书城童书太空宇航知识篇(二)
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第4章 进入星际空间(3)

卫星对于气象预报更是功勋卓绝。例如1969年8月,美国气象学家从“艾萨”卫星发回的云图中发现,“艾米尔”大飓风已在墨西哥海湾上形成,就及时发出了警报,使密西西比州及路易斯安那州的75000人及时撤离出了“危险区”。这是当代美国最大规模的一次人口迁移。几天后,时速312千米的风暴席卷而来,在它所经之处,6000多所房屋倒塌,5万多幢建筑物受到严重破坏,密西西比河的巨浪咆哮着冲决了堤岸……结果造成了260人死亡,财产损失15亿美元。但若不是及早预报,估计至少会夺去5万条生命,毁坏几百亿美元的财产。

地球资源卫星上天后,可寻遍荒山野漠,深入到人类无法抵达的区域,进行高效率的普查及勘测。它们用红外、紫外、X射线、γ射线等多种手段,把“目光”深入到地底之下。如1982年7月发射的“陆地-4号”卫星,可分辨地面上30米的目标,定向精度达到0.01°。资源卫星的功绩十分显赫,它发现了撒哈拉大沙漠的地下水源,前苏联乌克兰小麦的大面积歉收,阿拉斯加的油田、巴基斯坦和赞比亚的铜矿,玻利维亚最大的锂矿,南中国海大陆架底下大量的天然气……森体火灾固然逃不过它的眼睛,就连日本海的海水温度升高0.1度也在其掌握之中。

总之,人造卫星正在越来越深入到科学技术各个领域,为人类创造更多的财富。它的“家庭成员”日益庞大。从用途来看,一般可归为三大类:用于科学研究的“科学卫星”,如天文卫星、空间物理探测卫星等等;进行新技术试验或为某种目的作探索的“技术试验卫星”;最多的一类则是名目繁多的应用卫星,除了保密的军事卫星(侦察卫星、截击卫星)外,还有通信卫星、气象卫星、导航卫星、测地卫星、资源卫星……实在难以—一列全。根据不完全的统计,到1993年6月为止,各国研制成功的大小运载火箭已有80多种类型,遍布各大洲的大型航天器发射场有10个之多。从1957年以来,已相继向空间发射了3540次4444颗各类人造地球卫星,100多艘载人宇宙飞船(或称航天器)及109个各类空间探测器。为了便于对它们跟踪观测,国际上规定了相应的“人造天体命名法”。它由一个几位数组成:前四个是发射的公元年份,中间三位数是当年的第几次发射,末两位数字是同一次发射形成的人造天体按亮度排列的序号,这最后两位数也可用“拉丁字母”来代替(l、O不用)。如我国第一颗人造地球卫星形成了三个人造天体:197003401(或“1970034A”)卫星本体;“197003402”(或“1970034B”)末级运载火箭及“197003403”(或“1970034C”)火箭碎片。

一次发射形成人造天体最多的卫星是美国空军发射的一颗秘密卫星“提坦3c-4”,它于1965年10月15日升空,以后陆续形成了464个人造天体,使9位数不够敷用,只得标以1965082A、1965082B……1965082UH!

飞入太空的“名犬”

科学家们使用生物火箭所进行的一系列生物学、医学等方面的研究活动,对人类安全地进入太空,已经作了卓有成效的“火力侦察”。但是,人在太空可能要遇到的许许多的麻烦事,还需要用更严谨、更实质、更有效的手段来探索、实验,以保证人类飞天万无一失。于是,生物卫星应运而生,它肩负起比生物火箭更为艰巨的使命。

生物卫星就是用于生物学研究的人造地球卫星,它相当于一个空间生物实验室,可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、发育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施,揭示在地面条件下发现不了的生物学问题,是研究空间生命科学的重要工具。生物卫星一般由服务舱和返回舱两部分组成。服务舱内有保证卫星正常工作的各种设备。返回舱内装有实验生物和生命保障系统、记录仪器、返回火箭等。按照一定的指令,服务舱与返回舱即可分离,返回火箭点火使返回舱回到地球,而服务舱不返回。

世界上第一颗生物卫星是苏联1957年11月3日发射的“人造地球卫星”2号。卫星上载有一条名叫“莱伊卡”的雌性猎狗,这只可爱的小狗才是真正意义上由地球进入太空的第一只动物,它在轨道上度过了极不平凡的6天6夜,承受了超重和失重的考验。缚在它身上的各种传感仪器测出的关于脉搏、呼吸和血压等指数,证实了科学家们的推测,即失重本身并没有引起动物生理机能的危险变化。经过各种传媒,“莱伊卡”一举成为享誉全球的“名犬”。然而,令人感到十分惋惜的是,由于当时还没有回收卫星的能力,科学家们只得眼巴巴地看着挑战太空为人类立下大功的“莱伊卡”,孤独地葬身在清冷的太空世界,无法援助。但是,“莱伊卡”的太空之行是成功的,更加坚定了人们对载人航天定能实现的信心。

