书城工业技术航天航空小百科-航天事业的希望
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第7章 太空新时代(4)

中国于1984年4月8日成功地发射了第一颗试验通信卫星“东方红”二号,4月16日卫星定点于东经125度的赤道上空,在距地面36000公里的静止轨道上运行,试验了北京与乌鲁木齐、拉萨、昆明等边陲地方的电话、电视传播和通信联络,星上仪器设备工作良好。中国从此成为世界上第五个具有发射地球静止轨道卫星能力的国家,表明中国的卫星通信技术进入世界先进行列。继后,中国又发射成功5颗实用通信广播卫星,极大地改变了卫星通信面貌。1994年11月30日,中国发射大容量、长寿命的通信广播卫星“东方红”三号,但由于星上自控推力器泄漏,燃料耗尽,卫星只进入准同步轨道,未能定点投入使用。这颗卫星采用22米×172米×20米的箱形星体,太阳能电池板最大跨度181米,最大高度571米,进入静止轨道时的质量为1145千克,星上装有24个C波段转发器,可进行6路彩色电视和8000条话路的通信广播,设计寿命8年。目前,我国通过“国际通信卫星”已经和世界上200个国家和地区建立了国际直拨电话业务。一些通信状况落后的省市,如云南、贵州、新疆、西藏等地,利用卫星通信,大大缩短了与世界的距离,改变了与世界隔绝的状态,促进了对外开放,改善了投资环境,加快了旅游事业的发展。

我国幅员辽阔,地势复杂,在山区、边远地区、高原、沙漠、海岛和海洋开辟先进的卫星通信线路,对这些经济不发达地区具有重要的经济和政治意义。要知道“国际通信卫星”系统创造收益增值比不低于40∶1,即通信卫星每收入1美元,使用部门可创益40美元。

中国在1996年下半年组织第二颗“东方红”三号通信卫星的发射,这使中国卫星通信技术达到一个新的水平。

头号间谍1990年炎热的夏季,伊拉克总统萨达姆秘密向邻国科威特边境集结军队,但在伊拉克入侵科威特前10天,美国就通过高清晰度的成像侦察卫星和电子监听卫星,发现伊拉克正向伊科边界集结重兵。伊军入侵科威特前两天,即1990年8月1日,中央情报局急告正在前苏联访问的美国国务卿贝克,伊拉克即将入侵科威特,希望前苏联出面制止。但苏方坚信萨达姆不会背着前苏联干。8月2日7点45分,贝克接到华盛顿打来的急电,告诉他中央情报局已确信伊军将在几小时内入侵科威特。直到这时,前苏联外长还是不相信,甚至在伊军坦克开进科威特时,前苏联还被蒙在鼓里。当伊军吞并科威特后又妄图进攻沙特阿拉伯时,又是中央情报局利用美国的卫星侦察情报使沙特国王对伊位克的这一战略意图确信无疑。因而同意美国派兵进驻沙特。“沙漠盾牌”行动计划从此开始实施。由此可见,充当头号间谍的侦察卫星在战争中发挥着重要的作用。

