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第2章 开创卫星事业的奇迹——卫星的来历(2)

天然卫星是指环绕行星运转的星球,而行星又环绕着恒星运转。譬如月球绕地球公转,月球是地球的卫星,月球理所当然就成为了天然卫星的典型代表。如果从广泛的方面来讲,在太阳系里,除水星和金星外,剩余的行行都有天然卫星。据科学统计,太阳系已知的天然卫星总数(包括构成行星环的较大的碎块)不低于160颗。恰恰就好像在太阳系中,太阳是恒星,我们地球及其它行星环绕太阳运转,月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转,这些星球就叫做行星的天然卫星。土星的天然卫星第二多,目前已知61星。木星的天然卫星最多,其中63颗已得到确认,至少还有6颗尚未得到确认。

土星

人造地球卫星,简称“人造卫星”。用运载火箭发射到高空并使其沿着一定轨道环绕地球运行的宇宙飞行器。关于卫星的形状,各式各样,有球形、多面形、圆柱形、棱柱形,还有像哑铃、皇冠、蝴蝶和大鹏等其他形状的。

人造地球卫星用途广、种类繁多,有太空“信使”通信卫星、太空“遥感器”地球资源卫星、太空“气象站”气象卫星、太空“向导”导航卫星、太空“间谍”侦察卫星、太空“广播员”广播卫星、太空“测绘员”测地卫星、太空“千里眼”天文卫星等,组成一个庞大的“卫星世家”。

人造地球卫星在对地球进行全方位观测上具备相应能力,它的最大特点是俯瞰天下,有种居高临下的气势。比如,一颗在赤道上空运行的轨道的卫星可以覆盖地球表面1.63亿平方公里的面积,比一架8000米高空侦察机所覆盖的面积多5600多倍。由此可见,,对完成通信、侦察、导航等任务来说,人造地球卫星已经让人类见识到无法超越的优势。人造卫星的种类各样,主要是指代人类在不断的发明和创造人造卫星,无论是在作用还是形状或者其他方面都在坚持不懈的进行创新和发明。

假如按照其用途可区分为三大类:科学卫星,技术试验卫星和应用卫星。科学卫星是用于科学探测和研究的卫星,主要包括空间物理探测卫星和天文卫星,用来研究高层大气,地球辐射带,地球磁层,宇宙线,太阳辐射等,并可以观测其他星体。科学卫星

技术试验卫星多用于卫星工程技术和空间应用技术的原理性或工程性试验的人造地球卫星。航天技术中的新原理、新技术、新方案、新仪器和新材料往往需要这类卫星进行空间飞行试验,成功后才能投入实际应用。应用卫星是直接为国民经济和军事服务的人造地球卫星。

中国研制的第一颗人造卫星“东方红一号”

1970年4月24日,中国通过自主创新设计,设计出第一颗人造地球卫星“东方红一号”,由“长征一号”运载火箭一次发射成功。卫星运行轨道距地球最近点439公里,最远点2384公里,轨道平面和地球赤道平面的夹角68.5度,绕地球一周114分钟。卫星重173公斤,用20009兆周的频率,这个伟大的创举伴随着《东方红》的乐曲响彻大地。

长征一号运载火箭整装待发东方红一号卫星

现代科技在不断的进步,不断的发生翻天覆地的变化,取决于人类不间断的激发出现的创造力,更离不开人类对科学永无止境的渴望和探索。人类沿袭着伟大的科学精神,各种不同用途、不同形状、不同功能的卫星正在被进一步的挖掘出来,并付诸实践。

事实上,这些所谓的人造卫星和天然卫星其实有异曲同工之妙,即轨道也跟着行星进行日夜不停的运转。自从人造卫星的出现以后,人类逐步的认识到卫星给生活带来的重要性和方便性。当然,卫星的开发和应用不仅仅单方面的用于科学研究,而且在近代通讯、天气预报、地球资源探测和军事侦察等领域已经开始渐渐的占据着不可替代,不可或缺的地位。

知识卡片:

遥感器

安装在各种遥感平台上,远距离测地物辐射特性的传感器或仪器。按感测的波段,可分为紫外遥感器、可见光遥感器,红外遥感器、微波遥感器和激光遥感器等。

宇宙射线

所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。1912年,德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中,发现电离室内的电流随海拔升高而变大,从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,于是有人为之取名为“宇宙射线”。

