你一定想知道:航空航天知识-航天器
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    在漫长的岁月中,人类对于征服大自然有着许多的愿望与梦想,如翱翔天空、遨游宇宙一直是人类美好的愿望。20世纪以来,人类在航空航天领域取得了突飞猛进的发展,因此,航空与航天技术成为人类文明高度发展的重要标志,也是当今社会最活跃、最有影响的科学技术领域之一。

    太空轨道

    通常把航天器在太空中的飞行轨迹称为轨道。事实上,太空中运动的任何天体都有自己的运行轨道。地球与太阳系任一行星各自在自己的椭圆轨道上运行,这个轨道就是行星轨道,如木星轨道,火星轨道等。围绕行星运行的卫星为卫星轨道,如月球轨道。卫星轨道主要有圆轨道、椭圆轨道、太阳同步轨道,地球同步静止轨道和极地轨道。被送上太空的航天器必须向火车一样在轨道上运行,一但出轨便会发生事故。

    顺行轨道

    顺行轨道的特点是轨道倾角(即轨道平面与地球赤道平面的夹角)小于90度,在这种轨道上运行的卫星,绝大多数离地面较近,高度仅为数百千米,故又将其称为近地轨道。我国地处北半球,要把卫星送入这种轨道,运载火箭要朝东南方向发射,这样能够利用地球自西向东自转的部分速度,从而可以书约火箭的能量。

    逆行轨道

    逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度,欲把卫星送入这种轨道运行,运载火箭需要朝西南万向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度,而且主要付出额外能量克服地球自转。因此,除了太阳同步轨道外,一般都不利用这类轨道。

    地球同步轨道

    地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道,但其中有一种十分特殊的轨道,叫地球静止轨道这种轨道的倾角为零,在地球赤道上空35786千米。相对地面,在这条轨道上运行的卫星是静止不动的,一般通信卫星、广播卫星。气象卫星选用这种轨道比较有利。地球同步轨道有无数条,而地球静止轨道只有一条。

    太阳同步轨道

    太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的,方向与地球公转方向相司,旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360度/年),它距地球的高度不超过6000千米。在这条轨道上远行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。气象卫星地球资源卫星一般采用这种轨道。

    极地轨道

    极地轨道是倾角为90度的轨道,在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空,可以俯视整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。

    行星探测器轨道

    行星探测器轨道由行星卫星轨道人造行星轨道,进入轨道和飞离太阳系轨道构成。行星探测器轨道根据其受力的情况,分为三个阶段:围绕地球运动的阶段、围绕太阳运行的阶段和围绕其探测的行星运动的阶段。

    人造卫星

    科学家用火箭把人造卫星发射到预定的轨道,使它环绕着地球或其他行星运转,以便进行探测或科学研究。50多年前,苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”1号,正式开启了人类的太空时代。当时第一颗人造卫星里面仅装有一个无线电发射器,它的目的似乎只是要展示苏联在导弹技术上所取得的压倒性优势。半个世纪后的今天,人们对近地空间乃至整个太阳系的认识部大大增加了,而这些都要归功于“斯普特尼克”1号及其后来各国人造卫星科技的发展。

    第一颗人造卫星

    1957年10月4日,苏联成功地把世界上第一颗绕地球运行的“斯普特尼克”1号人造卫星送入轨道。这颗卫星绕地球一周需1小时35分,距地面的最大高度为90千米。它在轨道上运行了92天,绕地球1400圈,于1958年坠入大气层烧毁。作为人类第一颗人造地球卫星,“斯普特尼克”1号的构造其实并不复杂。简而言之,它是一个直径61厘米、重83千克的金属球状物,内含两个雷达发射器和4条天线,还有多个气压和气温调节器。它的用途就是通过向地球发出信号来提示太空中的气压和温度变化。

    人造卫星的系统组成

    人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统,也称为有效载荷。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统,也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星,则还有返回着陆系统。

    人造卫星的运动轨道

    人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求,区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道、大椭圆轨道和极地轨道。低轨道和中高轨道卫星天可绕地球飞行几圈到十几圈,不受领土、领空和地理条件限制,视野广阔,并且能迅速与地面进行信息交换(包括地面信息的转发)也可获取地球的大量遥感信息,一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。

    静止卫星

    地球静止轨道卫星,简称静止卫星。这种卫星的轨道高度达到35800千米。当卫星沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时,由于卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同,相对位置保持不变,因而卫星在地球上看来是静止地挂在高空,所以称这种卫星为静止卫星。它可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换,并大大简化地面站的设备。目前,绝大多数电视转播和转发通信都是由静止通信卫星实现的。

    人造卫星的分类

    人造卫星按用途分三大类: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。技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。应用卫星是直接为人类服务的卫星,它的种类、数量最多,其中包括通信卫星气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星等等。

    空间站

    随着航天事业的不断发展,在太空中的短期停留已不能满足人类研究的需要,于是,一座座空间站出现在了太空中,它可以为人类提供长期在太空工作和生活的空间。它就像是研究人员在太空中的家,也像足太空中的驿站,逐渐拉近人类与远处天体的距离。

    空间站的组成

    空间站作为宇航员在太空中长期工作和生活的地方,一般都有数百立方米的空间。具体划分为很多不同的区域有过渡舱、对接舱、工作舱、服务舱和生活舱等。一个空间站通常有数十吨重,由直径不同的几段圆筒串联而成。

