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第22章 军事高技术(3)

美国的运载火箭也经历了由弹道导弹改装到专门研制的历程。1959年以后,在“雷神”中程导弹基础上发展第二代“雷神”系列运载火箭。闻名于世的“大力神”运载火箭系列也来自于“大力神一2号”洲际导弹。1961年,美国开始研制“土星”系列运载火箭,其中,“土星号”运载火箭将重达46吨的“阿波罗”载人飞船送入绕月球飞行的轨道。此外,美国还有“德尔它”系列运载火箭和“宇宙神”系列运载火箭。

1973年7月,法国等西欧国家共同研制了名为“阿里亚娜”的大型三级液体运载火箭。日本发展的运载火箭主要有M、N、H三个系列。印度、巴西、以色列等国也都在发展本国的大型火箭。

我国从20世纪50年代中期开始,独立自主地发展运载火箭。我国的运载火箭以“长征”系列火箭为代表。我国已有酒泉、西昌、太原三个卫星发射中心。1970年4月24日,我国成功地用自行研制的长征1号运载火箭发射了第一颗人造地球卫星。至今,我国已经发射成功的长征系列火箭有16种,在这些火箭中,主要用于低地球轨道发射的有6种(长征1、2、2C、2D、2E和2F),主要用于中轨道(如太阳同步轨道)发射的有4种(长征1D、2C/SD、4A和4B),主要用于高轨道(如地球静止转移轨道)发射的有6种(长征3、3A、3B、3C、4C和5)。对应这三种典型轨道的运载能力分别为0.2~8.0吨(低地轨道)、0.4~2.8吨(太阳同步轨道)、1.5~5.1吨(近地转移轨道)。

2012年6月16日18时37分,“神舟九号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。2012年6月18日约11时左右转入自主控制飞行,14时左右与“天宫一号”实施自动交会对接,这是中国实施的首次载人空间交会对接。

2013年6月11日17时38分“神舟十号”顺利发射,并首次开展中国航天员太空授课活动,这意味着中国载人飞船天地往返运输系统已经建成,未来中国航天将进入空间站时代。

中国新一代运载火箭长征系列运载火箭是中国独立自主研制的具有完全自主知识产权的高科技产品,火箭总体技术性能达到国际先进水平,并在国际商业卫星发射服务市场中占有一席之地。为满足未来航天技术发展的需求,将加快研制新一代无毒、无污染、高性能、低成本的运载火箭,增强进入空间的能力,同时促进国民经济建设,提高我国的综合国力。

(二)航天器技术

航天器是在地球大气层以外的宇宙空间,执行探索、开发或利用太空等航天任务的飞行器。

1.航天器的分类

(1)人造地球卫星。在地球大气层以外,基本上按照天体力学的规律,环绕地球,沿一定轨道运行的人造天体叫做人造地球卫星,简称人造卫星。它是数量最多的航天器。按用途可分为用于科学探测和研究的科学卫星、直接为国民经济和军事服务的应用卫星、进行新技术试验的技术试验卫星。

(2)空间探测器。脱离地球引力飞往其他星球或在星际间运行的空间飞行器叫做空间探测器。按探测目标可分为月球探测器、金星探测器、火星探测器等和星际探测器。

(3)载人航天器。载人航天器是指环绕地球运行的载人空间飞行器。它分为航天飞船、航天飞机和空间站。

2.航天器的运行轨道

航天器在太空运行的轨道可用轨道参数来说明。轨道参数主要有运行周期、轨道高度和轨道倾角。运行周期是指航天器绕地球一周的时间。轨道高度是轨道到地球表面的距离。轨道距地面最近的位置叫近地点,该点至地面的距离称近地点高度;轨道距地面最远的位置叫远地点,该点至地面的距离称远地点高度。

轨道倾角是指航天器运行的轨道平面与地球赤道平面的夹角。

当轨道倾角为0度,轨道平面与赤道平面相重合,这种轨道称为赤道轨道。

地球同步轨道是指航天器沿赤道轨道自西向东顺着地球自转方向运行,高度为35800千米,运行周期正好为地球自转一周时间(23小时56分4秒)的运行轨道,又称静止轨道。通信卫星、气象卫星、广播电视卫星、预警卫星大多采用这种轨道。

太阳同步轨道是指轨道平面绕地球自旋轴旋转的方向与地球公转的方向相同、角速度为地球公转的平均速度(360°/年)的轨道。在此轨道上运行的航天器每次从同一地点上空经过,都基本保持同一地方时、同一方向。当轨道倾角介于0°~90°、90°~180°之间,这些轨道称为倾斜轨道。

