他误差因素的情况下,原子钟提供的时间误差需保持在3纳秒。也就是说,时间的精密测量决定了导航定位的精度,如果没有原子钟,就无法实现准确导航了。

⑦原子钟究竟有多准呢?让我们来跟常见的机械手表、石英钟对比一下。当我们戴着机械手表开车,绕着北京四环跑1圈,大概1个小时吧,机械手表就偏差了1秒;对于石英钟来说,偏差1秒差不多需要270年,也就是说,假如我们带着一块石英钟回到清朝,在乾隆下江南偶遇夏雨荷时送给她,那么,到2022年的今天,这块表只偏差了1秒;原子钟偏差1秒需要多久呢,3000万年!假如我们送给地球上最后一只霸王龙一台原子钟,那么到今天,这台原子钟只偏差了2秒。

⑧放眼元素周期表上100多种元素,适合研制原子钟的只有10余种,而这些原子,又有着不同的脾气与秉性,需要被小心翼翼地区别对待。因此,抓住原子之后呢,科学家还要保证它们不被外界磁场、电场、温度变化等打扰。一台原子钟的复杂程度也许会超出人们的想象,可能会用到数十颗螺丝钉,数百个电子元器件,经过上千次测试验证,凝结着无数科研工作者的心血。

⑨浩瀚宇宙中藏着未知的秘密,我们渴望知道黑洞里面是什么样子,我们渴望看到引力波的痕迹,我们也渴望与地球外的生物对话,这些对未知的向往,使人类从未停止对时间频率测量精度的追求,原子钟精度的纪录还在被不断刷新。一台台服务生活的原子钟,是航天事业工作者不懈努力的结果,是继续前进的动力,更是航天精神的映照。

(来源:《中国青年报》,2022年6月13日)

【阅读训练】

1.文章从“时间是什么”谈起,作用是什么?

2.第②自然段介绍计时方法及工具的演变,第③~⑤段介绍了什么内容?(不超过10个字)

3.第⑦自然段运用了哪几种说明方法?作用是什么?

4.依据提示,赏析下面的语句

①加点的“余”字能否删去?为什么?

②画线句子运用了何种修辞手法?作用是什么?

5.文章最后一段可否删去?为什么?

6.文章的题目值得赏析,试分析其妙处。

(二)

“北斗专列”给了我最大的安全感

邱晨辉

大家好,我是北斗卫星。6月23日,我们北斗家族最后一颗全球组网卫星成功发射,标志着北斗全球系统星座部署完成。

从发射首颗北斗导航试验卫星起,每一次北斗卫星升空,都少不了长三甲系列火箭的托举,“北斗专列”因此成名。今年,是我乘坐“北斗专列”的第20年。作为最忠实的“乘客”之一,我今天和大家聊聊这些年来的乘坐体验。

我第一次乘坐“北斗专列”是在2000年,那时它只能把我送到转移轨道,我要通过不断变轨,才能抵达工作轨道。就好比乘坐公交车,坐到“站点”后还得走一段路,才能到家。

现在不一样了,“北斗专列”在原有的三级火箭上面,增加了相对独立的“上面级”,可以直接把我从转移轨道送到工作轨道。上面级就像一辆“太空摆渡车”,几个小时就能把我们从站点送到家门口,方便快捷,让我再也不用独自在太空长途跋涉了。

刚开始,“北斗专列”的班次并不算多,一年也就2到3趟。而且,每次到了发射场,要200多人忙前忙后50~60天,才能保证我们安全到达太空。而现在,一年发射10趟“北斗专列”都不难。到达发射场后,只需100多人准备20多天就能发射,还实现了“零窗口”——定好日子、算好时间,点火立马就走。

别看我说得轻松,听说为了满足高密度快速组网、3年内发射30颗卫星、发发成功的要求,我国的火箭研制人员可是下了大功夫。

除了研制“上面级”,帮助我直接一脚踏进家门,他们还开展了组批生产能力的建设和从流程上优化、精细化的建设,让原来需要定制的火箭可以组批生产,为“说走就走”创造了条件。