    具体分工

    过渡舱是宇航员进出空间站的必经通道,又被称为“气闸舱”,它要始终保持与空间站内气压一致,这就需要通过增压或降压的调整。对接舱是其他载人飞船和航天器的停靠码头。工作舱是宇航员进行太空工作的场所。生活舱则提供给宇航员舒适的生活环境。

    国际空间站

    国际空间站是人类航天史上首次多国合作完成的空间工程。这个国际空间站体积庞大,内部结构复杂,由6个实验舱、1个居住舱、2个连接舱、服务系统及运输系统等组成。设计中已将它的寿命控制在1O~15年,可同时承载6人进行太空工作。

    “和平”号空间站

    1986年2月20日,苏联发射了着名的“和平”号空间站,宇航员们在上面进行了天体物理、生物医学、材料工艺试验和地球资源勘测等各项科学考察活动。2001年3月23日,“和平”号空间站完成使命后坠入地球大气层,碎片落人南太平洋海域中,它的研究任务被国际空间站所取代。

    通信卫星

    通信卫星主要是作为无线电通信中继站,它就像一个国际信使,收集来自地面的各种“信件”,然后再“投递”到另一个地方的用户手里。利用通信卫星,人们可以拨打国际电话,拍发国际电报、转播电视、进行数据传输、实现全球个人移动通信。

    通信卫星的分类

    通信卫星按轨道分为静止通信卫星和非静止通信卫星:按服务区域不同可分为国际通信卫星和区域通信卫星或国内通信卫星;按用途可分为专用通信卫星和多用途通信卫星,前者如电视广播卫星、海事通信卫星等,后者如兼有通信,气象和广播功能的多用途卫星等。

    工作过程

    当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后,会自动把它变成大功率信号,然后发到另一个地面站,或传送到另一颗通信卫星上后,再发到地球另一侧的地面站上,这样,我们就收到了从很远的地方发出的信号。

    卫星通信的特点

    卫星通信的特点是:不受地理条件的限制;组网灵活、迅速;通信容量大、费用省。卫星通信采用数字方式由于电话、图像、电视等形式的信息都可以数字化,因此一颗数字卫星就可以完成很多工作。

    我国卫星通信历史的开始

    1984年4月8日,我国在西昌卫星发射中心由“长征”三号火箭发射了“东方红”二号试验卫星,这是我国第颗地球静止轨道通信卫星,可在每天24小时内进行全天候通信,包括电话、电视和广播等各项通信试验。开启了使用我国自己的通信卫星进行卫星通信的时代、

    第一颗商用通信卫星

    1965年4月6日,世界上第一颗商用通信卫星“晨鸟”号发射成功,一个崭新的卫星通信时代拉开了帷幕。到目前为止,该型卫星已发展到了第八代,每一代都在体积、重量、技术性通信能力,卫星寿命等方面有一定提高。

    我国的第一课卫星

    1970年4月24日,我国第一颗人造卫星“东方红”一号在酒泉卫星发射中心成功发射,由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界七第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。

    运行数据

    4月24日21时35分。“东方红”一号由“长征”一号运载火箭送人近地点439千米、远地点2384千米,倾角68.5度的近地椭圆轨道。21时48分进入预定轨道,绕地球运行一周为114分钟。

    卫星的构造

    “东方红”一号卫星为近似球形的72面体,质量173千克,直径约1米。外壳表面由按温度拉制要求经过处理的铝合金为材料球状的主体上共有4条两米多长的鞭状超短波天线底部有连接运载火箭用的分离环。

    命名

    “东方红”一号卫星因工程师在其上安装一台模拟演奏《东方红》乐曲的音乐仪器,并让地球上从电波中接收到这段音乐而命名。当时《东方红》音乐的播放频率为20。009兆赫。

    主要任务

    卫星上的仪器舱装有电源、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、遥测装置、电子乐音发生器和发射机、科学试验仪器等,其主要任务是进行卫星技术试验探测电离层和大气密度。

    “东方红”一号卫星的设计工作寿命为20天,但卫星升空后,星上各种仪器实际工作的时间远远超过了设计要求,“东方红”乐音装置和短波发射机连续工作了28天,取得了大量工程遥测参数,为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验。

    卫星元勋

    许多科研工作者在研制“东方红一号”卫星过程中付出艰辛的努力和无穷的智慧,其中有钱学森、钱骥、赵九章等着名科学家。

    科学卫星

    在太空执行科学技术试验的卫星为科学实验卫星,主要用来进行太空环境的科学和技术试验。各种科学试验卫星,为提高人类对太空环境所产生的效果的认知及准备在太空环境中应用的技术进行先期试验。

    动物上太空

    自1957年1月3日苏联发射了载有小狗莱伊卡的人造卫星2号以后,人类发射了众多的生物卫星,猴子、狗、白鼠、乌龟、苍蝇、细菌、藻类、植物种子等各种生物纷纷上天,对它们进行了失重生理学,放射生物学和发育生物学实验,为人进入太空及命科学和生物科学的研究提供了丰富资料。

    应用技术卫星

    各航天国家都重视在太空环境中的应用技术试验,从1966年到1974年,美国曾发射了6颗应用技术卫星,进行了天地话音通信、云图传输、卫星导航等一系列试验,为美国以后的通信卫星、气象卫星’导航卫星‘资源卫星的研制和应用做了大量的技术准备。