(三)航天测控技术

航天测控是指对航天器飞行状态进行跟踪测量并控制航天器的运动和工作状态。航天测控分为陆、海基测控和天基测控。陆、海基测控系统由分布在全球各地的测控台、站及测量船组成。

我国航天测控网包括北京航天指挥控制中心,西安卫星测控中心,酒泉、西昌、太原发射控制中心,以及若干个固定与机动测控站和6艘“远望”号测量船。

二、军用航天器

航天器按应用领域划分为民用航天器、军用航天器和军民合用航天器。以军事应用为目的的称为军用航天器,如侦察卫星、导弹预警卫星等。既可军用又可民用的称为军民合用航天器,如载人航天器、通信卫星、导航卫星、气象卫星、海洋监视卫星、测地卫星等。

(一)军用卫星

军用卫星是指专门用于各种军事目的的人造卫星的统称。它是数量最多的卫星,约占世界各国航天器数量的2/3左右。军用卫星按用途可分为侦察卫星、通信卫星、导航卫星、测地卫星、气象卫星、反卫星卫星等。在近几年发生的几场高技术局部战争中,军用卫星在支援陆上、海上和空中作战中发挥了显著的作用。

1.侦察卫星

侦察卫星是用于获取军事情报的人造卫星。按不同的侦察设备和任务,可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星、海洋监视卫星和核爆炸监测卫星等。

侦察卫星具有侦察面积大、传递速度快、直观效果好、生存能力强和不受国界与地理条件限制等优点。

(1)照相侦察卫星。照相侦察卫星是利用光电遥感设备摄取地球表面图像的侦察卫星。卫星上通常装有可见光相机、红外相机、多光谱相机和微波相机等。

(2)电子侦察卫星。电子侦察卫星是侦收敌方电子设备辐射的电磁信号,以获取军事情报的人造卫星。电子侦察卫星上装备有电子侦察设备,用于截获雷达、通信、遥测等系统的传输信号,从而探明军用电子系统的性质、位置和活动情况以及新武器的试验和装备情况等。其具体任务一是侦察敌方雷达的位置和性能参数,二是侦查敌方电台和发射设施的位置,便于窃听和破坏。电子侦察卫星一般运行在高度约500~1000千米的近地圆轨道或静止轨道上。为了连续监视某一地区,往往采取多颗卫星组网的方法。

目前,只有美国和前苏联或俄罗斯发射和使用了电子侦察卫星。

(3)导弹预警卫星。导弹预警卫星是用于对导弹的发射进行监视、跟踪和报警的侦察卫星。通常在地球同步轨道或周期约为12小时的大椭圆轨道上运行,并由多颗卫星组成预警网。它是国家导弹防御系统的组成部分。美国在地球同步轨道上部署了5颗导弹预警卫星,如图4—5所示;俄罗斯在大椭圆轨道上部署了由9颗“宇宙”号卫星组成的预警网。

(4)海洋监视卫星。海洋监视卫星用于监视海洋中舰船和水下潜艇的活动,侦察海洋战场情报。海洋监视卫星有雷达型和电子型。雷达型就是利用卫星上的雷达向海面发射无线电波,根据海面与舰船反射波的差异发现海洋上的舰船目标,并测量其航向、航速、类别、规模等,以监视舰船活动。电子型是利用电子侦察设备截获敌方舰船辐射的电磁情报,从而确定其规模和位置。

2.通信卫星

通信卫星是用作无线电通信中继站的人造地球卫星。军用通信卫星分为战略通信卫星和战术通信卫星。战略通信卫星提供全球性战略通信。战术通信卫星提供地区性战术通信或军用飞机、舰船、装甲车辆及单兵用移动通信。卫星通信与其他通信方式相比,具有通信距离远、传输容量大、覆盖区域广、通信质量好、机动性能好和生存能力强等优点。在军事应用上,它还具有抗干扰性强、保密性好等优点,成为军事通信中不可缺少的通信手段。通信卫星通常采用静止轨道或大椭圆轨道。

美国、前苏联在20世纪60年代初相继发射了通信卫星。欧洲、日本也独立发射了自己的通信卫星。我国从1986年2月开始,已成功发射了三代实用型“东方红”系列的通信卫星。