4.卫星的发展史

自从人类发明了卫星开始,卫星的发展历程就在人类科学史上名垂千古,从古代到现在,试问,有多少伟大的科学家选择为卫星事业做出牺牲,又有多少科学家能够成功的在卫星领域中实现梦想呢?从世界卫星的发展史中,我们可以从中探索下卫星的发展历程和演化历程。

关于人造地球卫星的计划设想早在1945年就已经出现,美海军航空局已开始研究一种把科学仪器送入太空的卫星,就在第二年,美国陆军航空局就有“实验性环球空间飞行器”的初步设计。伴随着现代科学技术和一系列大功率运载火箭的发展,为人造地球卫星的研制和发射打下了坚实的基础。

实验性环球空间飞行器

1957年10月4日,前苏联把世界上第一颗人造地球卫星送入太空后,又在同年11月3日,前苏联发射了第二颗卫星,卫星呈圆锥形,重508.3公斤,这是一颗生物卫星,除了利用小狗“莱伊卡”作生物试验外,还有于探测太阳紫外线,X射线和宇宙线。

小狗“莱伊卡”

按照今天的标准衡量,前苏联的第一颗卫星只不过是一个伸展开发射机天线的圆球,但它却是世界第一个人造天体,将人类的梦想转化为现实,为人类开创了航天新纪元。

宇宙线

自从人造地球卫星出现之后,60年代前苏联和美国发射了大量的科学实验卫星、技术实验卫星和各类应用卫星。70年代军、民用卫星全面进入应用阶段,并向侦察、通信、导航、预警、气象、测地、海洋和地球资源等专门化方向发展。同时各类卫星亦向多用途、长寿命、高可靠性和低成本方向发展。80年代后期新起的单一功能的微型化、小型化卫星是卫星发展上的新动向,这类重量轻、成本低、研制周期短、见效快的小型卫星将是未来卫星的一支生力军。除美、苏外,中国、欧洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等国都拥有自己研制的卫星。

小卫星在军事中的应用

回顾这30年的卫星发展历程,为何在这么短的时间内,航天活动能够得到如日中天的发展,这个功劳理应归功于人类不断的研究和创新,除了美、苏搞空间军备竞赛发射了大量的军事应用卫星外,主要是人类在之前就已经开始对航天技术的应用表示关注。航天活动不仅仅大大扩大了人类知识宝库和物质资源、给人类日常生活带来了重大的影响和巨大的经济效益,同时,航天活动也在一定程度上推动了现代科学技术和现代工农业的向前发展。

卫星的发展道路是充满曲折的,一帆风顺的科学道路绝对经不起考验的。由于这种漫长而坎坷的道路并没有让人类止步于此,甚至让人类用更坚定的信念相信,未来的卫星道路会走得更好。其实,人类在追求宇宙的欲望并非只是一时兴起,一时新鲜,人类已经在漫长的历史中用行动和血汗证实了一个铁的事实,宇宙并不是不可触摸,不可想象的空间,我们可以通过努力,借助科学技术,更好的认识到有关宇宙的一切。

知识卡片:

生物卫星

生物卫星(biosatellite):用于生物学实验与研究的人造地球卫星。是进行空间生命科学研究、为载人航天飞行做准备的科学卫星,也是一种返回式卫星。

尤里·加加林

尤里?阿列克谢耶维奇?加加林(Yury Alekseyevich Gagarin,1934年3月9日—1968年3月27日,身高159cm) ,世界第一名航天员,苏联英雄,苏联太空人,苏联红军上校飞行员,是第一个进入太空的地球人。生于苏联斯摩棱斯克州格扎茨克区的克卢希诺镇一个集体农庄庄员家庭,白俄罗斯人。1955年从萨拉托夫工业技术学校毕业后参军。1957年在契卡洛夫第一军事航空飞行员学校结业,成为红旗北方舰队航空兵歼击机飞行员,同年与瓦莲京娜结婚。1960年被选为航天员,加入苏联共产党。1968年3月27日因飞机失事遇难。

5.. 卫星的作用

随着现代科技的日新月异,世界上很多国家开始研发卫星,开始投入到卫星事业中,人造卫星开始逐渐的掀起一股科技热潮,在这股热潮下,更多更先进的人造卫星冲出大气层,走向宇宙,在太空中的既定轨道中工作着。那么,人类为何在不断的研发新型卫星,到底卫星对于人类的各个方面有什么作用?这是个值得深思的问题。