    救援卫星

    通过卫星可以搜索和救援出事的飞机、船舶和个人,这种具有救援功能的卫星为救援卫星。405兆赫兹频率信标是专为卫星搜索与救援设计的,卫星上安装的这种信标转发器,可以将出事飞机或船舶的类型、登记号、国籍、坐标、故事性质和时间等编码信息传输给地面控制中心,从而迅速获知故事信息,及时实施救援。在极轨道和同步静止轨道上运行的很多卫星具有救援功能,国际海事卫星系统就具有救援功能。

    军事的好帮手

    人造卫星越来越多地在军事上发挥着重要的作用。利用卫星上的光学设备、电子设备对地面或空中目标进行探测、跟踪、监视,从而获取到丰富的情报,这在现代战争中发挥着重大作用。

    军用卫星的家族

    军用卫星是指用于各种军事目的的人造地球卫星。全球的军用卫星数量很多,在相当长一段时间内占世界航天器发射数量的2/3以上,按照军用卫星的用途来分,可以划分成一个不小的“家族”。军用卫星分为侦察卫星军用气象卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、军用通信卫星。侦察卫星又是个不小的“家族”,可以分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋侦察卫星、导弹预警卫星、核爆炸监视卫星。军用通信卫星又可以分为:战略军用通信卫星,战术军用通信卫星。

    “高效间谍”——侦察卫星

    侦察卫星可以说是高效的间谍,它执行的任务和侦察设备多种多样,具体可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和预警卫星。在军事上,利用各种侦察卫星来获取军事上的各方面情报。因为其具有侦察范围广、飞行速度快、遇到的挑衅性攻击较少等优点。所以,苏联与美国都对它格外钟情,把它当做“超级间谍”来使用。现在,在环绕地球轨道上运行的侦察卫星有照相侦察卫星,电子侦察卫星等,达十颗之多。

    发现者号照片侦察卫星

    美国从1959年2月发射世界上第一颗照相侦察卫星发现者1号起,到发射发现者12号止,一直失败了12次。1960年8月发射的发现者13号侦察卫星成功实现回收,用一架运输机将正在空中以降落伞下降的返回舱回收至飞机上。发现者号照相侦察卫星是美国第一代侦察卫星,共发射38颗,失败24颗,12颗回收成功,获得了高质量的侦察照片。

    气象卫星

    气象卫星是对地球及其人气层进行气象观测的人造地球卫星。它通过谣感器接收到地球及其大气中的可见光、红外线和微波辐射,接着将这些信息传送到地面接收站,接收站据此绘制出各种云层、地表和海洋表面的图片。根据这些,科学家就能预知天气的变化趋势。

    气象卫星的出现

    1958年,美国发射的人造卫星开始携带气象仪器。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗人造试验气象卫星“泰罗斯”。1960-1965年,美国共发射了10颗这种卫星,其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星,这些卫星为美国提供了大量的气象资料。

    “艾萨”号

    1966年2月3日,美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号,它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星。1966—1969年,美国共发射了9颗,这些卫星的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域,大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

    气象卫星观测内容

    气象卫星主要观测内容包括“①卫星云图的拍摄。②云顶、云量和云内的观测。③陆地表面状况的观测。④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。⑤大气中臭氧的含量及其分布。⑥太阳辐射和太空的红外辐射。⑦空间环境状况的监测。

    地球静止轨道

    地球静止轨道可以对地球近1/3的地区进行连续的气象观测,将资料及时送回地面。用4颗卫星均匀地布置在赤道上空,就能对全球的中、低纬度地区天气系统的形成和发展进行连续监测。可是它对纬度大于55°的地区的气象观测能力差。

    中国“风云”系列气象卫星

    我国幅员辽阔,是世界上自然灾害最严重的国家之一。在各类自然灾害中,气象灾害占70%以上。因此,防火减灾及应对气候变化,对气象卫星应用提出了更高的要求,我国的气象卫星名为“风云”号。

    “风云”一号A和“风云”一号B

    从1988年9月7日开始,我国共发射了4颗“风云”一号气象卫星。其中“风云”一号A和“风云”一号B是试验型的气象卫星,它们准确进人了太阳同步轨道,并且发回了高质量的气象信息。

    “风云”一号C

    “风云”一号C于1999年5月发射升空,它在轨运行的稳定性和获取数据的准确性得到广泛认可,世界气象组织于2000年8月正式将“风云”一号C星列入世界业务极轨气象卫星的行列。这是我国第一颗列入世界气象业务应用系列为世界各国免费提供气象资料的卫星。

    “风云”二号

    “风云”二号气象卫星是我国自行研制的第颗地球静止轨道气象卫星。计划发射5颗,其中包括两颗试验卫星(“风云”二号A/B)和三颗业务应用卫星(“风云”二号C/D/E)。现已发射“风云”二号A/B/C/D四颗。它们对暴雨、沙尘暴、大雾、草原和森林火灾等也有很强的监测能力。

    “风云”三号

    2008年5月,我国首颗新一代极轨气象卫星“风云”三号发射升空,它将在监测大范围自然灾害和生态环境,研究全球环境变化,气候变化规律和减灾防灾等方面发挥重要作用,也可为航空航海等部门提供全球气象信息。

    环境卫星

    地球静止环境卫星可持续不断地对同一地区观测,这对监视灾害陆天气很有利。所以,美国、日本、欧空局、中国和印度等都相继发射了这种卫星,其中,美国的地球静止环境业务卫星发射最早,且一直居世界领先地位。

