登陆注册
5208500000006

第6章 能源高新技术(4)

回溯历史,美俄(苏)航天器的第一次空间对接发生在20年前。1975年,美国“阿波罗”飞船和苏联“联盟”号飞船,曾在宇宙中共同飞行了两天。而1995年美国“亚特兰蒂斯”号的这次飞行,也是美国的第100次载人航天飞行。历史发展到今天,航天技术正以日新月异的姿态阔步向前。科学是没有国界的,人类在空间活动中的国际合作作为一种趋势,正越来越受到世人的瞩目。

明察秋毫的“千里眼”

航天遥感是航天技术最主要的组成部分之一,相当于电视台摄制节目的技术。

任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特性。航天遥感技术就是利用安装在航天器上的遥感器,来感测地物目标的电磁辐射特点,并将其记录下来,进行识别和判读。遥感器就像电视台的摄像机,它可分为两种:一种是胶片型的,一种是传输型的。

胶片型遥感需要将航天器(如返回式卫星)回收下来,再对胶,片进行冲洗判读,破译各种信息资料;而传输型遥感则不同,它不需要回收航天器,而是将遥感资料通过电波不断地传到地面。当装有遥感器的航天器经过接收站的上空时,地面接收站对航天器发射的电波信号加以捕捉和接收。航天遥感器分辨率已由最初的几十米、十几米发展到现在的1米以内。

航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多光谱段地进行感测,获取大量信息。航天遥感器还能周期性地得到实际地物的资料,因此航天遥感技术在国民经济建设和军事抗争等很多方面,都获得了广泛的应用。例如应用于气象观测(气象卫星)、资源考察(资源卫星)、地图测绘(测地卫星)和军事侦察(侦察卫星)等等。

早在1984年,科学家就已经利用陆地卫星上的多光谱红外探测器识别出隐埋古物的特性,在尤卡坦半岛的热带丛林中,发现了玛雅文化的遗址。

航天遥感技术真不愧是明察秋毫的“千里眼”。

飞向月球的轨道

对月球进行探测的无人航天器,我们通称为月球探测器。

以大椭圆轨道绕地球飞行的航天器,当它的远地点正好朝向月球方向时,也可对月球进行就近探测。但是,一般的月球探测器,或者绕月飞行进行探测,或者在月球上着陆进行探测,由于月球本身处在地球的引力范围内,所以飞向月球的探测器,不必达到第二宇宙速度,只要初始速度大于10.848米/秒,就可飞向月球。飞向月球的探测器,在离月球6.6万千米以前,主要受地球引力作用,它的飞行轨道,是相对地球的椭圆轨道。离月球6.6万千米以后,主要受月球引力作用,飞行轨道是双曲线。

为了节省能量,飞向月球的探测器,一般先进入绕地球飞行的停泊轨道,然后进入过渡轨道飞向月球,接近月球时,或者绕月飞行进行探测,或者从绕月轨道上下降,在月球上着陆。有的在月球上着陆的探测器,不进入绕月飞行的轨道。而直接从过渡轨道下降,在月面着陆。月球上没有可用作减速的大气,所以着陆探测器要么直接撞向月面(硬着陆),要么用火箭减速,实现软着陆。

一箭多星的发射技术

传统的卫星发射方式是用一枚火箭发射一颗卫星,用一枚火箭同时发射多颗卫星进入轨道,是一种先进的航天发射技术。

一箭多星技术一般采用两种发射方式,一是将多颗卫星一次投放,进入一条近似相同的运行轨道,卫星之间相距一定的距离;另一种是利用多次起动运载火箭的末级发动机,分次分批地投放卫星,使各颗卫星分别进入不同的运行轨道。显然,后者的技术就更为高超。

为了实现一箭多星,需要解决许多技术关键。首先是要提高火箭的运载能力,以便把质量更大的数颗卫星送入轨道。其次是需要掌握稳定可靠的“星-箭分离”技术,做到万无一失。运载火箭在最后的飞行过程中,卫星按预先设计的程序从卫星舱里分离出来,既不能相互碰撞,又不允许相互污染。还需选择最佳的飞行路线和确定最佳分离时刻,使多颗卫星在各自的轨道上运行。

另外,还必须考虑运载火箭装载多颗卫星以后,火箭结构角度和重心分布发生变化,会使火箭在飞行中难以稳定,多颗卫星和火箭在飞行中,所载的电子设备可能会发生无线电干扰等特殊问题。