美国早在20世纪50年代就着手秘密研制侦察卫星。由于侦察卫星在太空轨道上居高临下、一览无遗的特点,一张卫星照片覆盖面积达数千平方千米,而过去一张普通航空照片覆盖面积仅为十几平方千米,因此卫星作为侦察手段而备受青睐。1959年2月28日第一颗试验侦察卫星“发现者”1号发射入轨,至1962年4月18日,三年一共发射39颗“发现者”号卫星,其中26颗进入轨道,12颗完全成功。“发现者”号卫星长594米,直径152米,呈圆柱形,入轨质量770千克,卫星回收舱重138千克。美国的“发现者”号系列卫星曾拍摄到前苏联研制新一代洲际导弹及普列谢茨克军用发射场的情况。太空间谍卫星看到了图像美国第二代侦察卫星是无线电传输型“萨莫斯”号,首次发射失败。1961年1月31日第二颗“萨莫斯”2号卫星进入近地点480千米、远地点560千米的轨道,在太空工作了一个月,环绕地球约500圈,向地面发回1000多幅侦察照片,特别是查明了前苏联拥有的洲际导弹数量。“萨莫斯”系列卫星长671米,直径152米,起飞质量1860千克,仪器仅重500千克,呈带前锥体的圆柱形。美国第三代照像侦察卫星是“倘眼”9号,卫星长8米,直径15米,重2吨,呈圆柱形,在太空轨道上飞行17天到90天。星上装有多光谱照相机,能同时用几个波段拍摄照片。1971年6月15日,美国发射成功第一颗“大鸟”号侦察卫星,至1983年共有19颗发射运行。这种第四代侦察卫星长约15米,直径3米,重133吨。星上装有一架新型普查相机和一架高分辨率详查相机,在160千米的高空能拍03至05米的地面目标,可辨别出地面上的火车、汽车、坦克甚至大街上的行人。至1979年12月19日首次发射上天。这种卫星带有高分辨率的电视摄像机,使用在同步轨道上的数据中继卫星来传播图像,能够在瞬间提供高清晰度的照片,卫星寿命可长达25年。美国最先进的“锁眼”12号照相侦察卫星能昼夜拍摄地面各处目标的高清晰度照片,其分辨率可达01米。

海湾战争中美国起码使用了5颗侦察卫星监视战区。其中2颗星是美国最新型的“锁眼”11号侦察卫星。这些卫星的地面分辨率高达03米,足可以清点沙漠中伊军的坦克、火炮、导弹发射架及军队部署详情。这种卫星还有“斜视”功能,即当卫星不能直接飞越海湾地区上空时,也能通过改变其光学系统的指向来摄取旁边地域的图像。卫星上的红外设备还可以在夜间拍照。五颗侦察卫星中还有一种是雷达成像型卫星“长曲棍球”号,海湾地区地表沙漠多,最适合雷达全天候监视,它具有揭露伪装的特殊功能,能更有效地探测伊位克的坦克部队。雷达成像卫星与可见光照相侦察卫星不同,它不受光照条件限制,可以昼夜工作,不间断地提供地面目标图像。这些卫星传回的大量数据在处理、分析这些情报的美国国家照片判读中心堆积如山,使处理人员每天工作长达18小时以上。经过处理的信息输入美国海、空军的导弹制导系统中,其结果是伊拉克的一个个精心伪装的战略重地大多进了盟军的轰炸清单。

前苏联也是最早研制侦察卫星的国家,1962年4月24日发射第一颗侦察卫星“宇宙”4号。从20世纪70年代起,每年平均发射约30颗照相侦察卫星,大部分采用“东方”号飞船或“联盟”号飞船回收舱改装,卫星一般重5吨,最高分辨率可到03米。在28年内发展了6代,共有800多颗照像侦察卫星上天巡游,从事侦察活动。

在侦察卫星中,有一种利用电子设备侦辨雷达和其他无线电台的位置与特性,窃听遥测和通令等军事情报的电子侦察卫星。1962年7月18日,美国发射第一颗电子侦察卫星;前苏联于1967年发射第一颗电子侦察卫星“宇宙”149号。在美国发射的第二代87颗侦察卫星中,包括有19颗电子侦察卫星;第三代的95颗侦察卫星中,有电子侦察卫星8颗。1985年1月23日,“发现”号航天飞机施放成功一颗重25吨的电子侦察卫星,用于窃取前苏联导弹遥测、军用通信以及雷达站发射机频率特性及其位置。

随着导弹核武器的发展,为了对付这种速度快、高度高和射程远等特点的目标,侦察卫星中还出现一种预警卫星。美国于1960年6月开始发射“米达斯”号试验导弹预警卫星。1969、1970年发射两对“维拉”系列预警卫星,星上装有极其灵敏的红外探测器,能够探测前苏联导弹的发射情况。1971年发射第一颗静止轨道早期预警卫星,用以监视前苏联陆基导弹发射和核试验情况。美国在轨道上保持部署3颗预警卫星,只要有什么地方发射来袭的导弹,就能记录到发射光源点,从而立即报警。在1994年的海湾战争中,美国的“爱国者”导弹拦截伊拉克的飞毛腿导弹,这种预警卫星起了很大作用。