    初步发展

    1966年美国在原主要用于通信试验的“应用技术卫星”(ATS)上装载了云图相机,每半小时拍摄1次。ATs卫星运行在地球静止轨道,其成功促使美国发展专门用于气象业务的地球静止环境业务卫星(GOES)。

    首颗GOES于1975年10月16日发射,该卫星仅重294千克,采用自旋稳定。截至2001年7月,该系列卫星已经发射了12颗,其中后5颗GOES;为第3代地球静止环境业务卫星,重量增加到2105千克。

    GOES-12

    2001年7月23日入轨的GOES-12。除装有用于监视地球大气层的气象仪器外,还带有用于监视来自太阳大气层x射线的首台工作型仪器设备“太阳×射线成像仪”(SXI)。所以,这颗卫星除了用于探测地球气象环境外,还对太阳耀斑进行连续观测。

    里程碑的意义

    GOES-12可对太阳的炽热大气每分钟拍摄一次,为美国提供最新的太阳耀斑信息。太阳耀斑会中断卫星和其他电子敏感系统的工作,而获取太阳耀斑信息有助于精确预报地磁风暴和太阳辐射风暴,所以,“太阳×射线成像仪”具有里程碑的意义。

    资源卫星

    地球上有着极其丰富的资源。在地球上二进行实地勘探,往往会受到自然条件的限制。特别是蕴藏着无数资源的浩瀚海洋,要获取它的相关信息不能只依靠海面上的直接探测来完成。于是人们需要一种多用途的人造卫星——地球资源卫星——的帮助。

    地球资源卫星的任务

    地球资源卫星是专门用于勘测和研究地球资源的人造卫星。它通过光学照相机、电视摄像机和其他传感器获取大量图像数据信息,每隔18天就会向地面送回一套全球的图像数据。地面对已掌握的各类信息进行处理,从而掌握各类资源的特征状况及分布情况。

    20世纪60年代,地球资源卫星在气象卫星的基础上逐步发展起来。根据观测重点不同,主要分为陆地资源卫星和海洋资源卫星两类。目前,地球资源卫星涉足的领域包括农、林、海洋、地质、水文、探矿及环境保护等多个方面,起到了开发资源,发展经济的重要作用。

    “资源”一号

    “资源”一号地球资源卫星是我国第一代传输型地球资源卫星。它主要用来监测国土资源变化;估计森林蓄积量,农作物长势快速查清洪涝、地震的估计损失;监测水产养殖和环境污染,同时勘探地下资源,使之合理开发使用等。

    陆地资源卫星

    1972年7月23日,美国发射了世界上第一颗地球资源卫星“陆地卫星”1号。该卫星传回的图像给地质学带来了根本性的影响,其中的许多信息,除使用卫星遥感外,还没有任何其他方法可以获得,比如大陆漂移。

    “斯波特”号卫星是法国研制的地球资源卫星,1986年投入使用。这颗卫星重1850千克,长2米,宽2米,高度为4.5米。卫星上装有2台高分辨率摄像机,工作在可见光和近红外波段,主要任务就是调查矿藏资源,植物资源和作物产量等地球自然资源。

    海洋卫星

    广阔的海洋中蕴藏着丰富的资源,所以,人们常说21世纪是海洋的世纪,开发和利用海洋资源是这个世纪人类的重要课题。随着科技的发展,海洋卫星出现了,它在了解海洋的全貌,准确地探测海洋环境和海洋资源方面大展身手。

    海洋卫星的分类

    海洋卫星按用途分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋综合探测卫星。海洋水色卫星是对海洋水色要素(如叶绿素、悬浮沙和可溶性的黄色物质等)和水温及其动态变化的探测。海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等要素的探测。海洋环境综合卫星是对全球与近海(包括海岸带)各种信息的综合遥感监测。

    海洋卫星的发展

    1978年6月,美国发射了世界上第一颗海洋卫星,该卫星每天绕地球14圈,每小时对全球95%的海面环扫一遍。后来,苏联、日本、法国和欧洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。

    新进的设备

    海洋卫星自身携带的遥感器有:感测可见光和热红外的海水扫描仪,可以确定鱼虾贝类的集聚区;测量风速和风向的微波散射计与观测海面温度和盐分的微波辐射计。能预测台风等海洋气候的变化:合成孔径雷达、能穿透云雾、雨雪、观察到海水特征、海面漂浮、海浪波动等。

    巨大作用

    人们将海洋卫星收集到的资料经过处理以后,就能得到丰富的海洋信息,利用这些宝贵的资料,可以监测、预报海洋环流、海洋污染、海洋灾害;保护和开发鱼类资源;利用海流设计最佳航线;可以选择海上钻井海上发电的最佳地点等。

    空间探测器

    空间探测器是一个什么样的物体,它有着怎样的神奇魔力?在这里,你将找到想要的答案。空间探测器主要是针对太阳系中的月球、月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器。它主要包括地球探测器、月球探测器、太阳探测器、行星和行星际探测器等。

    深空探测

    尽管每一种探测器的形状不同,但其目的都是为了解太阳系的起源、演变和现状,以及对太阳系内的各主要行星进行研究。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样的探测,从而开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。

