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第20章

“泰罗斯N/诺阿”卫星为美国第3代太阳同步轨道气象卫星系列。“泰罗斯”N号为这一系列的原型卫星,以后几颗从“诺阿”6号按顺序命名。这一系列的第1颗卫星于1978年10月13日发射,第2颗卫星和第3颗卫星分别于1979年和1980年发射。卫星携带的气象观测仪器主要有改进型甚高分辨率扫描辐射计和“泰罗斯”业务垂直探测器。其中改进型甚高分辨率扫描辐射计有5个波段通道,业务垂直探测器由高分辨率红外分光计、微波探测计、平流层探测计3种气象遥感仪器组成。卫星上的资料收集和定位系统每天可收集4000个地面气象站、海洋自动浮标和无人值守地区的自动气象站所获得的温度、压力、湿度等环境资料,并能对这些台站定位,还可提供实时和延时两种形式的气象资料。

“泰罗斯”号气象卫星

“泰罗斯”号气象卫星是美国发射的第一个试验气象卫星系列。从1960年至1965年间,共发射了10颗,除最后2颗为太阳同步轨道外,其余的轨道倾斜角为48°和58°。“泰罗斯”为美国提供了大量气象资料,也为以后发射气象卫星提供了宝贵经验。美中不足的是云图的分辨率不高,实时性也不理想。因此美国研制了更先进的气象卫星——“艾萨”号。

“探险者”号卫星

美国第一个科学卫星系列。1958年2月1日发射的“探险者”1号是美国第一颗人造地球卫星,到1975年探险者系列共发射55颗卫星,其中53颗进入轨道。

探险者号卫星系列的主要任务是:(1)探测地球大气层和电离层。

(2)测量地球高空磁场。

(3)测量太阳辐射、太阳风和研究“日-地”关系。

(4)探测行星际空间。

(5)探测和研究宇宙线和微流星体。

(6)测定地球形状和地球引力场。

“探险者”号卫星系列多数为小型卫星,重量在100千克以下,但种类却有17种之多,卫星外形结构尺寸差别甚大。“探险者”9号的重量不到8千克,膨胀后却成为直径3.7米的气球卫星;“探险者”38号伸出4根长达228米的天线。由于卫星探测的空间区域不同,它们的运行轨道差别很大,飞行程序也很复杂。“探险者”号卫星还通过对地球大气层、电离层和磁层的系统考察,使人们建立了更准确的地球空间环境模式;通过对太阳辐射的长期和连续监测,使人们更多地了解了太阳质子事件对地球环境的影响,加深了人们对“日-地”关系的认识。

“探险者”1号

“探险者”1号美国发射的第一颗人造地球卫星。探险者1号卫星于1958年2月1日发射,是美国科学卫星系列的第一颗卫星。“探险者”1号卫星运行在近地点360千米、远地点2531千米、倾角33.34°的轨道上,周期为114.8分钟。带有盖革计数器、微流星撞击计数器、测温感应元件,进行了宇宙线和微流星测量,还测量了卫星内部和外壳的温度,1958年5月23日卫星停止工作。“探险者”1号的主要成果是首次发现地球辐射带,后来被人们称为“范爱伦辐射带”。这个辐射带内的高能带电粒子对载人空间飞行和卫星材料、仪器都有一定的危害性。

通信

通信系统用于保持航天器与地面的联系,特别是在载人航天飞行时,地面必须与在轨道上飞行的航天员进行通信联系、传输电话或电视。这一任务现已由中继卫星与地面通信站完成。

通信卫星

通信卫星是太空中用作无线电通信中继站的人造地球卫星。它是卫星通信系统的空间部分,用以转发无线电通信信号,实现地球站(含手持机终端)之间或航天器与地球站之间的通信。与一般通信方式相比,卫星通信具有通信距离远、传输容量大、覆盖区域广、不受地理障碍限制、通信质量好、经济效益高的优点,是现代通信的重要手段,尤其卫星通信的多址灵活性和可移动特点在军事指挥控制上具有特别重要的意义。

实用通信卫星按轨道不同分为地球静止轨道通信卫星、大椭圆轨道通信卫星、中轨道通信卫星和低轨道通信卫星;按服务区域不同可分为国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星;按用途不同分为军用通信卫星、民用通信卫星和商用通信卫星;按通信业务种类不同又分为固定通信卫星、移动通信卫星、电视广播卫星和跟踪与数据中继卫星等。

太空服的发明

唐鑫源博士出生于中国江苏无锡唐氏纺织家庭,在上海长大。1936年赴美留学获硕士学位,后返回中国,出任协新毛纺厂厂长、中国纺大、上海纺织专科学院、中国纺织学院教授和副院长。1949年,他再度赴美深造获博士学位。此后,他在休斯顿太空中心工作,任总工程师,当时他是那里唯一的中国人。

从“水星”号、“双子星”号、“阿波罗”号到今天的航天飞机,30余年来美国太空发展各个阶段使用的太空衣,都出自唐鑫源之手,甚至未来的太空站所需要的太空衣,他也在退休前提前设计完成。在解决太空人排尿问题时,唐鑫源发明了一种能吸水1400毫升的纸尿片,后来也被移作民用。

