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向太空的长征:人造地球卫星

发布时间:2011年08月01日 16:37 | 进入复兴论坛 | 来源:新浪读书


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  连载:向太空的长征 出版社:

  自20世纪50年代以来,人类已先后发射了约5000多个人造航天器,其中绝大部分是人造地球卫星。我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星东方红一号,卫星质量超过了苏联、美国、法国和日本等国的第一颗人造地球卫星的总和,这说明我国卫星技术的起步水平高。

东方红一号

  (1)通信卫星系统

  通信卫星具有通信距离远、容量大、信号质量好、可靠性高和机动灵活等优点,因此在远距离通信、数据网络、电视教育、数据采集、电子邮件、政府行政管理、应急救灾、远程医疗、航海通信、个人移动电话等各种领域都得到了广泛的应用。

  一颗在赤道上空定点的地球同步卫星可覆盖地球表面40%强,数颗同步通信卫星和地面站即可组成全球卫星通信系统。目前全世界约有近300颗同步通信卫星,这些通信卫星为200多个国家和地区提供了80%的国际通信业务,已形成每年数百亿美元的最大的航天产业。例如,国际通信卫星组织的卫星已发展到第8代,在轨的卫星有17颗。国际通信卫星8号载有44台转发器,具有可控C频段点波束,可提供3个电视频道和112500路数字话音。

  近年来出现了近地轨道移动通信卫星星座。如铱星系统是共有66颗卫星组成的星座,在技术上非常先进,但话费太贵(3美元/分钟),结果铱星公司破产了。但这个趋势仍在发展。

  (2)对地观测卫星

  对地观测卫星的种类很多,如资源卫星、气象卫星、海洋卫星、侦察卫星等。星上装有各类遥感设备(如相机、辐射计、雷达等),收集来自地球的陆地、海洋、大气层各种波长的电磁波辐射信息。然后对获取的信息进行分析,以识别物质的性质和状态。这种观测方式的视野广阔,不受地理位置和国界的限制,可以迅速获取大面积、甚至全球性的动态变化的信息。空间遥感在几天内完成的工作量如果用航空遥感需几个月,用人工勘测则需几年,甚至不可能完成。空间对地观测的宏观性和及时性使许多领域发生了革命性的变化。

斯波特卫星

  (3)导航卫星

  导航卫星不受天气的限制,可以为卫星、飞机、导弹、船舶、车辆、人员进行导航。导航卫星网由数十颗卫星组成,也称为导航卫星星座,具有全球覆盖能力。导航卫星按导航方式不同可分为测速和测距卫星,根据卫星运行轨道的高度可分为低轨道、中高轨道和地球同步轨道导航卫星。

  目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它采用时间测距定位原理,可对地面车辆、海上船只、飞机、导弹、卫星和飞船等各种移动用户进行全天侯的、实时的高精度三维定位测速和精确授时。

GPS系统

  GPS系统是由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成的星座。GPS卫星的轨道高度为20000km,星上装有10-13高精确度的原子钟。地面上有一个主控站和多个监控站,定期地对星座的卫星进行精确的位置和时间测定,并向卫星发出星历信息。用户使用GPS接收机同时接收4颗以上卫星的信号,即可确定自身所在的经纬度、高度及精确时间。

  GPS系统的军用定位精度<10m,民用定位精度<100m。美国在海湾战争、科索沃战争和阿富汗战争中广泛使用了gps系统。

  俄罗斯也有类似的系统,名叫GLONASS系统。但由于俄经济困难,且卫星寿命短,星座不能保持足够数目,影响了其正常功能。

GLONASS系统

  欧洲的伽利略系统也属于导航卫星星座,可能将在最近几年发射升空。

  (4)我国的人造地球卫星的发展

  截至2001底,我国共研制并发射了48颗不同类型的人造地球卫星。不同卫星又组成各种不同的空间(卫星)应用系统,已初步形成了3个卫星系列──实践号科学实验卫星系列、东方红通信广播卫星系列、对地观测卫星系列。另外,北斗星导航卫星系列正在形成。