    探索者号遨游太空

    地球内部蕴含着许多奥秘,不断地吸引着科学家们去探索与发现,过去由于技术能力的限制,人类对地球的了解具有很大的局限性,现在借助太空探测器,可以对地球特别是对地球周围环境进行更深入的了解。目前许多国家都发射了空间探测器,从不同方面研究地球,比如大气层、地球的运转等。最具有代表性的是,美国先后有55颗”探索者号”被发射到太空中,对地球的大气层与电离层进程,以及地球高空磁场变化等方面进行探测,从而进步了解太阳系对地球的影响。

    怎样摆脱地球引力

    由于地球引力的影响地,球上的万事万物都被紧紧地束缚在它的周围,同样,空间探测器也不例外。因此,空间探测器要进人太空,就必须要有足够大的速度和力量才能摆脱地球引力。一般说来,空间探测器发射速度不小于11.2千米/秒即可冲破地球引力。如果想让探测器冲破太阳系的引力,那就需要让探测器的运动速度达到16.7千米/秒以上,才能保证探测器飞出太阳系,进入到浩瀚的银河系中漫游。

    探险者号探测器

    探险者号探测器是美国发射的科学探测器,共发射了55颗,它们的主要任务是:探测地球大气层和电高层;测量地球高空磁场;测量太阳辐射,太阳风,研究日-地关系;探测行星际空问;测量和研究宇宙线和微流星体,测定地球形状和地球引力场这些探测器传回环境模式,更多地了解了太阳质子事件对地球环境的影响,加深了人类对日-地关系的认识。

    先驱着10号探测器

    先驱着10号探测器自1972年3月2日发射至今已超过32个年头,是人类第一颗越过小行星带的探测器。该探测器1972年7月15日掠过火星,1973年12月2日越过木星,1983年6月穿越海王星轨道(当时冥王星在海王星轨道内运行),所以先驱者10号成为第一个进人太阳系外宇宙空间的人造物体。2003年1月22日先驱者10号传来最后一个非常微弱的讯号之后,就与地球失去了联系。现在的先驱者10号在以44000千米的时速向距地球68光年的金牛座中毕宿五星系飞行。

    月球探测器

    月球是离地球最近的星球,千百年来,人类一直希望解开月球上的奥秘,虽然科技的发展,人类利用望远镜详细地观察到了月球,对月球的情况也有所了解。但为了让月球的庐山真面目显露出来,月球探测器发挥了它的重要作用。

    第一次让人看清了月球

    在浩瀚的宇宙中,月球是离地球最近的颗星球,因此它也成为科学家们最早开发空间探测器的实验基地。1959年9月14日,苏联的无人登陆器月球2号重重地落在了月球的表面,成为世界上第一个到达月球的探测器,它标志着探测器研究的第一次成功。紧接着,月球3号拍摄到月球背面的照片,但是很可惜这次所拍的照片由于部分原因并没有被传回。直到1966年2月3日,月球9号在月亮上的软着陆,才第一次让人类近距离地看清了月亮。

    俄罗斯月球探测器

    月球号探测器是苏联第一次为了实现月球探测计划所使用的空间探测器的名称。1959年1月2日,苏联发射了世界第一个无人月球探测器“月球1号”,至1976年共发射了24个月球号探测器,18个获得成功。最后一个月球24号探测器于1976年8月9日发射,9天后,成功在月球表面危海软着陆,钻采并带回170克月球岩石样品。

    “嫦娥奔月”神话实现

    “嫦娥奔月”这个古老而美丽的神话故事,表达了中国人民探索月球的愿望。2007年10月24日“嫦娥1号”由中国空间技术研究院研制并发射成功。“嫦娥1号”对于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度探测地月空间环境等获得宝贵的数据资料。“嫦娥1号”的发射成功,使中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。

    美国月球探测器

    美国对月球的探测是从1958年8月18日发射月球探测器开始的。美国继苏联之后,先后发射了9个徘徊者号和7个勘测者号月球探测器。其中9个获得成功,徘徊者号探测器样子像个大蜻蜒,长3米,两翼太阳能电池板展开4.75米。虽然最初5个徘徊者号探测器均无建树,但到1964年1月30日发射的徘徊者6号,真正的在月球表面静海地区着陆。后来到1965年2月17日发射的徘徊者8号和3月24日发射的徘徊者9号,都在月球上着陆成功,并分别发回7137张和5814张月球表面近景照片。

    太阳探测器

    太阳因为非常巨大、炽热,并且距离地球遥远,使得太阳一直极为神秘,人们对它的了解也微乎其微。现在,人们试图借助航天技术丰富对它的认识,太阳探测器担当了增进人类对太阳了解的使者。

    “太阳峰年号”探测器

    太空就像史前的海洋,充满着无法言喻的吸引力。而人类对太空更深一层的认识,源于1980年2月4日美国发射的“太阳峰年号”探测器,在它工作期间,科学家们测出了太阳的常数,而且让人惊喜的是,它测到曾经有10颗拖着长长尾巴的彗星掠过太阳,还测到彗星与太阳的相撞。对于太阳耀斑的爆发也测到上百次,这些探测器所得到的数据让人们更深入地认识了太阳。

    尤里西斯号探测器

    尤里西斯号太阳探测器于1990年10月6日由航天飞机送入太空,探测器重385千克,使用核能,装有9台科学仪器,用于探测太阳两极及其巨大的磁场、宇宙射线、宇宙尘埃、Y射线、×射线、太阳风。它绕太阳飞行的轨道距太阳最远为8亿千米,最近为193亿千米。当尤里西斯号从太阳南极上空横跨太阳赤道飞向太阳北极上空时,可以对太阳表面进行全方位观测。至今,它已经两次近距离对太阳进行探测,发回了重要数据。

