航空与航天

（一）航空工业与铝

乘飞机出门，今已成为国人常事。这是最快的旅行，以400～800千米/小时的航速，从山西到海南只需两个小时，美国到上海2万千米，一昼夜之内即可到达，日行万里的神话已成为现实。

飞机主体由铝合金构成。飞机制造需要轻且化学性能稳定的金属，铁的密度大，易腐蚀，当然排斥在外；铜比铝更重，化学活泼性大于铝，所以也被排斥在外。而只有铝，经过与其他金属合成，能生产出比原来性能更为稳定的铝合金，最终成为飞机主体的金属材料。

我国的铝土矿产量位于世界第三位，而山西占全国铝土矿产量的近42%，独占鳌头。仅山西、河南两省生产的铝即可满足我国之用。山西是产铝大省。石炭系底部的铝土岩遍布山西六七十个县（有的埋得太深而无法可采）。吕梁、太行两大山系的山顶常有铝土矿分布，所以露天开采铝土矿已很普遍。

山西的铝土矿是奥陶纪石灰岩风化后残留下来的。石灰岩俗称青石，其主要成分是碳酸钙，而铝土矿的主要成分是三氧化二铝，两者似乎没有成因关系。化学分析统计告诉我们，奥陶纪石灰岩中Al₂O₃含量平均近2%，而铝土矿中Al₂O₃含量平均值达60%，即30份石灰岩中可提取一份铝土矿。山西奥陶纪沉积后，地壳开始全面隆起，露出海面，遭受长达5000多万年的风化剥蚀。这一风化剥蚀作用主要是化学溶解作用，它将石灰岩中易溶组分CaCO₃、MgCO₃都溶解、淋滤了，而将难溶组分Al₂O₃、Fe₂O₃等都残留下来了，到石炭纪开始地壳又沉下水底，接受沉积时，铝土矿就沉积在石炭纪的底部，形成了矿床。

铝土矿中铝的提取先要经过高温煅烧，再入电解池中电解出金属铝，因此铝的提炼属于高耗能工业。今天，铝土矿的开采和炼制已受到国家限制。

今天，人造纤维、塑胶材料日新月异、快速发展，飞机的蒙皮材料——金属铝逐渐被特种化纤或碳纤维所取代，它比铝更轻、更牢固，更宜在航空工程上应用。铝只能在飞机框架中使用，机身也只保留最外层薄薄的一层，里面已用化纤作衬垫，来增加外皮的机械强度。所以，随着科技的快速发展，铝的应用量也将大大地减少。

（二）航天工业与钛

世界上最快的运载工具是火箭、航天飞船。我国航天飞船已能载人飞行。高速飞行中，它与空气摩擦将形成超过几百度甚至上千度的高温，一般铁、铜、铝金属都将被熔化，而只有金属钛仍能保持固态，并具有足够的强度，所以钛被称为航天金属。

山西以前没有钛矿，我国盛产钛的矿床在四川与云南交界的攀枝花（市）一带。攀枝花铁矿是含钛磁铁矿，它是地幔中铁钛随岩浆带到地壳浅部形成的矿床，规模巨大，铁矿品位也高，所以我国在20世纪60年代就开始兴建这一大型矿山。但在炼铁过程前的选矿过程中，钛铁晶石一直去不掉而影响铁的质量。直到20世纪80年代中后期，才解决这一“有害”物质。这一“有害”成分被选矿分离出来后，立即成为金属钛的矿石，可从中提炼金属钛。

我国一度将这种重要的战略物资出口到美国，充实到他们的储备库中，这和我国稀土元素无节制地出口国外一样，眼前换来一些外汇，却大大增强了它们的尖端工业（激光、微电子工业）。

近年来，随着地勘经济的复苏和投入的加大，山西省也发现了特大型的金红石（成分为TiO₂，含钛矿物）矿，其储量已跃居全国的首位，可作为航空航天工业所需的金属钛的重要矿产地。

（三）海陆空导航

到了航天阶段，指南针已失去了用途，人们改用陀螺仪来确定方向。但在航空事业中，还是用磁针指向，不过主要用无线电定向，即国际上许多无线电导航站，它的坐标是固定的、公开的，利用几个导航站方位相交来求飞机的空中经纬度、高度，以此在航图上标出飞机位置，可知它在航线上还是已偏离航线。

大海中航行过去用六分仪，测量太阳的高度（与水平线的角度与方位），然后用航海钟（过去高精度的时钟）报出的时、分、秒，再对照全球经纬度表，就可查出此时船舶的坐标。进入无线通信时代，若求船舶的位置，只要已知各国广播电台发射点的坐标，很容易从定向天线中测出船舶在海图上的位置。到了电子手表时代，时间误差每天不到一秒。利用各国报时与手表上的时差，用两点定位差，即可大体算出船舶的位置（经纬度）。

今天，有了GPS定位仪，只要不在密林、深谷中，很容易获得3～4颗以上的卫星（美国的）给出准确的经纬度坐标。目前，我国的北斗导航系统已在少数领域启用，在不久的将来，我们可以应用自己的导航仪来求出个人所在的经纬度坐标。如今车载导航仪已普及，全国都有电子地图，通过键盘操作，即可看出你目前行驶在哪条公路上，距你目的地有多远。一旦你选错了路线，导航仪会发出警告。只要电子地图能够更新及时，你可行驶全国，到任何陌生的城市去寻找你所需的目的地，而不用下车问人，也不需要各地的城市地图。这都是高科技带来的便利。