  1)实践号科学实验卫星

  科学实验卫星是用于科学探测和技术试验的卫星,主要利用在实际太空环境下考验卫星技术中的新方案原理、新技术和新仪器设备,以便为后续的实用卫星做技术储备。中国自1971年3月3日成功发射实践一号卫星以来,已经发射了实践二号、实践二号甲、实践二号乙、实践四号、实践五号。其中实践二号、实践二号甲、实践二号乙是以一箭三星方式发射上天的。

实践二号

  2)东方红通信卫星和卫星通信系统

  1984年我国成功发射了第一颗静止轨道试验通信卫星──东方红二号,使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。通过东方红二号,一举实现了覆盖全国的信号传输,解决了军用通信和远洋船只的通信问题,彻底改变了边远地区通信落后的状况。

东方红二号

  1988年发射的东方红二号甲是我国首次研制成功的实用通信广播卫星,有4个C波段转发器,可以传输4路彩色电视信号和2400路双向电话。通过东方红二号甲卫星,全国有几亿人通过数千个地面接收站收看电视节目,大大改善了我国的通信和广播电视传输条件。

  1997年发射的东方红三号是我国新研制的一种中容量广播通信卫星,有24个转发器,工作寿命为8年。这颗卫星改善了我国的国际通信以及西部边远山区的通信状况。目前东方红三号的服务舱部分已设计成公用平台,加上不同的有效载荷即可组成各类功能的卫星。

东方红三号

  到目前为止,我国先后成功发射了6颗通信卫星,对国民经济和国防事业发挥了巨大的作用。卫星电视广播已成为人民日常生活的必需品;在远程教育方面,我国目前有5000多个卫星电视教育台,接受远程教育的人数有2000万。

  3)对地观测卫星系统

  a.返回式遥感卫星

  我国最早的应用卫星是返回式遥感卫星。1975年11月26日,我国成功发射了第一颗返回式卫星,标志着我国成为第三个掌握卫星回收技术的国家。

  返回式遥感卫星是我国最早并且发射最多的对地观测卫星,截至1999年,共发射17颗返回式卫星,成功回收了16颗。这些卫星对我国国防、国土普查、地图测绘、空间科学实验等都发挥了重要作用。1988年开始搭载种子进行航天育种试验和地面推广工作,目前已取得明显的经济效益。我国地少人多,吃饭成为大问题,农业与航天技术两者结合后,可以培育优质高产农作物品种,这将对我国的可持续发展作出贡献。

航天育种

航天椒

  b.中巴资源卫星

资源一号

  中国与巴西合作研制的资源一号(ZY-1)卫星是一颗在太阳同步轨道(极轨)上运行的卫星,也是我国第一颗数据传输型卫星,它的成功运行,使我国拥有了自主的遥感卫星数据源。到目前资源一号已成功地运行了三年,已取得一两万幅卫星图像并提供给全国数十个部门使用,为全国性资源普查,农作物估产,地形图编修,城市规划,环境污染、自然灾害、河道迁移、土地沙漠化、冰川进退的监测等提供了大量的动态变化资料。资源卫星可以为我国可持续发展提供科学依据,有着巨大的经济和社会效益。

  c.风云气象卫星系列

  在卫星应用上,中国气象局做得很早也很有成效。我国分别于1988年9月和1990年9月发射了风云一号甲(FY-1A)和风云一号乙(FY-1B),1999年5月又发射了风云一号丙(FY-1C),这三颗卫星都是极轨气象卫星。

风云一号

  我国在1997年6月发射了地球静止轨道气象卫星风云二号甲(FY-2A),2000年6月又发射了风云二号乙(FY-2B)。风云二号气象卫星的发射成功,使我国成为世界上第三个同时拥有极轨道和静止轨道两个系列气象卫星的国家。

风云二号

  极轨气象卫星风云一号可飞经全球所有地区,观测全球气象变化,可提供长期天气预报信息;地球静止轨道气象卫星风云二号可实时、连续观察本地区的云图和气象变化,两者互相补充,使天气预报更准确。除此之外,还可对台风、海面温度、洪涝灾害、森林火灾进行监测预报,为中国参与国际合作、气象信息交流、进行全球气候变化研究提供有力的技术保证。国际气象组织已把这两颗卫星列入全球信息共享网络中。

  4)卫星导航定位系统

  我国在2000年发射了两颗同步定点导航卫星,组成了区域性卫星导航系统,这是我国自主初步建立的第一代卫星导航系统。

责任编辑:丁晓宇

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