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日新月异的卫星技术

2000-04-24 来源:光明日报 庞之浩 我有话说

2000年4月24日,是中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射30周年纪念日。“东方红一号”卫星的升空使中国成为继前苏联、美国、法国和日本之后,第五个完全依靠自己的力量成功发射卫星的国家。到2000年1月止,我国共发射了40颗卫星。

自1957年10月4日前苏联发射世界第一颗人造地球卫星至今,全世界已有8个国家能够自行研制和发射人造卫星,共把5000多个人造卫星送到九霄云外,开创了空间文明的新时代。

人造地球卫星是当代发射数量最多、用途最广的航天器,为人类带来了巨大财富,使人类在获取、传输和加工信息资源的广度和深度方面产生了质的飞跃。

至今,已研制了科学、技术试验和应用三类卫星。它们各有千秋,在航天领域均能独树一帜。

科学卫星相当于一个太空天文台,它改变了以往人们坐地观地、坐地观天的传统,摆脱了大气层的封锁,轻而易举地实现了全波段科学观测,对人类科学地认识宇宙起到革命性推动。它包括空间物理观测卫星和天文卫星,其中前苏联、美国和中国的第一颗卫星均属于前者,后者则谱写了现代天文学的新篇章,使天文学进入了全波段天文学时代,构成天文学的第三次大发展。现今最重要的天文卫星就是“哈勃”空间望远镜、“钱德拉”X射线望远钱、XMM卫星、“太阳观测卫星”(SOHO)。2000年将发射空间红外望远镜。2005年将发射“空间干涉望远镜”(SIM),2007年将发射“哈勃”的“接班人”——“新一代空间望远镜(NGST)”,它们的分辨率都将大大提高,是揭示宇宙奥秘的高手。

技术试验卫星用于在轨试验新技术、新原理、新方案、新设备和新材料等,是发展航天技术的“开路先锋”,生物卫星是其中一种。我国在返回式卫星和“实践”系列卫星上都开展过技术试验。美国、日本等国也很重视,其中美国的新盛计划就是进行大量新技术试验,现已发射了“深空一号”,它正进行12项高新技术试验,不过它不是地球卫星,而是空间探测器了。

由于应用卫星直接为国民经济和军事服务,所以品种和数量最多,用途最广,对人类社会有广泛影响。

当代的应用卫星有通信、遥感和导航三种。通信卫星的出现使现代通信产生了极大的飞跃,成为现代社会不可缺少的支柱。全世界现有200多个国家和地区正在应用约240颗地球同步轨道通信卫星,提供80%的洲际通信和100%的国际电视转播,并开通部分国内或区域卫星通信和广播电视业务,在航天领域率先实现产业化。

通信卫星现广泛用于固定通信、移动通信、电视直播、数据中继等。

除卫星移动通信外,卫星数字电视直播和卫星数字音频广播也已成为新兴产业,尤其是前者现正在全球引起一场革命性变革,并迅速转向卫星电脑直联、高速宽带多媒体通信,有望成为空间信息高速公路的主力军。我国也建成卫星电视直播平台,2000年将用它实现全国电视、广播“村村通”。

遥感卫星现有气象卫星和资源卫星两种。气象卫星的出现完全改变了过去两极地区、沙漠、森林和占地表70%的海洋是气象观测空白区的局面,大大提高了气象预报的准确性,从没漏掉过一次台风预报,并在海洋、农业、交通和环境监测等非气象方面大显身手。

极轨气象卫星主要用于中长期天气预报,静止轨道气象卫星主要用于短期天气预报。现拥有极轨气象卫星的国家有美国、俄罗斯和中国,拥有静止轨道气象卫星的国家有美国、俄罗斯、欧洲空间局、印度和中国。这些国家的气象卫星已在全球组成严密的观测网。

资源卫星的升空不仅使人类从新的高度观测地球上的千变万化,还把人的视觉从可见光扩展到紫外、红外及微波辐射区,从而发现了许多以前因人迹未到或手段落后而没找到的资源,并节省了大量人力、物力和财力。它也是环保、减灾“大腕”。目前,最先进的资源卫星当数法国的“斯波特四号”、美国的“陆地卫星七号”和加拿大的“雷达卫星”,它们在分辨率、幅宽、波段等方面各有所长,其中“雷达卫星”能全天候、全天时进行对地观测,代表了未来的发展方向。

我国“资源一号”卫星于2000年3月2日在轨交付使用,它能广泛用于我国国民经济建设的许多领域,并参与全球环境变化研究。

卫星导航技术的发明引起导航定位技术的重大变革,因为它可实现不受气象条件和航行距离的限制,进行高精度、全天候、全天时、全球性、终端小等的导航定位,广泛用于各个领域。尤其是目前运行的美国GPS导航卫星,它被誉为当代最伟大的科技成就之一,几乎可与个人计算机相媲美,已成为一种高科技产业。GPS可在海陆空天四维空间任何需要以动态和静态方式使用定位或位移信息的设备以及系统中都可找到用武之地。其应用已发展成为多维空间、多种模式、多种机型和在军民商各行各业无孔不入的国际性高新技术,是现今最先进、最活跃和最具渗透力的社会生产力之一。

此外,卫星在军事领域影响也越来越大,它导致武器在效能、武装力量结构和作战方式等方面发生重大变革。所以,反卫星武器将悄然崛起,“星球大战”将不再是科幻,它即将变为现实。

现代高性能小卫星正日益走红。它具有造价低、风险小和适用性好等特点,在通信、遥感、天文和军事等领域都大有作为,尤其是使用多颗小卫星组成的星座可完成许多大卫星力不从心的任务,“铱星”星座就是一个典型例子。单颗小卫星功能也已很强,1999年美国发射的小型遥感卫星“伊诺斯二号”分辨率可达1米。美国已于2000年1月26日发射了两颗重量仅226克的波米卫星进行通信试验。我国于1999年5月10日发射成功第一颗采用公用平台思想设计的小卫星“实践五号”,它达到国际水平。由此可见,小卫星正登上太空大舞台,前途无量。

综上所述,人造地球卫星技术已成为社会发展的巨大动力,在航天技术的大家族中称得上“王中王”,是改变世界的“天皇巨星”。

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