第二章科技館的發展介紹
從1783年人類乘熱氣球第一次升空，到1957年蘇聯成功發射第一顆人造地球衛星，再到1986年美國的“先驅者”10號探測器飛出太陽係，人類向天空進軍邁出了可喜的三步。
航空就是在空氣裏航行。
航天則是在電離層以外的空間進行。而航天的範圍，大體是劃到太陽係為止。太陽係以太陽為中心，有九大行星圍繞它旋轉。從裏到外，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。現在，人類發射的航天器已經向裏探測了水星、登陸了金星，向外登陸了火星、飛過了木星以外的所有行星。可以說，太陽係內尤其近地間的飛行，是人類航天活動的基本內容。最遠的冥王星與太陽的平均距離為6×1012米。“先驅者”10號探測器於1972年3月2日發射，約於1986年10月穿過冥王星的平均軌道，這段航程足足用了約14年零200天的時間。看來，人類航天的征程還十分漫長。
飛出太陽係，就走進了恒星際空間。宇宙間有無數個恒星。其中，離太陽最近的恒星是比鄰星，它與地球的距離遠達422光年，也就是說，即使乘上以光速行駛的宇宙飛船，也要飛422年。所以人類向宇宙進軍的任務仍然十分艱巨。
1人造地球衛星
第一宇宙速度79公裏/秒是地球飛行的環繞速度。人造地球衛星隻有獲得了這個速度才能駛入地球軌道，繞地球飛行。多級火箭能把人造地球衛星送上“天”，我們叫它“運載火箭”。運載火箭使用液氧推進劑，逐級推進、加速，使衛星達到環繞速度，圍繞地球飛行。
現在發射衛星隻需三級火箭就夠了。每線火箭頭尾相接，用串聯或並聯的形式組合成一體。在發射衛星時，三級火箭從地麵垂直起飛，在發動機的強力推動下，火箭飛出地球的大氣層，當達到規定的速度後，就熄滅了。這時火箭已經獲得的能量在地球引力的作用下滑行，在衛星最後加入軌道時，火箭再次點火，使衛星加速達到環繞速度，衛星就會繞地球飛行，成為人造地球衛星。
2偵察衛星
電子偵察衛星是一種竊聽能力很強的衛星。它與照相偵察衛星一樣，分普查型和詳查型兩類。
普查型“竊聽能手”，它的作用是對敵方地麵進行大麵積偵察，測定地麵雷達的大致位置，竊聽地麵雷達的工作頻段。
詳查型“竊聽能手”，它的作用是捕獲感興趣的雷達特性和電台信號的詳細情報，用搜索型外差接收機竊聽地麵的無線電信號。
目前，大部分電子“竊聽能手”既能做一般監視，對地麵進行普查性竊聽工作，又能對地麵各種無線電信號進行搜索和竊聽，一顆衛星身兼普查和詳細兩種功能。一般說來，電子偵察衛星上的計算機裏貯存所有已知的敵方雷達信息。衛星一旦探測到新的雷達位置和新的信號，下次經過這一地區上空時，便會自動地對這些特性進行分析，並對新的雷達進行定位，以確定雷達的精確位置。因此，竊聽能手——電子偵察衛星，能無一遺漏地探聽清楚地麵雷達、無線電台等的位置和信號特征。
3預警衛星
導彈預警衛星是在人造衛星上天之後，才開始研製的。美國在20世紀60年代初，最先發射預警衛星。這種衛星運行在宇宙之中，不停地盯住在不斷變化的地球。衛星上的紅外探測器，對導彈噴焰特別敏感，它能在千裏之外遙“看”導彈的發射，並把核襲擊的危險信息及時發回地麵防空中心，就可以贏得寶貴的半小時預警時間。
其實，預警衛星發現導彈的原理與地空導彈、空空導彈利用紅外線自動追擊敵機的原理是相似的。
衛星上的紅外探測器，能夠探測出導彈噴出的火焰，這是因為在大自然中，一切物體隻要溫度高於絕對零度（-273℃），都會輻射出肉眼看不見的紅外線。當洲際導彈的發動機燃燒後，由高溫氣體形成的噴焰將產生強大的紅外輻射，衛星上的紅外探測器就能在導彈發射後幾十秒鍾內，向地麵站報警。但是，早期的預警衛星，會把高空雲層反射的太陽光當做導彈尾焰的紅外輻射，而誤認為是一次大規模的核襲擊。美國就發生過這樣的事，令當時的美國驚恐萬分。
