正文 第7章 人造衛星:各路“星”神顯神通(1 / 3)

1.人造衛星的大家族

每當仰望黃昏或黎明前的晴朗夜空時,我們常常會看到有明亮的“星星”快速飛過,時間不過二分鍾就會消失。其運行軌跡有時為東西向,有時呈南北向。這就是人類自己製造的人造地球衛星。

(1)人造地球衛星概況

人造衛星的運行軌道(除近地軌道外)通常有三種:地球同步軌道、太陽同步軌道、極軌軌道。

①地球同步軌道:是運行周期與地球自轉周期相同的順行軌道。

②太陽同步軌道:是軌道平麵繞地球自轉軸旋轉的、方向與地球公轉方向相同、旋轉角速度等於地球公轉的平均角速度(360度/年)的軌道,它距地球的高度不超過6000公裏。

③極軌軌道:是傾角為90°的軌道,在這條軌道上運行的衛星每圈都要經過地球兩極上空,可以俯視整個地球表麵。氣象衛星、地球資源衛星、偵察衛星常采用此軌道。

在地球上的許多國家中,能夠自己製造和發射衛星的國家並不多。其中最早實現自己製造、發射衛星的國家有前蘇聯、美國、法國、日本和中國。這五個國家可以稱為發射衛星的明星國家。

(2)人造地球衛星的分類和應用

在目前發射成功的衛星中,包括科技實驗考察、通信、氣象、導航、地球資源、軍事偵察、海洋監視、早期預警、數據中繼、軍用測地等用途的衛星。它們在各自的領域大顯神通,使人類傳統文明和軍事技術發生了革命性的變化。

人造地球衛星具有對地球進行全方位觀測的能力,其最大特點是居高臨下,俯視麵大。一顆運行在赤道上空軌道的衛星可以覆蓋地球表麵1.63億平方公裏的麵積,比一架8000米高空偵察機所覆蓋的麵積多5600多倍。因此,對完成通信、偵察、導航等任務來說,它具有其他手段無法比擬的優勢。

另據專家2005年底統計,在已發射成功的各類衛星中,除去軍用和科研實驗用以外,民用的通信、廣播、氣象、導航及地球資源衛星共計1093顆,占各國發射總數的27.6%。其中通信和廣播衛星共658顆、氣象衛星163顆、導航衛星239顆、地球資源衛星33顆。這些衛星的工作壽命都很有限,大部分為1~2年,最長的不超過10年。按設計壽命統計,目前仍在軌道上工作的應用衛星並不很多,實際上1983年以前發射的應用衛星已基本上停止工作。目前經常保持在軌道上正常工作的約為200顆左右,最多時不超過400顆。

人造地球衛星的廣泛應用,又進一步推動了整個空間科技的發展,它的種類越來越多、功能越來越全、用途越來越廣,成為航天器中發展最迅速、最活躍的一種。

2.太空鴻雁的微波塔:通信衛星

自1958年12月美國發射第一顆稱為“斯科爾”的有源實驗型通信衛星,1962年6月開始部署實用型通信衛星,特別是1964年美國發射“辛康-3”地球靜止軌道衛星獲得成功後,充分顯示了衛星通信具有覆蓋範圍大、通信容量大、傳輸質量高、機動性好、生存力強和經濟、成本低等優點,從而引起世界各國廣泛重視,紛紛投入了大量人力、物力來進行開發活動,導致了新的衛星通信時代的到來。

隨著大規模集成電路、衛星能源和大功率電子器件等關鍵技術的不斷進步,通信衛星的容量和傳輸質量有了飛速進步。如最初的國際“通信衛星1號”,衛星上隻有兩台轉發器,通信容量為240條雙向話路或1路電視。90年代使用的第六代國際通信衛星,轉發器已增加到58台,通信容量達到12萬條話路和3條彩色電視信道,壽命達13年。與此同時,地麵接收站的小型化也進展很快,從而給衛星通信展示了更大發展的前景,並產生了難以估量的社會效益和商業利益。迄今,衛星通信已能為社會提供上百種以上的服務,除電報、電話、傳真、數據傳輸、電視廣播、遠距離教育、無線電廣播和海事移動通信外,還能提供電視電話會議、數據廣播、應急救災、遙遠醫療、銀行彙兌、電子文件分發、報刊印刷、電子郵政、資料檢索與傳送以及計算機聯網等業務。同時,由於衛星通信的發展,實現軍隊自動化指揮的自動化通信網成為現實,並廣泛應用到作戰指揮、武器控製、情報處理、後勤指揮及軍務管理等各個領域,大大提高了現代高技術戰爭的水平。

為更好地發揮通信衛星的作用,實現全球通信的設想。1991年正式提出的由66顆衛星組成的低軌道銥星全球通信係統工程已開始啟動,1997年5月5日,美國麥道公司研製的“德爾塔I型”運載火箭從加利福尼亞範登堡空軍基地首次將5顆銥星送入太空,該計劃於1998年年底基本完成係統組網,並開始投入運行。這樣,由美國摩托羅拉公司研製的“銥星”群和個人便攜式電話組成的全球移動通信係統,將實現對地球表麵任何一處“天衣無縫”的覆蓋。無論你走到地球的任何地方,不管是陸地、海洋還是天空,隻要你利用入網的便攜式移動電話,撥出對方號碼,“銥星”係統便可自動在全球為你搜索接通。“銥星”體積小(直徑約1米,高度約2米),重量輕(385公斤),又是低軌道(約765公裏)運行,不僅發射費用低、工作可靠,還不依賴其他地麵通信設備,其發展前景,已引起世界各國的高度重視。