那么,关于人造卫星的用途到底有哪些呢?我们进一步的对卫星的作用进行浅显的剖析下。

提到卫星的用途,十分广泛,譬如说,勘探卫星能测量地形。调查地面资源,勘探地下矿藏;气象卫星能拍摄云图,观测风向和风速;间谍卫星能搜集军事情报;实验卫星能帮助科学家在太空中做许多地面不能做的实验;救援卫星能搜寻到遇难者发出的求救信号等等,卫星的作用之大,待开发的领域更是一片前景。

间谍卫星

其实,我们不妨把卫星比作是神奇的调研员。举例说明,关于中国的母亲河黄河发源于什么地方?是什么样的形状?地理位置是?类似范范的问题,早已经停留在人类心中几百年。归结于原因,主要是在于黄河源头地理位置复杂多变,不管是利用时间和人力,都无法明确的解决地理位置问题。

黄河

虽然说教科书上是注明黄河的发源地是雅合拉达泽山,这个答案并不是精准的。当然,要想准确的知道黄河的发源地,要靠人造卫星遥感测量进行科学扫描和计算,通过卫星技术,我们可以很直观的发现,黄河实际上是发源于卡日曲(卡日曲,本是藏语,意为红铜色的河)。

卡日曲

当然,卫星不仅仅只是拥有测算的调研功能,同时,还具备其他功能,比如在几个世纪以来,各国探险家曾对青藏高原的自然面貌进行过100多次的调查,然而那里的地貌到底存在多少湖泊,仍在历史上留下太多的疑问了。直到卫星的出现,解决了这个历史遗留问题,人们开始通过科学的计算了解到青藏高原湖泊的数量。其实,高原上共有湖泊800多个。

同时,卫星在各种领域中都起到了大作用,有不少是主要为了太空开发目的而设计的科研项目。譬如用卫星搭载一些动植物,以确认其在太空环境下所可能引起的变化;利用卫星测试某些材料暴露在太空条件下的强度变化、使用寿命等等。卫星也被应用于其他一些领域。极光是一种地球物理现象,主要出现在极地的高空,并总是突然地出现,又突然地消失,致使人们很难掌握其变化的规律,对其形成的机理、内部的结构特征等等也均不甚了解。为了对极光现象进行深入研究。

极光

1989年,日本特意发射了一颗被命名为“曙光”的极光观测卫星,结果首次发现,就像太阳会刮出被称为太阳风的高速等离子流一样,地球的两极也会出现等离子流——极风,正是这种极风与极光的出现有着密切的关系。卫星也被用来进行大地构造的研究,如当代流行的板块构造学说认为,整个地球的表面岩石圈,是由若干大小不同的板块拼合而成,板块与板块之间会发生相对的位移。但该学说的倡导者只是根据地质现象作出以上判断,拿不出确切的实测证据。后来,人们通过卫星大地测量,果真发现一些板块正以每年一到几个厘米的速度在相对移动。 卫星还被用于考古,它以敏锐的“视力”,从沙海茫茫的撒哈拉沙漠中,找到了20万年前已湮没的一条像尼罗河那样的大河;在哥斯达黎加密密的热带雨林中,发现了埋在地下的古代人行小道。人们还用卫星寻找早已失踪的古代城堡、巨大的陵墓……

地球岩石圈

卫星的作用在人类科学发展史上起到的作用不言而喻,很多时候,我们人类要通过卫星这类高科技手段对地球上的角落进行探测,并反馈出相应的数据和内容。在卫星所观察到的地球,会让我们深刻的认识到地球上的每一个地方,每一寸土地。

知识卡片:

气象卫星云图

气象卫星云图是以气象卫星之仪器拍摄大气中的云层分布,来寻找天气系统并验证地面天气图绘制的正确性。除此之外还可以用来观测海冰分布、确定海面温度等与中长期天气预报相关的海洋资料。此技术为可在单一影像上显现各种尺度天气现象,对天气分析与预报提供非常有助益的遥测资料。大致而言,卫星云图可分为红外线卫星云图、可见光卫星云图以及色调强化卫星云图。

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