1960年8月,苏联又将小狗“别尔卡”和“斯特雷卡”送入太空,与它俩为伴同行的还有老鼠和苍蝇等生物。这时科学家已经掌握了卫星回收技术,两只小狗绕地球18圈,做了一番名副其实的太空旅行后,平平安安地返回了地球。

为进一步了解人在失重适应期所发生的变化,生物卫星还多次用猴子进行了实验。人在宇宙飞行初期,宇航员会产生一系列影响整个情绪和工作能力的不适感受,用动物进行实验有助于科学家更好地分析、认清这些现象的不同侧面,以研究出科学有效的对策。1987年,苏联用“宇宙—1987”号生物卫星,让猴子“德雷姆”和“雅罗什”在太空完成了13昼夜的飞行。

这两只小猴子是从50对猴子中筛选出来的,早在飞行前一年多就对它俩进行了精心严密的训练。要教会它俩像宇航员一样呆在专门的容器内;要让它俩学会使用摄取食物和饮料的专用工具;要按照专门的计划程序完成一些规定的动作。例如,当它俩面前的仪表盘上出现不同信号时,要按下不同作用的按键等等,使它俩能准备无误地完成地面上规定的计划。这两只猴子没有辜负科学家的苦心,严格经过训练,在飞行中显示出很好地掌握了操作技能,完成了任务。

遮不住的眼睛

人类生活在地球上,但长久以来,对地球的情况并不了解。

如地球是什么形状的?经过几千年的摸索和争论,才知道地球是球形的。如果有人进一步问它是标准的圆球吗?很长时间都无人能回答。人类发射的第四颗卫星,即只有1.5千克重的“先锋1”号,探知了地球呈梨形。

再如,我国的国土有多大?几千年来,在地面上的多次反复测量,仍然只能得出一个大致的数字。有了飞机以后,国土测量要容易一些,但也需要花10年时间,拍100万张照片。而利用卫星勘查我国国土,只要几天时间,拍500张照片。通过卫星照片曾发现过青藏高原上过去地图上没有标出的湖泊。

再如,什么地方的地下蕴藏着矿物和水源,地球的断层和板块的准确位置和走向,在有卫星以前,很难探测得很准确。而用人造地球卫星探测,相对地要容易得多。如苏联曾用卫星找到三个金刚石矿;美国卫星在撒哈拉大沙漠找到多处淡水资源;我国卫星发现,每年都发生滑坡的一段宝成铁路,原来是建在地球的一条断裂带上,改道后,就不再需要每年都进行抢修了。

再如,人们知道,亚马逊等原始森林在迅速缩小,沙化地面在不断扩大,地球环境受到严重污染。但在有人造地球卫星以前,很难掌握精确数字和整体情况,而卫星却能使这一切一目了然。

再如,地面上的几万个气象站,也很难将气象变化预报得很准确,因而使人把“天有不测风云”当作揭示规律的警语。其实不然,有了人造地球卫星以后,全球的气象变化,都在掌握之中。如气象卫星从没有漏报过一次太平洋的台风,使人们能从容地应付每一次台风袭击,大大地减少了台风造成的生命财产损失。1981年,我国长江上游连降大雨,河水猛涨,已超过警戒水位,防汛部门考虑是否动用荆江分洪工程分洪。如果分洪,将有40万人搬迁,60万亩良田被淹。但如不分洪,大雨继续,河水泛滥,造成的损失比这更大。在这举棋难定的时候,气象部门根据卫星气象云图分析,作出大雨即将停止的预报,这使防汛部门决心不分洪,避免了分洪带来的损失。

人们常说:“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”反过来理解,如果跳出庐山,就会“旁观者清”了。气象卫星、地球资源探测卫星、大地测量卫星、照相侦察卫星和环境监测卫星等遥感类卫星,就是跳出地球,高居地球之上的眼睛。这只火眼金睛是遮不住的,地球上的各种情况和地面之上大气层变化,都逃不过这只“千里眼”。

遥感类卫星,还可用来评估农作物长势和预报产量,发现森林虫害和火灾,测算海洋水温和浮游生物分布;能探测鱼群走向,预报渔汛,监视火山喷发和地震灾害,以及进行考古和军事侦察等等。

人造地球卫星的躯体和脏腑

人造地球卫星神通广大,它有什么特殊构造吗?

人造地球卫星的构造,要分两方面来说,一是完成任务的仪器设备,二是保证完成任务的基本仪器设备和结构。

用来完成不同使命的,是卫星携带的各种不同的仪器设备,如通信类卫星携带着无线电接收、放大、调频和发射装置,遥感类卫星携带着可见光照相机、红外线照相机和雷达等遥感器,照明卫星携带着阳光反射镜,发电卫星携带着阳光收集器和电能转换器,科学实验和天文探测卫星携带着各种科学实验仪器和光学望远镜、射电望远镜等等。如果说卫星有什么特殊构造的话,这些就是它的特殊构造。

仅有这些特有的仪器设备,卫星是不可能完成特殊使命的。各类卫星都有共同的基本结构和仪器设备,以保证圆满完成特殊使命。