最早实现一箭多星技术的国家是美国。1960年,美国率先用一枚火箭成功发射了两颗卫星。1961年,又实现了一箭三星。前苏联也多次用一枚火箭发射了八颗卫星。中国于1981年9月20日开始,用“风暴1号”火箭发射了三颗科学试验卫星,成为世界上第四个掌握一箭多星技术的国家。目前,我国的一箭多星技术已达到相当高超的水平。

用飞机发射卫星

人们从电视上看到过人造卫星发射的壮观场面。那装载着卫星的巨型多级火箭,耸立在高高的发射塔上,在“轰隆”一声巨响中,火箭尾部喷吐出鲜红的火舌,火箭随即在烟雾中脱离发射架徐徐上升,然后直向蓝天飞去……

但是,人们现在找到了一种比在地面发射卫星更便宜、更简单的方法,这就是从飞机上发射卫星,即把发射台从地面搬到高空,用飞机代替火箭的第一级。

20世纪90年代初,美国用一架B-52飞机在大西洋上空13公里处发射了一枚“飞马座”运载火箭,将巴西第一颗人造卫星送人756千米的预定轨道,开创了从飞机上发射卫星的新途径。

这种别开生面的卫星发射方式之所以引人注目,是因为它有着这样几个特点:

一是从空中发射时,气压只有海平面的四分之一,从而可使运载火箭的喷管设计简化,因为不需要考虑从海平面到接近真空的工作环境的变化;

二是由于飞机具有较高的飞行速度,因而可使运载火箭的性能提高1%至2%;

三是在高空发射运载火箭对火箭本身的结构强度要求较低,而且动压也较低,这对发射很有利。

总的来说,在运载火箭的有效载荷一定时,从飞机上发射运载火箭所需要的总速度可比地面发射降低10%至15%。

据科学家预测,在未来的20年内,全世界等待发射的卫星将有上千颗,其中大多数是质量仅为几百千克甚至几十千克的近地小卫星。这些卫星性能好、价格低廉,是卫星家族的主力军。很显然,空中发射卫星的方式,必将在未来航天发射市场上占有一席之地。

神奇的光子火箭

光子,就是构成光的粒子。当它从火箭的尾部喷出来的时候,就具有光的速度,每秒可以达到30万公里。如果用光子来作为推动火箭的新能源,我们到达太阳的近邻——比邻星就只要4~5年时间。

科学家发现,宇宙中还存在着和许多粒子对应的、电荷相等而符号相反的粒子,如带正电的“反电子”、带负电的“反质子”等,这些粒子被称为“反粒子”。

如果我们把宇宙中存在的丰富的氢收集起来,让它和其“反物质”在火箭发动机内湮灭,产生光子流,从喷管中喷出,从而推动火箭,这种火箭就是“光子火箭”,它将达到光的速度,以30万千米/秒的速度前进。

虽然湮灭得到的能量十分诱人,科学家在实验室里,也已获得了各种“反粒子”,如“反氢”、“反氚”和“反氦”。但是,它们瞬息即逝,无影无踪。按目前的科学技术水平,不可能将它们贮存起来,更难以用于推动火箭的飞行。

但是,科学家还是乐观地认为,光子火箭的理想一定会实现。他们设想,在未来的光子火箭里,最前面的是宇航员工作和生活的座舱,中间是粒子和“反粒子”的贮存舱,最后面是一面巨大的凹面反射镜。粒子和“反粒子”在凹面镜的焦点处相遇湮灭,将全部的能量转换成光能,产生光子流。凹面镜反射光子流,推动火箭前进。

推动“月亮女神”的火箭

电火箭也是一种火箭,其作用是在飞船或卫星升入太空后控制飞船或卫星。

与常规火箭相比,电火箭的力量要小得多,它不可能去发射火箭。常规火箭的推力能达3000万牛顿,这个巨大的能量可以将成吨重的卫星或航天飞机送上太空。而一般电火箭的推力仅仅有1/50牛顿,这个力量就显得太小了,它只能在地面上托起一只乒乓球。但即使是这样小的力量在太空中也就足够了,因为在太空中几乎没有什么阻力。

电火箭有三种类型:最简单的是电热系统,在火箭内部装有氙一类的惰性气体,这种气体被电能加热后从喷口喷出,于是就产生了反向推力;第二种是静电系统,用电能将惰性气体推进剂离子化,然后用电场把离子化气体中带正电的离子加速并向后喷射出来;第三种是电磁系统,它的原理与静电系统相同,就是电能更大一些。