    太阳和日球观测台

    为了更好地观测太阳,美国和欧洲合作研制了“太阳和日球观测台”太阳探测器。自1995年12月2日升空,运行8年多来,探测器曾经3次死里逃生,又经受了太阳暴的巨大考验,它提供的太阳探测数据,为人类预防和降低太阳暴危害做出了重大贡献。探测器的探测资料表明,太阳的寿命可能比原来估计的长10亿年。

    罗塞塔号彗星探测器

    欧洲研制的罗塞塔号彗星探测器于2004年3月升空,2014年将与丘留莫夫一格拉西缅科彗星相遇,对彗星进行近两年的探测,在对彗发和彗尾进行探测的同时,还要向直径只有4千米的彗核发射着陆器,对彗核进行钻洞探测,全部探测任务预计2015年12结束。

    探测黑洞

    电磁波形成电磁场,科学家认为引力场也可能是由引力波构成的,为了验证这种设想,发射3个引力波探测器,以它们构成的三角构型获的引力干涉数据获取引力波信息。以探测宇宙中黑洞的所在。

    行星探测器

    航天技术发展几十年来,人类已经向太阳系各行星派遣了几十个探测器,探测器造访了除冥王星以外的所有行星。有的探测器飞越行星,发回了行星清晰的图片;有的探测器环绕行星运行,获得了大量探测数据;有的探测器在行星上着陆,获得了行星表面的详细资料;柏的探测器在行星表面行走,获得了更大范围的信息。

    揭开金星的真面目

    金星的探测始于苏联。1961年2月12日,苏联发射了第一个金星探测器——金星1号。接下来几年内共向金星发射了16个金星号探测器,其中有1O个在金星表面着陆,探测了金星大气的温度,密度和成分,考察了金星表面和岩层。这些连续性的综合考察,拍摄了大量金星图像,取得了许多重要的科学数据。美国也紧跟苏联的步子,先后发射了10个水手号金星探测器,获得了金星的大气温度等数据及金星照片。这些探测器为人类了解金星提供了许多宝贵资料。

    旅行者号探测器

    旅行者1号和旅行者2号是极为成功的探测器,它们在1977年起飞后接续拜访了木星、土星、天王星和海王星。在飞行过程中还对星际物质宇宙射线进行了探测,旅行者号为人类提供了丰富的太阳系家族照片和探测资料,它们有可能工作到2030年。旅行者号即将飞出太阳系,其所携带的地球之声光盘,将作为人类的礼物送给遇到的宇宙人。

    土星上的造访者

    卡西尼号探测器是美国和欧洲合作的土星探测器,1997年10月15日升空已于2004年6月飞抵土星。卡西尼号探测器由环绕土星运行的轨道器和飞往土卫六的惠更斯号子探测器两部分组成。它的主要任务是详细探测土星的光环和土卫六的表面成分和地质史等。

    伽利略号探测器

    1989年10月18日,美国航天飞机施放了一颗伽利略号木星探测器。探测器于1995年12月7日到达木星,进入环绕木星飞行轨道,拍摄到木星及其卫星的大量清晰照片。其大气探测器则深入木星大气层探测大气的威分和物理特性,向地球发回了宝贵的探测数据。

    火星是否存在水

    2003年6月2日,欧洲航天局第一个火星探测器——火星快车号探测器搭乘俄罗斯联盟中型运载火箭成功升空。这次火星快车探测器为了探寻火星上是否存在水,并对火星大气和土壤成分进行分析,以找出火星上可能存在的生命迹象,但火星快车到达火星后,其内的措兔犬2号着陆探测器于2003年12月25日向火星着陆,但此后就与地面失去了联系。同时,另两个火星漫游者号探测器分别携带勇气号和机遇号着陆器也于2003年6月10日和7月7日踏上飞往火星的旅程,并利用其设备,超近距离对火星岩石纹理进行探测分析,最后得出火星上曾经存在过液态水的结论。

    火星上足否有生命

    为了揭开火星上是否存在生命,美国航天部门于1975年8月20日和9日9日,分别发射了海盗1号和海盗2号探测器,目的就是探测火星上是否存在生命后,后来又陆续发射探测器进行相关研究与探测,如1996年12月发射火星探路者号探测器,在火星上着陆,利用遥控火星车对火星表面较大区域进行探测发回了火星360度全最照片和一些支持火星可能存在生命的证据,取得重大成果。

    太空测控网

    当火箭飞离了发射台,携带着卫星开始它的征程的时候,并没有同地面失去联系,有一条无形的线一直牵着它们,使它们一直处于受控制的状态。又因为卫星在空中不停地围绕地球飞行,它每时每刻处于小同的地点上空,因此地面的测控站不能只没在一点,而要尽量做到大范围和全天候的跟踪测量,这就组成了一个星罗棋布的测控网。

    测控站的任务

    测控站的首要任务就是轨道跟踪测量和轨道预报。当火箭、卫星在天上运行的时候,首先要知道它们是不是按照事先设计的飞行轨道在飞行,如果有误差至少要知道目前的实际轨道是什么样子,这就是轨道跟踪和测量。根据以上这些数据可以推算它们在每个时刻会飞到什么地方,这就是轨道预报。