為了避免虛驚，人們在預警衛星上同時配上高分辨率遠視鏡頭的電視攝像機，就在紅外探測器探測的導彈噴焰時，立即控製電視攝像機自動地拍攝目標區域的圖像，於是地麵站的電視屏上以每秒1~2幀的速度，顯示出導彈噴焰的運動圖像。根據噴焰在不同高度上的不同形狀，就可判斷是否真有導彈來襲，並可粗略地測出導彈主動段的飛行軌跡。
導彈噴焰輻射的紅外線波長，主要在27微米左右，因此，衛星上的紅外探測器多采用硫化鉛探測器陣列。它由約2000個單元器件排列而成，最敏感的波長為27微米。當衛星在36000千米高的地球同步軌道上運行時，整個紅外探測器陣可“看”到地球表麵的40%地區。
4靜止氣象衛星
靜止氣象衛星主要有三大功能：一是觀測，通過遙感儀器拍攝雲圖，觀察雲係和大氣溫度的分布；二是收集，將地麵氣象觀察站觀察到的地麵氣象資料收集起來；三是廣播，將氣象資料和處理過的地麵氣象資料傳送給各地氣象台使用等。
它如一位“站”在36萬千米高處的“廣播員”，主要組成部分是靜止衛星、資料收集和測控站、數據處理中心、氣象觀察台和數據接收係統等。
靜止氣象衛星中安裝了功能奇特的遙感儀器。當前，常用的氣象遙感儀器主要有以下幾種。一是高分辨掃描輻射計，包括可見光和紅外自旋掃描輻射計等。它具有高超的本領，可以獲得可見光和紅外的雲圖，可見光雲圖的星下點（衛星在地麵的投影點）分辨率為09～25千米，紅外雲圖的星下點分辨率為5～12千米。二是高分辨率紅外分光計。它神通廣大，既能獲得大氣垂直溫度分布，又能測到水氣分布。三是微波輻射計。它的功能沒有那麼齊全。隻能配合高分辨率紅外分光計工作，以便獲得6層以下的大氣垂直溫度分布和雲中的含水量。另外，衛星還攜帶其他一些功能奇特的儀器，如磁帶機等數據存貯裝置和數據傳輸設備等。
5地球資源衛星
地球資源衛星主要的功能是防護森林，它不僅向人類提供森林中的火災情況，還時刻監視著樹木裏的各種病蟲害，將森林中的各種危害及時告訴人們，稱得上是太空的“護林員”。
森林防火工作一定要有地球資源衛星的協助才能保證它的安全度。由於地球資源衛星不僅能及時發現森林中的火跡，而且能確定冒火煙地區的邊界，監視火災的發展，觀測火區上空的大氣冷流和暖流的通過情況，諸多火情，將有助於盡快消滅火災。而且，借助於太空觀測還能夠預報可能發生火災的地點。因此，人們把在太空巡視的地球資源衛星稱為森林“衛士”。
地球資源衛星還監視著樹木的各種病蟲害情況，將病蟲害給森林帶來的損失告訴人們。例如，在美國太平洋沿岸，衛星照片告訴人們，蟲害毀壞的樹木比火災毀掉的樹木多15倍。
6生物衛星
世界上第一顆生物衛星是1957年11月3日，前蘇聯發射的載狗“萊伊卡”的人造地球衛星。生物衛星是一種專門用於在空間進行生命科學實驗的人造地球衛星。它相當於一個太空生物實驗室，在生物衛星上進行科學實驗，有許多特殊的優點和有利條件，是載人飛船和航天站所不能取代的。生物衛星可研究失重、超重和其他各種空間飛行環境對生物生長、生育、代謝、遺傳等方麵的影響和防護措施，揭示在地麵條件下發現不了的生物學問題，是研究太空生命科學的重要工具。
生物衛星主要由服務艙和返回艙兩部分組成。返回艙是衛星的主體，是返回地麵的部分，內裝各種實驗生物（如貓、老鼠等）、記錄儀器、製動火箭和回收係統。艙的外麵是防熱保護層。為了更好地保持艙內適宜溫度，裏麵還有一層塗鋁的聚酯薄膜。艙內還有脫離軌道、分離和回收設備，以保證衛星按時同服務艙分離，準確脫離軌道，安全地返回地麵。返回艙的外形有的呈球形，有的呈碗形，重300~400千克至1~2噸。
在生物衛星上，還可以進行許多生物學實驗，如重力生物學實驗、放射生物學實驗、發育生物學實驗等。
7空間飛行器
空間飛行器，分屬於人造地球衛星、飛船、空間站及探測器等人造天體。它們根據用途的不同，各以其特定的結構和方式運行在不同的軌道上。