1987年,太空衣发明者唐鑫源博士获美国政府颁发的最高荣誉“特殊工程成就”奖章和美国太空基金会赠予的最高荣誉“太空技术名人堂”奖牌。78岁的唐鑫源,选择了在人类登月25周年前夕光荣退休,这是在他再三要求下才获准的。

U

U-2飞机

U-2飞机是由美国着名的洛克希德飞机制造公司下属的一个保密工厂于1955年2月研制成功的。U-2飞机为黑色,机身长,尾巴高,翅膀宽,装有一台涡轮喷气发动机,驾驶员座舱仅容1人。飞机瘦长的侧影,使它看起来很像滑翔机,整个机尾只靠3个螺丝钉固定于机身。此外,U-2还可以整个解体,装在运输机或货车内,运到机场。

作为一种间谍飞机,U-2有两个绝技:一是飞得高,实用升限达22870米,这个高度不仅超过世界上任何一种战斗机的飞行高度,甚至超过了一般地空导弹的射程,因此,U-2曾一度被认为是难以击落的;二是谍报本领强,它不仅可进行照相侦察,还可以进行电子侦察。它装有1台73-B巨型航空摄影机,如果在2万米高度以飞行速度每小时800千米计算,续航时间为8小时,那么,它出动一次可侦察96万平方千米的面积。U-2拍出的照片不仅清晰,而且具有立体感。

W

WV-2E陆基预警机

美国在研制舰载预警机的同时,也着手陆基预警机的研制。1949年6月9日,用C-121运输机改装成的WV-1型陆基预警机开始试飞,经改进后定名为“警戒星”。该机机身上背着个高2.13米的大鼓包,机身下则有一个3.5米的大鼓包,里面分别装着测高雷达和监视雷达天线。不久,美国又研制了一种把测高雷达和监视雷达天线装在一起的特殊飞机,机身背部装有一个直径达11.8米的盘状雷达天线,取名为WV-2E。从WV-2E开始,预警机背上驮个大圆盘的奇特外型才被固定下来。

乌呼鲁卫星

乌呼鲁卫星原名“X射线探测卫星”、“探险者”42号或“小型天文卫星”1号,是人类历史上第一颗X射线天文卫星,由美国于1970年12月12日在肯尼亚发射升空。发射当天正值肯尼亚独立7周年纪念日。乌呼鲁卫星的运行轨道近地点为520千米,远地点560千米,轨道倾角3°,周期96分钟。卫星上安装了2个相互反向的X射线正比计数器,能段范围为2-20keV,每个探测器接收面积为840平方厘米,用机械准直的方法分别构成0.5°0.5°、5°5°的视场,利用卫星周期为10分钟的自转对天空进行了扫描,确定了339个X射线源,包括X射线双星、超新星遗迹、星系团、塞弗特星系等,还有第1个黑洞候选天体——天鹅座X-1。它还发现了星系团的弥散X射线辐射源。乌呼鲁卫星于1973年3月停止工作。这颗卫星取得了极大成功,被认为是X射线天文学发展史上的一座里程碑。

维拉号卫星

维拉号卫星是美国核爆炸探测卫星系列。1963年10月到1970年4月共发射12颗。维拉号卫星的任务是探测大气层和外层空间的核爆炸。这个卫星系列停止发射后,其任务改由647预警卫星担负。维拉号卫星是成对发射的。卫星重136~260千克,采取高度9~12万千米、倾角32°~40°、周期85~112小时的近圆轨道,工作寿命约1.5~5年。

维拉号卫星装有各种探测仪器,其中主要有:

(1)X射线探测器:它是钟形萤石片敏感元件,装在卫星表面的三角形顶点处。它能探测到距离1.6亿千米以内的万吨级当量核爆炸的X射线辐射,萤石片受其激发而产生小于1微秒的可见光脉冲由光电倍增管转换成电脉冲,然后传输。为了防止太阳X射线对萤石片的激发,萤石片外面覆以铍金属薄片。

(2)γ射线探测器:它的敏感元件是直径8厘米、长5厘米的萤石片,装在卫星蒙皮下。它在受到距离8000万千米以内的γ射线激发时产生光脉冲,由光电倍增管转换成电脉冲后传输。

(3)中子探测器:安装在卫星内部,用三氟化硼计数器作中子计数器,探测距离可达120万千米。

(4)可见光敏感器:用于探测核爆炸火球。

(5)电磁脉冲敏感器:用于探测核爆炸产生的电磁脉冲。

卫星导航

卫星导航是利用人造地球卫星进行定位和导航的一种技术方法。其定位系统是由卫星和地面站共同组成。地面站包括跟踪、计算中心和注入等设施。当通讯卫星经过时,船上的导航设备即可接收到卫星发出的信号,并经计算处理后,就可知道船舶所在的位置及所去的航向。这种方法是目前海上定位中技术最先进、精度最高又不受天气条件限制和无线电波干扰的一种现代技术方法。