    遥测信号

    当卫星在天上飞行时,需要知道它工作的情况是否正常等,以便采取相应的措施。火箭和卫星上有许多描述它们工作情况的信息,称之为遥测信号。这些信号通过无线电波发射到地面,由地面雷达接收站接收后变换成可进行分析的信息。它就像医生用仪器对病人进行检查,通过取得的数据来确定病情。对于载人的飞船除了传输仪器设备的工作信息外,还要传送宇航员的工作情况和生理参数等。

    地面人员不但可以跟踪卫星,掌握它的工作状态,而且还可以对它进行干预和控制,这种测控功能叫遥控功能。当卫星出现故障时,地面人员可以把故障仪器关掉,命令备用仪器马上投入工作;临时决定要卫星完成什么工作时可以对卫星发出命令;对于返回式卫星,如果发生严重的燃料泄露故障(一旦漏光就有无法返回的危险),地面人员发现后,要马上向卫星发出控制指令,命令它停止一切其他工作立即执行返回命令,此时的卫星就会紧急返回。

    航天远洋测量船

    除了地面上的监测站之外,在海上也可以有监测站——测量船,它的好处是可以随时在全球范围内随意移动,它具有和地面监测站相同的仪器和设备。另外由于海上的特殊环境,还增加了先进的光学和无线电测控设备以及气象台、数据处理和指挥显示系统。世界上第艘航天远洋测量船是1962年下水的美国的“阿诺德将军”号。第二年不甘落后的苏联也造出了“德斯纳”号,中国是继美、俄法之后第四个拥有航天远洋测量船的国家,“远望”1号和“远望”2号都是在1977年下水的。虽然时间上比其他三个国家晚了十几年,但在测量和控制的技术水平上却毫不逊色。

    美国休斯敦宇航中心

    在好莱坞大片里,宇航员在太空遇到麻烦时总是会急急地呼叫:“休斯敦,休斯敦。”美国休斯敦宇航中心位于休斯敦东南35千米的克利尔湖畔,这里从1965年开始承担载人航天飞行的监测任务。在执行任务期间,宇航中心实行24小时不间断工作,保证了航天器的正常运转。

    北京航天飞行控制中心

    北京航天飞行控制中心坐落在北京西北郊的航天城,始建于1999年3月,是中国载人航天工程飞行试验任务的指挥调度、飞行控制、分析计算和数据处理中心,指挥调度多个地面测控站和四艘“远望”号远洋航天测量船,完成了“神舟”1号飞船到“神舟”6号飞船的发射,飞行和返回的重要任务,是目前仅次于美国休斯敦和俄罗斯宇航中心的世界第三大航天飞控中心。

    中国航天发射中心

    在航天发射测控体系中,发射场是其中的重要组成部分。随着近年来中国航天发射任务的增多,分别位于酒泉,太原、西昌附近并以它们命名的三人航天发射中心正日益引起人们的关注。

    酒泉卫星发射中心

    蜚声中外的酒泉卫星发射中心是中国组建最早、规模最大、发射工位最多,试验功能最全的卫星发射中心,也是中国唯一的载人航天发射场。酒泉卫星发射中心,主要用于执行中轨道,低轨道和高倾角轨道的科学实验卫星,返回式卫星和宇宙飞船的发射任务。这里创造了中国航天史上“十个第一”。

    光辉的历史

    1950年11月5日,酒泉卫星发射中心成功地发射了中国制造的第一枚地地导弹。1966年10月27日,中国第一发导弹核武器试验也在这里试验成功。1970年4月24日,“长征”1号运载火箭成功发射中国第一颗卫星——“东方红”1号,1999年11月20日,“神舟”号试验飞船从这里发射升空,此后“神舟”系列飞船相继从这里进入太空预定轨道。

    西昌卫星发射中心

    始建于1970年的西昌卫星发射中心是以发射地球静止卫星为主的航天发射基地,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务,发射中心总部设在四川省西昌市。这里每年10月至次年5月是最佳发射季节,发射中心于1983年建成,1984年以来发射过中国第一颗试验通信卫星,实用通信广播卫星及实用通信卫星,1990年又将美国制造的“亚洲”1号通信卫星送入地球同步转移轨道。

    太原卫星发射中心

    太原卫星发射中心位于山西省太原市西北的高原地区,拥有配套完善、性能可靠的发射测试设施、高精度测量、控制系统和通信、气象保障系统,适合发射多种卫星,特别是地球低轨道和太阳同步轨道卫星。到目前为止,太原卫星发射中心已经分别用“长征”4号运载火箭和“长征”2号改进型运载火箭,成功地发射了所有国产的太阳同步轨道气象卫星以及美国的12颗商用通信卫星。

    美国的航天发射中心

    美国的航天技术在世界上一直处于领先的地位,无论是早期的人造卫星的发射,还是现代载人航天飞机发射的多次成功实现,无不彰显了其雄厚的科技实力。美同也拥有着先进的航天发射中心,其中就有像肯尼迪航天中心、林顿·约翰逊航天中心等举世闻名的“航天大腕”。

    顿·约翰逊航天中心

    林顿·约翰逊航天中心是直属美国航空航天局的十大基地中心之一,在美国载人航天发展史上一直是美国实施载人航天飞行计划的大本营,为美国乃至世界载人航天事业的发展立下了汗马功劳,成为世界为数不多的几个具有最先进高科技设施的着名的航天员选训中心和飞控中心。它位于美国西南部的得克萨斯州的最大城市休斯敦市,中心内有140多栋大小各异的建筑,里面容纳了进行航天活动和应用研究的各类设备和设施。

