地球的伴侣——人造卫星

作者:孙克文 来源:科普中国
2015-12-15 17:11:00

  1957年10月4日苏联在拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造卫星伴侣号。伴侣号由苏联航天工业之父Korolov提议并主持建造,卫星重83千克 ,绕地球一圈约98分钟伴侣号的发射成功在政治,军事,技术,科学领域带来了新的发展,也标志着人类航天时代了来临。

  人造地球卫星指环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的无人航天器。简称人造卫星。人造卫星是发射数量最多,用途最广,发展最快的航天器,其运动服从开普勒行星运动定律,其轨道一般是以地心为焦点的椭圆,特殊情况下是以地心为中心的圆。它离地面的高度根据用度而定,从几百公里到几万公里不等,一般不低于200公里。

  人造卫星是发射数量最多的一种航天器,占全部航天器的90%左右,在科学、军事和国民经济各个方面都获得了极其广泛的应用。以科学探测和研究为目的有天文卫星、观测卫星、地球物理卫星、大气密度探测卫星和电离层卫星等;用于军事目的的有照相侦察、电子侦察、海洋监视、核爆炸探测、导弹预警、拦截等卫星;为国民经济服务的有通信、导航、气象、测地和地球资源等卫星。

地球的伴侣——人造卫星

人造卫星

  人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求,区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道,大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快,低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈,不受领土、领空和地理条件限制,视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发,也可获取地球的大量遥感信息,一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。

  在卫星轨道高度达到35800千米,并沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时,卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同,相对位置保持不变。此卫星在地球上看来是静止地挂在高空,称为地球静止轨道卫星,简称静止卫星,这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换,并大大简化地面站的设备。目前绝大多数通过卫星的电视转播和转发通信是由静止通信卫星实现的。

  第一颗卫星的设计和制造,主要由前苏联著名的火箭和宇航设计师科罗廖夫领导的试验设计局完成。卫星由镀铬合金制成,重83.6公斤,外表呈圆球形,直径58厘米,轨道远地点为986.96公里,近地点为230.09公里,每96分钟绕地球一周。卫星载有两部无线电发报机,通过安置在卫星表面的4个天线,发报机不断地把最简单的信号发射到地面。世界各地许多无线电爱好者当时都接收到了这一来自外空的信号。第一颗人造地球卫星在近地轨道上运行了92个昼夜,绕地球飞行1400圈,总航程6000万公里。

地球的伴侣——人造卫星

人造卫星

  斯普特尼克计划可缘溯至1954年5月27日,当时苏联的火箭设计师谢尔盖·科罗廖夫向日后担任苏联国防部部长的乌斯季诺夫提出要发展人造卫星计划,稍后乌斯季诺夫向他的上级米海.吉洪腊沃夫报告,并由之向苏联最高苏维埃反映,获得重视。

  吉洪腊沃夫强调,发展绕地球之人造卫星,是掌握无地域限制全球快速通讯之唯一途径,亦是令火箭技术得以更进一步的必经之路。迄至1955年7月29日,美国总统艾森豪通过白宫新闻秘书发布美国将于1957年;即国际地球物理年(IGY)发射第一枚人造卫星,仅一星期后,在当年8月8日苏联共产党中央政治局马上同意科罗廖夫有关开始苏联人造卫星计划的建议,于8月30日,当时主导R-7火箭研制工作的国家委员会委员召开了有关人造卫星计划的第一次会议,会上除听取了科罗廖夫关于发射往月球飞船的轨道数据汇报外,亦决定了以三节捆绑式R-7火箭发射斯普特尼克一号。

  前苏联第一颗人造地球卫星的发射成功,揭开了人类向太空进军的序幕,大大激发了世界各国研制和发射卫星的热情。

地球的伴侣——人造卫星

伴侣号

  美国于1958年1月31日成功地发射了第一颗“探险者”-1号人造卫星。该星重8.22公斤,锥顶圆柱形,高203.2厘米,直径15.2厘米,沿近地点360.4公里、远地点2531公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角33.34”,运行周期114.8分钟。发射“探险者”-1号的运载火箭是“丘辟特”℃四级运载火箭。“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。

  而中国于1970年4月24日成功地发射了第一颗人造卫星“东方红”1号。该星直径约1米,重173公斤,沿近地点439公里、远地点2384公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角68,5”,运行周期114分钟。发射“东方红”1号卫星的远载火箭为“长征”1号三级运载火箭,火箭全长29,45米,直径2.25米,起飞重量81.6吨,发射推力112吨。

地球的伴侣——人造卫星

东方红1号

  为了开展我国第一颗卫星的研制工作,中国科学院于1965年9月,开始组建卫星设计院。在科学家钱骥领导下,科技人员对我国第一颗人造卫星的总体方案展开了论证,1966年5月,经国防科工委、中科院、七机部负责人共同商定,将我国第一颗人造卫星取名为“东方红一号”。1967年初正式确定我国第一颗人造卫星要播送《东方红》乐曲,让全世界人民能听到中国卫星的声音。12月,正式命名我国第一颗人造卫星为“东方红一号”。总体目标概括为四句话:上得去、抓得住、看得见、听得到。

  从第一颗人造卫星进入太空以来,人类的空间技术进入了一个新时代。遥感卫星多次发射、回收成功;静止通信卫星发射、定点成功;极轨气象卫星发射成功。这一系列的胜利成果,标志着人造卫星已经在人类生活中扮演了不可或缺的角色了。

  

地球的伴侣——人造卫星

本作品为“科普中国-科技创新里程碑”原创 转载时务请注明出处