空間飛行器的結構主要分為兩部分：一部分是為滿足特定用途如通信、導航、氣象觀測、資源探測、軍事偵察等的專用係統；另一部分是共有係統，包括殼體係統、姿控係統、測探係統、溫控係統及電源係統。
飛行器不僅結構複雜，且外形多樣，如有球形、圓錐形、柱形、多麵球形等；有的頂著“鍋狀”天線，有的伸出一塊或幾塊平板，有的帶有幾根鞭狀的細杆。為什麼空間飛行器的形狀千奇百怪呢？它們之所以不像飛機、汽車、火車等具有統一的流線外形，是因為它們都是在近乎真空的條件下運動，不必要太考慮運動阻力，而主要是考慮空間發射和運行性能等因素，所以，其形狀也就千差萬別了。
8月球車
在月球表麵行駛並對月球考察和收集分析樣品的專用車輛，叫月球車。它分為無人駕駛月球車和有人駕駛月球車。
無人駕駛月球車由輪式基盤和儀器艙組成，用太陽能電池和蓄電池聯合供電。月球車根據地球上的遙控指令，在高低不平的月麵上行駛。遇到緊急情況，月球車上有一套特殊裝置能避免顛覆，能自動進行工作。
有人駕駛月球車，由宇航員駕駛在月麵上行走，主要用於擴大宇航員的活動範圍和減少宇航員的體力消耗，存放和運輸由宇航員采集的土壤和岩石標本。它的動力是由蓄電池供應的。
1970年11月，前蘇聯把世界上第一個無人駕駛的月球車送上月球。1971年9月，美國“阿波羅”15號飛船登上月球，2名宇航員駕駛月球車在月麵上行駛了27和35千米。
9衛星式飛船
衛星式飛船由密封的回收艙和設備艙組成，返回時，設備艙與回收艙分離，然後在大氣層中燒毀。
成功返回，是載人航天必須解決的一個關鍵技術問題。這中間存在許多失之毫厘差之千裏、一步失誤全盤皆輸的技術因素。
1960年5月~1961年3月，前蘇聯曾5次進行衛星式飛船的發射、飛行和返回試驗，其中兩次回收失敗，3次回收成功，檢驗了飛船的結構性能。實驗證明，衛星式飛船可以保障載人飛行和返回的安全；同時，通過大量的太空生物試驗，證明了人可以經受住航天環境因素的考驗。
10可見光遙感器
人們眼睛能看見的光波被稱為可見光，所以光遙感是普遍應用的遙感方式，它工作在波長為04～07微米的可見光波譜段。它能把人眼睛可以看見的景物真實地再現出來，它的優點在於直觀、清晰、易於判讀。常見的可見光遙感器是照相機，目前衛星上的照相機在160千米的太空拍照，其地麵分辨率達03米，也就是說，可以分辨地麵走動的人。但它的不足之處在於，可見光遙感隻能白天工作，而且受雲雨、霧等氣象條件影響很大。
11紅外遙感
工作在波長07～1000微米的紅外波段就是紅外遙感。它是根據物體表麵溫度高於-273℃時，都具有輻射紅外線的物理特性，來測得物體紅外輻射強度、波段和溫度的，從而識別偽裝並可進行夜間觀察。紅外遙感常用於尋找地下熱源、發現森林火災、監視農作物病蟲害等。紅外遙感雖然能在夜間工作，但它卻無法穿透厚厚的雲層。常用的紅外遙感器是光學機械掃描儀。
12多光譜遙感
把可見光遙感和紅外遙感技術性結合起來就是多光譜遙感。它是根據不同物體對不同波長的光線具有不同反射能力的原理，利用多個相機或多通道傳感器對目標攝影或掃描，從而同時獲得目標在不同光譜帶的圖像，然後，選取若幹張照片進行組合，可得到一張假彩色照片。假彩色照片是指照片顏色與真實物體不同的照片，例如田裏的的小麥本來是綠色，但在假彩色照片裏故意將小麥變為紅色，目的是使人看得更清楚。人們觀看假彩色照片就可以知道地麵景物。一般的多光譜遙感器有多譜段相機和多光譜掃描儀。
13微波遙感
微波遙感能感測比紅外輻射波長更長的微波輻射，工作波長在1～1000毫米的電磁波段。它具有穿雲破霧、夜間工作的能力，是一種全天候的遙感手段。微波遙感器有主動式和被動式兩種。主動式有合成孔徑雷達、雷達測高計和微波風場散射計等，它們主動向地麵發射微波並捕獲目標的回收，收獲得目標圖像或參數；被動式有微波輻射計等，它是直接感測目標的微波輻射強度，以獲取目標的參數。微波遙感可以觀察雲層覆蓋下的景物，獲取的圖像具有鮮明的立體感，因此，在地圖學研究中廣泛應用。