从第一次乘坐“北斗专列”起,我们的合作就保持着100%的成功率,不得不说,每次发射都成功是“最踏实的体驗”。

对了,从北斗二号工程开始,我们对“北斗专列”提了一个特殊要求:一型火箭多轨道面组网发射。这需要长三甲系列火箭具备高、中轨道高度,东射向、南射向多方向的发射能力。

不过,这并没有难倒“北斗专列”,研制团队开展了以发射地球同步转移轨道、中圆轨道、地球同步轨道卫星为代表的攻关研制,很快就满足了我的要求,实现了从一轨到多轨的转变。

就这服务,作为乘客,我相当满意。

近年来,为了将我精准无误地送上工作轨道,“北斗专列”甚至已经在用“北斗”发“北斗”了,这是怎么回事?原来,长三甲系列火箭已经使用了兼容北斗卫星导航系统的三模接收机,让北斗、GPS、格洛纳斯3种导航模式互相补充,为的就是进一步提高入轨精度,让我“少走弯路”。

不仅如此,“上面级”还增加了容错机制,即使火箭和“上面级”在“交接棒”时没有停靠在预定位置,“上面级”也能重新规划飞行路线,把我准确送达目的地。

据我所知,仅在执行发射北斗导航工程任务期间,“北斗专列”就进行了403项技术改进,平均每枚火箭进行技术改进28项,单枚最高达43项。

可以说,我能够在如此短时间内完成组网发射任务,长三甲系列火箭作出不小贡献。火箭兄弟未来还要继续为航天强国添砖加瓦,祝福各位,我在太空等着大家。

(来源:《中国青年报》,2020年6月30日)

【阅读训练】

1.文章介绍了哪些内容?(用简洁的语言概括)

2.第三、四两段运用了哪些说明方法?有什么作用?

3.从全文看,文章采用的主要说明顺序是什么?

4.此文虽为说明文,但没有简单乏味的介绍,而是给人亲切自然的感觉,能激发读者强烈的阅读兴趣。试结合具体内容,从此文采用的写作方法的角度,作一阐释。

【参考答案】

(一)

1.引出下文要介绍的对象及内容。

2.原子钟的应用原理。

3.说明方法:列数字、作比较、举例子。作用:通过具体的数据及比较,以假设的方式举例,共同说明了原子钟究竟有多准。

4.①“余”字不能删去。“10余种”,说明比10种要多,若删去了“余”,原句的表意就成了10种,这与事实不符,这体现了说明文语言的准确性。②画线句子运用了拟人的修辞手法,把能研制原子钟的元素写活了,再现了其性质特点,告诉读者科技工作者必须对它们小心翼翼区别对待的原因。这体现了说明文语言的生动形象性。

5.不可以。最后一段揭示了“人类对时间频率测量精度不断追求”的非凡意义,这是继原子钟研究运用之后更高、更远的追求,能带给读者无限的遐想,激发读者在科学领域不懈追求的信心和勇气。

6.①运用比喻的修辞,把原子钟比喻为“时间魔盒”,不仅揭示了说明对象,而且能很好地激发读者的阅读兴趣;②“三千万年”与“一秒”的对比,非常直观地告诉读者误差之小,也很好地激发了读者的阅读兴趣。

(二)

1.一是北斗导航卫星从开始到现在的发射概况,二是长三甲系列火箭研制人员的研制情况。

2.打比方、作比较。作用:把第一次发射的北斗卫星要通过变轨才能抵达工作轨道,比成人坐公交车坐到“站点”后还得走一段路,才能到家,形象具体;把火箭改进后,上面增加的相对独立的“上面级”比作“太空摆渡车”,形象具体。将北斗卫星第一次乘坐“北斗专列”不断变轨与现在乘坐的方便快捷作对比,突出了改进后的长征火箭的技术优势。

3.时间顺序。从文章介绍的两大内容看,北斗导航卫星的发射概况,时间具体明显;长三甲系列火箭研制人员的研制情况,是配合卫星发射而说的,其背后也隐含着相应的时间信息。

4.这得益于文章所采用的拟人的写作手法。首先是题目,“专列”“我”“安全感”,一下子拉近了与读者的距离,给人亲切自然的感觉。其次,文章在介绍相关内容时,以第一人称的口吻,运用拟人的修辞进行介绍,始终给读者以温馨的感觉,不枯燥,从而很好地激发读者的阅读兴趣。

(作者单位:甘肃省景泰县第三中学)

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