实际应用的电火箭常常是电热系统和静电系统相结合,欧洲航天局的科学家们在新的通信卫星“月亮女神”号上安装了4支电火箭。

电火箭的另一个重要应用是使卫星精确定位。欧洲航天局的科学家们在2000年发射了6颗卫星,用电火箭定位,使它们相距500万公里而位置精度达到了1厘米,科学家们对电火箭这项新技术充满信心。

各显其能的众星行空

1895年,火箭之父齐奥尔科夫斯基在他的《地球与天空之梦》一书中曾这样写道:“设想中的地球卫星是同月球相似,不过它离地球比较近,只在地球大气层外足够远,也就是说,离地球300俄里远”。这位靠自学成才的赫赫有名的科学家不仅在世界上第一个提到’人造卫星”这个名字,发表了由他自己构思的卫星图样,而且还首先提出了以人造卫星为宇宙航行的中转基地,向月球和其它星球发射火箭的伟大构思。

1957年10月4日苏联发射成功第一颗人造卫星,终于实现了齐奥尔科夫斯基的百年梦想,此次发射震憾了全世界,激励人们用更大的热情去探索太空,人造卫星一词也因此成了家喻户晓的一个最时髦的语言词汇。但这颗重83.6公斤、直径58厘米、用铝合金制作的球状卫星。除了附在球上的四根弹簧鞭状的天线,卫星内装有一台磁强计、一台辐射计数器和一些测量卫星内部参数的一些传感器外,并没有装什么特别的仪器。因此,人们对人造卫星到底有哪些用途,如何造福于人类,也只是停留在设想和探索性试验阶段。60年代,科学家们为了实现卫星造福于人类的设想,开始在卫星上安装使用了各种特殊的仪器设备进行遥感、信息传输和收集各种探测数据的应用试验。与此同时,随着电子信息、新材料、自动化等高技术的蓬勃发展,突破了卫星应用领域众多的关键技术,大大地扩展了卫星的应用范围。这样,从20世纪70年代以来,各国争先恐后,把开拓航天技术的重点,首先转向卫星应用技术的发展,逐步形成了通信、,导航、气象、资源、科学、军事应用和深海探测等专用卫星系统。卫星应用技术造福于人类的作用也越来越显着。

同类推荐
  • 小船,小船

    小船,小船

    本书共收录了作者7篇文章,《小船,小船》《当我还在童年》《小河流过门前》《深山的孩子们》《五(一)班的“备忘录”》《心声》《雪·太阳·村庄》。语言生动隽秀,故事引人心动,让小读者和大读者如临其景,爱不释手。你将领略到作者心中最柔软的感情、如花的风景、美妙的疼痛的成长和源自童年天籁般纯粹的声音。
  • 趣事轶传(走进科学)

    趣事轶传(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 青少年植物常识必读(青少年必读常识)

    青少年植物常识必读(青少年必读常识)

    每一朵花,都是一个春天,盛开馥郁芬芳;每一粒沙,都是一个世界,搭建小小天堂;每一颗心,都是一盏灯光,把地球村点亮!借助图书为你的生活添一丝色彩。这是一套包罗生活万象的、有趣的书,向读者介绍了不可不知的中的常识。包括文学常识、地理常识、历史常识、安全常识、文化常识、动物常识、植物常识、科技常识、天文常识、生活常识等。这些都是一些生活常识性的问题,说大不大,说小不小,因为零散,平时想了解又难以查找,我们将这些你们可能感兴趣的、富有趣味的日常生活中日积月累的宝贵经验搜集并编辑成册,以便您在遇到问题时随时查询,轻松解决生活中的问题。
  • 日本童话19篇(世界传世童话宝库)

    日本童话19篇(世界传世童话宝库)

    阅读童话,对于孩子来说,是再自然不过的事情。在他们眼里,大人怎么都想不通的事情,都是理所当然的。也正因为这样,他们才相信一头猪会和一只蜘蛛成为好朋友,一盏灯里会藏着个妖怪,一朵花会满足一个人的七个愿望……而这所有的一切,都在于孩子有一颗善良、真诚、坚韧、顽强而又充满爱的心。
  • 我的第一本文学常识书(班级图书角系列)

    我的第一本文学常识书(班级图书角系列)

    《班级图书角系列:我的第一本文学常识书》编录了古今中外广为传颂且富有代表性的作家、作品以及各种文体、流派、社团、文学思潮、文学运动等多方面的850个文学知识点,让我们在品味文字的同时,拓宽视野、开阔胸怀、品读万象、感受智慧。如果说文学是一颗光芒四射的明珠,那么愿本书能如这颗明珠所发出的一缕光芒,照亮读者的内心世界与精神家园,让广大青少年朋友从中领悟到文字的魅力,感受到文学的力量。
热门推荐
  • 我的萌妹不可能这么少