    肯尼迪航天中心

    美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心濒临大西洋,由于地理条件优越,1947年被辟为火箭试验发射场,它南北长56千米,东西宽20千米中心包括技术阵地和发射阵地两大部分,在技术阵地建有火箭及卫星,飞船组装检测厂房,特别引人注目的是装配大楼,其容积360万立方米,高160米,楼内备有各种先进的测试仪器和显示记录设备。发射阵地建在5千米外,拥有发射控制中心和发射台,整个航天中心有23个发射阵地,其中着名的39号发射阵地有A、B两座发射台,许多大型航天器大都从这里飞出地球,美国第颗人造卫星、第一架航天飞机都是从这里启程的。

    约翰·斯坦尼斯航天中心

    20世纪六七十年代,在美国流传这样句话:“你想登月吗?那么首先要去密西西比州汉考克县!”那里就是美国历史悠久的约翰·斯坦尼斯航天中心,它是美国宇航局最大的火箭引擎试验基地。这个航天发射中心最初名为密西西比试验场,1965年更名为密西西比试验基地,1974年美国宇航局将其更名为国家空间试验室。

    戈达德太空飞行中心

    1959年,美国在华盛顿特区附近的马里兰建造了戈达德太空飞行中心,这是美国第一个完全用于太空科学的大型科学实验室。戈达德太空飞行中心以证明飞行器可以飞出地球大气,飞向太空的美国火箭专家罗伯特·戈达德的名字命名。

    欧洲航天发射中心

    除了美国拥有先进的航天发射中心以外,欧洲的俄罗斯、法国等国家也拥有与美国的肯尼迪航天中心不相上下的航天发射中心。其中最着名的有俄罗斯的拜科努尔发射场、法国的库鲁航天发射中心、意大利的圣马科发射场等。

    库鲁航天发射中心

    法国的库鲁航天发射场是令人羡慕的一个发射场,它是世界近20个航天器发射场中,仅有的两个位于赤道附近的发射场中的一个,而且规模最大。它位于南美洲法属圭亚那中部的库鲁地区在沿大西洋海岸的一片狭长的草原上。

    普列谢茨克航天发射场

    普列谢茨克发射场是俄罗斯境内的航天发射场之一,坐落于莫斯科以北850千米处,建于1957年,主要用于发射大倾角的侦察、电子情报、导弹预警、通信、气象和雷达校准卫星,是世界上发射卫星最多的发射场,发射次数占全世界总数一半左右。

    圣马科航天发射

    意大利的圣马科航天发射场是世界上唯一的海上航天发射场,位于距肯尼亚东海岸约5千米的海上,比库鲁航天发射中心更靠近赤道。海上发射场与陆地上发射场不同,发射台的台柱完全固定在汪洋大海的大陆架上,台面露出水面,类似海上石油钻井平台。卫星和火箭由大型舰船运来,再安装在发射架上实施发射。发射场于1967年正式启用曾多次用美国的“侦察兵”等火箭发射小型航天飞行器。

    拜科努尔航天发射场

    拜科努尔航天发射场位于莫斯科东南2100千米的哈萨克斯坦的沙漠地带,始建于1955年,现在由俄罗斯租用,是世界着名的火箭发射场地之一。世,界上第颗人造卫星和第艘载人飞船都从这里飞上太空,后来的“联盟”号系列载人飞船,“礼炮”号和“和平”号空间站,部分人造卫星和探测器也都从这里发射进入太空。

    卫星监控站

    航天器升上太空之后,并没有和地面失去联系。它需要地面上的人对它进行管理。如何管理呢?一个专用的地面飞行控制中心就显得很必要了,而且要有一个专用的测控信息网。目前世界上的测控信息网分成两类;地基测控通信网和天基测控信息网。

    测控通信站

    测控通信站的任务是根据测控中心的指令与航天器联系,直接收集测量信息和其他的数据,配合测控中心完成部分的工作,还可以和航天员进行交流通信。测控通信站有陆上测试站、海上测试站、空中测试飞机。测试站般都设置在发射场的附近和航天器飞行的关键地段。

    北京航天飞行控制中心

    北京航天飞行控制中心于1999年建成,坐落在北京北郊的航天城,是中国载人航天的指挥调度,飞行控制,分析计算和数据处理中心,也是卫星发射的指挥机构,自从北京航天飞行控制中心投入使用以来,完成了“神舟”一号飞船到“神舟”七号飞船的发射,飞行和返回任务,也完成了一系列卫星的发射和飞行控制任务。

    地基测控通信网

    地基测控通信网由测控通信中心和遍布世界各地的测控通信站组成。测控通信中心的主要任务是对测控通信站进行指挥和控制、收集、处理、发送各种测量数据、图像、指令,保持与航天员的联系,监视航天器上的设备运转情况等。

    天基测控通信网的主体是跟踪和数据中继卫星。这些卫星都是处在同步静止轨道上,一般都是三颗卫星之间距离相等。它们可以把航天器发回的信息传到地面控制中心,再把地面控制中心的指令传达给航天器。

    美国休斯敦任务测控中心设在休斯敦市的约翰逊航天中心,这里从1965年就开始承担载人航天飞行的监控任务在执行任务期间,测控中心实行一天24小时不间断的连续工作。现在的测控中心有很多测控台,分担着不同的职责对航天器的各个方面进行监控,保证航天器的正常运行。

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