3.导航卫星

导航卫星是为地面、海洋、空中和空间用户提供导航定位的人造卫星。它以固定的频率按规定的时间间隔发送导航信号,告诉用户它此时在太空的位置和发信时刻。用户使用相应的无线电接收设备和计时器接收这些数据,并经自动化处理后,就能确定自己的准确位置。利用卫星导航具有精度高,能覆盖全球,可全天时、全天候使用和用户设备简单等特点,在军事领域有着极为重要的意义。

美国于1973年12月制定了一项三军统一使用的导航卫星计划,命名为“导航星”全球定位系统,简称GPS。该系统于1994年建成,共有21颗卫星。用户在全球任何位置上至少可同时收到其中4颗卫星的信息,测出卫星与用户间的电波传播时间进行测距,实时测得用户的三维位置坐标、三维速度和时间。GPS是当今世界最先进的导航定位系统,它提供的三维定位精度可达米级,测速精度优于0.1米/秒。

前苏联1982年开始研制全球卫星定位系统——GLONASS系统,1995年初步建成。目前系统由俄罗斯控制使用。

欧盟1999年初正式推出“伽利略”计划,该方案由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成,可以覆盖全球,位置精度达几米,亦可与美国的GPS系统兼容。

中国独立研制了一个区域性的卫星定位系统——北斗导航系统。该系统的覆盖范围限于中国及周边地区,不能在全球范围提供服务,主要用于军事用途,它的定位精度为9~12米。

4.测地卫星

测地卫星是专门用于大地测量的人造卫星。测地卫星上装备有光学观测系统、无线电测距系统、雷达测高仪等设备。测地卫星的任务是测量地面目标的位置坐标、地球形体和地球引力场的分布等参数。地球不是标准球体,地面上有山、湖、河、海,高低不平,地球重力场的分布是不均匀的。由于测量误差等原因,地图上原有标明的各种地理位置常与实地不符。这对导弹弹道的计算,对飞机和导弹的惯性制导及巡航导弹的地形数字匹配制导都会造成很大的影响。如果不消除或减小这些影响,就会产生误差,降低武器的命中精度。而使用测地卫星正是解决这一问题的有效方法。测地卫星的测量精度可达厘米级,这对精确制导技术的应用具有十分重要的意义。

5.气象卫星

气象卫星是从外层空间对地球及其大气层进行气象观测的人造卫星。大多数气象卫星为军民合用,按运行轨道可分为太阳同步轨道气象卫星(也称为极地轨道气象卫星)和地球静止轨道气象卫星。

美国是世界上第一个将气象卫星用于战场气象保障的国家。20世纪50年代末期,美国开始研制第一代军民合用的气象卫星“泰罗斯”号,并在20世纪60年代将其用于越南战争的气象保障。1965年,美国开始正式部署工作型的国防气象卫星。

我国已有“风云”系列气象卫星。第一颗“风云一号”气象卫星于1988年9月7日由“长征四号”火箭发射成功。该卫星采用太阳同步轨道,每天定时经过同一地区上空两次,可进行全球气象观测。1997年6月,成功发射“风云二号”气象卫星,该卫星采用地球静止轨道。1999年5月10日发射的我国“风云一号”C星,由于其云图质量优越,分辨率高,2000年9月被世界气象卫星组织正式列入世界业务应用卫星序列,表明我国自行研制的气象卫星已经达到了国际先进水平。

6.反卫星卫星

反卫星卫星又称拦截卫星,是用于打击、破坏敌方航天器或使其失效的共轨式军用卫星。这种卫星本身就是一种攻击性的武器,卫星上安装有轨道机动发动机,目标搜索、跟踪、识别和引导系统以及必要的攻击装备等。现有拦截卫星的拦截手段可分为两大类:一类是利用自身的爆炸与敌方卫星“同归于尽”。在这种状态下,拦截卫星相当于一枚部署在外层空间的反卫星炸弹或太空雷;另一类是利用星载武器去摧毁敌方卫星或使其失去作用。星载武器有导弹、火箭、粒子束武器、微波武器等。

军用卫星在现代高技术局部战争中具有重要作用,设法摧毁或使其失去作用就成为一个重要的课题。

(二)军用载人航天器

载人航天器包括载人飞船、空间站、航天飞机,在军事上有广泛的应用。

1.载人飞船

载人飞船是能保障航天员在空间轨道上生活和工作,执行航天任务并返回地面的航天器。它仅能一次性使用,可独立进行航天活动,也可以往返于地面和空间站之间,还能与空间站或其他航天器在轨道上对接后联合飞行。载人飞船作为地面与空间站的军事运输工具,可向空间站运送各种军事补给物资及接送人员,试验新的军用航天设备,用于特定目标的侦察与观察等。

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