    我的萌妹不可能这么少

    我的妹子不可能这么少,在这个全武能的时代,这太不科学!我九重音,智商情商全部爆表的天才!什么?你在怀疑我的情商?还有这堪比智脑的推断力,哼哼,你这是自寻死路!……但是……为什么我的妹子这么少,在这个科学万能的时代,在这个萌妹纵横的时代,在这个武能等于一切的时代,即便是情商白痴也要谈恋爱的啊魂淡!我的目标只有一个!推土机的进化……书友群(萝莉群):一零八六二二七二一(全是萝莉我会告诉你么)水晶宫支援团。
  • 请不要说再见

    请不要说再见

    她,普通到不能再普通的女孩,他,全校女人爱慕的校草。原以为他们差距那么大,根本不会有交集,可一个偶然,她竟然成为了他的女友。幸福过后,真相却无比残忍。看着他远去的背影,泪水不断地划过她脸颊:“请不要说再见,好不好?你回来啊!”可他,还是离开了她。
  • 台湾三字经

    台湾三字经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 净土

    净土

    小说以近百年前的武汉为背景,讲述古琴世家的莫氏三兄妹失散多年,流落市井,分别为弘扬佛法,传承琴技而引发的两代人的爱恨情仇。小说塑造了两代弄琴人的丰满形象,将他们刻骨铭心的爱、哀怨悲切的情以及日军铁蹄践踏下的国仇家恨,与博大深宏的佛法融汇成一曲沧桑的时代悲歌。以武汉为缩影,再现了上世纪三四十年代整个中华大地的命运与抗争。小说文笔优美,情节感人。
  • 空间之农家花酿

    空间之农家花酿

    农家俏花田,里边净是甜:一田治筋骨二田治千万小三田治肿瘤四田治绝症五田延寿命六田缓青春花田至六,万病消除,青春延期,益寿延年。“花酿,花酿,上好的花酿酒,香醇可口嘞!”迎面无数的蔬菜砸来,某小偷宝贝的捡捡酒瓶上的菜叶,顶着头上无数菜叶抬头。那帅哥身前正飞着一只穿着花瓣衣衫的小精灵,看看周围,竟然没有一个人见着那精灵。精灵眨眨大大的眼睛,她明明很可爱好不好。本文纯属虚构,请勿模仿。
  • 折剑流星

    折剑流星

    星院、月宫、日殿、电谷、雷塔、雨屋、地府、天街。缥缈空间,谁最耀眼。无尽虚空,谁主沉浮。北斗倒转,一代天娇宿命出现。潜龙腾渊,鳞爪飞扬;乳虎啸谷,百兽震惶;情困一生,默等百年。
  • 名侦探推理破奇案

    名侦探推理破奇案

    本书中的故事内容虽然简短,却趣味横生;作为向自己的脑力挑战的媒介,毫不逊色于一般的侦探故事。本书包括了“古坟里的谋杀”、“印花上的毒药”、“风流作曲家之死”等等精彩的奇案。
  • 英雄联盟之终极死斗

    英雄联盟之终极死斗

    少年楚飞在回家的路上遇到了一只会说话的乌鸦,从此他的命运就改变了!如果一个人获得了英雄的力量他会怎样?成为神明或者成为恶魔!120名英雄,120名选召者!互相终极厮杀!最后只有一个人能活下来!继承了策士统领力量的楚飞能够带着同伴最都活下来吗?“相信自己,每个人都是自己的英雄!”
  • 花墓

    花墓

    仇世的叶想穿越成花!!神的血化雨而落,借血化人伴依而行梦——感到墓的契约!学院之行又识依人......宗域的风波,为他们而起!!依人却亡!!契约花墓,右瞳化血,杀!!......种种事变,杀局显!又是留下我孤独,活着不如让我疯狂!!痛恨伤,血幕胧眼,魔花嗜血,染苍天!泪如血,杀生天下,为你独歌,忏魂曲!这时变故又生!!......
  • 三国之至尊红颜

    三国之至尊红颜

    一次盗墓让陈逍回到了东汉末年,迎来的第一次,却是生死相博,面对剑圣枪神的联袂绝杀,陈逍绝处逢生,被一位绝世美女所救,开始了一段凄美但是结局不坏的爱恋……