卫星海洋观测

卫星海洋观测是从人造地球卫星上用遥感器感测来自海面的电磁辐射,以监视、分析和研究海洋环境的技术。卫星海洋观测技术对于研究大面积的海洋动态现象、提高海洋水文气象预报的准确率、开发海洋资源、发展海运事业和沿岸及近海工程建设,以及监测海洋污染等都具有重要意义。卫星海洋观测所用的遥感器按工作波段分为可见光遥感器、红外遥感器和微波遥感器;按其自身是否发射电磁波分为主动式和被动式遥感器。

卫星气象观测

卫星气象观测是从人造地球卫星上用遥感器探测地球大气的气象要素和天气现象的技术。它是航天技术与遥感技术相结合应用于气象探测的结果。利用人造卫星探测的气象资料可供研究大气运动和为天气预报服务,已形成气象学的一个新分支──卫星气象学。卫星气象观测系统由空间部分──气象卫星和地面系统组成。地面系统主要由数据接收与测控站、数据处理中心、数据收集系统、数据利用站组成。

卫星式武器

卫星式武器是从卫星运行轨道上攻击地面目标和外层空间目标(卫星、飞船、航天飞机、弹道导弹等)的武器。卫星式武器分为轨道武器和截击卫星,其中轨道武器在敌对行动开始时,发射入轨并开始运行,在接到命令以后进入大气层攻击地面目标,称为轨道轰炸系统。当绕地球轨道运行不足一圈就载入大气层实施攻击的称为部分轨道轰炸系统,前苏联在20世纪60年代中期至70年代初曾作过多次试验。部分轨道轰炸系统由于轨道低,具有雷达发现晚、预警时间短、可从地球两个侧面打击同一地面目标、防御困难等优点,但所携带核弹重量小、命中精度也差。截击卫星是携带攻击武器的卫星,采用自身爆炸、发射激光和火箭等方法摧毁空间目标。

卫星结构和运行轨道

“人造地球卫星”1号主要由壳体、卫星设备和天线组成。卫星呈球形,外径0.58米,重83.6千克。壳体由两个铝合金半球壳对接而成,藉助橡胶件保持气密,内部充有0.12兆帕(1.3大气压)的干燥氮气,下半壳表面是热控制系统的辐射表面;上半壳外面加有隔热层。壳体内安装电池组、无线电发射机、热控制系统组件、转接元件、温度和压力传感器等。电池组由3个银锌电池构成。在电池组中央的矩形槽内安置2台交替工作的无线电发射机,工作频率分别为20.005和40.002兆赫。4根鞭状天线重8.4千克,长2.4~2.9米(卫星结构)。

卫星地面站的构成

通信卫星的信号,必须通过卫星地面站进行传送。它一般由6个分系统组成:天线分系地面站的天线好像一口大锅,面向通信卫星,它的直径一般是10.30米,由天线本身、馈电部分、跟踪部分和驱动部分组成。发射分系统将需要播发的音频和视频信号调制到工作波段的载波上,经大功率放大后,经天线向卫星发射出去。接收分系统接收来自卫星的信号,经放大、检波后,再发送到终端系统。终端分系统由载波电话终端设备、电视终端设备、传真终端设备和数据终端设备等组成。通信监控分系统负责对地面站内的各种设备进行监视、控制和定期测试。电源分系统为全部地面站设备提供电源。地面站是卫星通信系统中重要的组成部分,各种用途的地面站略有差异,但基本设施相同。

微型无人机

为进一步扩大无人机的使用范围,使无人机能直接为班、排、连等低级别作战单位提供实时的情报保障,国外正积极开发微型无人机。这种无人机最长约2米,仅重几千克,使用时可由单兵发射筒发射。如美国布兰登布雷飞机结构公司和伞翼公司正在研制的“天球”无人机,最大重量仅9千克左右,最长留空时间为2.5小时,除可以垂直起降外,还可在77米的场地上发射与回收。新一代微型侦察机即将走出实验室。可以放在手掌上的这种微型飞机翼展15厘米,靠体积仅有纽扣大小的电动或喷气发动机推动。它将被用于侦察卫星和军用侦察机监视不到的死角,使士兵能够看到山背面的情况或发现躲在被轰炸后的建筑物内的敌人。微型侦察机可以放在军用挎包里,它装备有摄像机、红外线传感器或雷达探测器等,甚至有电子鼻,以便通过士兵的气味发现他们。

无人驾驶飞机

无人驾驶飞机,通常被简称为无人机。现代战争已是坦克、大炮、飞机、军舰多兵种之间有机配合,空地海天电一体的立体战争。其技术之先进、杀伤力之强和危险性之大,都是前所未有的。而无人机以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽为特点,尤其是因其无人驾驶,特别适合于执行危险性大的任务,故在现代战争中正发挥着越来越大的作用。

无人机的功能有:

(1)作为靶机;

(2)侦察监视;

(3)骗敌诱饵;

(4)实施干扰;

(5)对地攻击;

(6)校射;

(7)通信中继。

“蚊”式飞机

“蚊”式飞机的机体材料主要是枞木和云杉,机身前部外壳用较厚的层板制成,内有木质的加强件和金属连接件。

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