观天神眼1980年5月18日,中国宣布向南太平洋海域发射洲际火箭试验。火箭飞行,必须有良好的气象条件。5月17日,火箭发射落区试验海域上空却乌云翻滚,又下了一场倾盆大雨,人们焦虑第二天天气会怎样呢?国家气象部门根据卫星云图作出预报:雨过天晴,气象良好,火箭可以发射。

果然当天落区试验海域天气晴朗,洲际火箭发射试验顺利,回收获得圆满成功。1981年7月的四川大暴雨,使长江干流出现了百年不遇的特大洪水。在此紧急关头,荆江分洪工程是否分洪面临重大抉择。若立即分洪,将淹没60万亩耕地,迫使40万人搬迁,财产损失巨大;若不分洪,万一洪峰再涨,将对江汉平原的800万亩良田和武汉等大中城市构成极大威胁,损失更为惨重。气象部门根据气象卫星云图,作出“近日长江三峡和清江流域无大的降水过程”的预报,防汛部门根据这一预报,果断决定荆江不分洪,从而避免了因分洪而产生的至少6亿元经济损失。这些正确决策里无疑包含有气象卫星的一份功劳。

气象卫星是建在太空的气象台,犹如观天神眼,能对天气察颜观色,追风测雨。它利用星上的电视摄像机拍摄的卫星云图,用扫描辐射仪观测到的红外、可见光云图,经过分析处理,获得各种气象资料,由于可以发现天气的变化趋势,从而提供气象服务。

从轨道来看,气象卫星一般分为低轨道和高轨道两种。低轨道气象卫星,一般采用高度为700至1500千米的极地轨道,每颗卫星每天可以两次观测全球气象资料。高轨道气象卫星,一般采用赤道上空36000千米的静止轨道,每颗卫星20分钟左右就可以在赤道上空附近的近圆形地区观测一次。

1960年4月1日美国发射第一颗气象卫星“泰罗斯”1号,进入近地点693公里、远地点750公里的椭圆轨道。卫星高048米,直径107米,重120千克,呈圆筒形。星上装有两台电视摄像机,10天即拍摄到澳大利亚的布里斯城附近有旋风形成的迹象。它在轨道上运行两个多月,共向地面发回22952张云层照片。截至1965年7月2日,这种卫星共发射10颗,提供了大量气象资料。从1966年2月至1969年,美国又发射了9颗“艾萨”号第二代气象卫星,轨道高度约1400千米,云图的星下点分辨率为4公里。第三代第一颗极地轨道气象卫星“诺阿”号于1978年10月13日发射,在太空工作时间达28个月,一共发射12颗。这种卫星高37米,直径19米,重约1400千克,轨道高度850千米,运行周期102分钟。一颗“诺阿”号卫星每天可传输全球范围内16万个点的大气探测资料和100多幅云图,每天世界上有120多个国家接收“诺阿”号卫星传回地面的云图。

1961年2月美国试验同步轨道气象卫星上天,首先用于监视大西洋上的飓风动向。1974年5月发射的“应用技术卫星”3号静止轨道气象卫星,第一次发回全球彩色云图。1975年10月16日,美国发射第一颗实用的地球静止环境业务卫星“戈斯”号。这种卫星呈圆柱形,高24米,直径19米,重294千克,工作寿命3年。星上装有可见光和红外扫描辐射计,星下点分辨率分别为09千米和8千米。“戈斯”号气象卫星已发射10颗,每颗卫星向地面接收站隔30分钟发回一幅全球高分辨率云图,同时还能传输地面测震,海上采油,测量潮汐、海流与大气温度等资料。

前苏联从1963年开始研制气象卫星,最初运用“宇宙”号系列卫星进行实验,共发射16颗,其中1966年6月25日发射的“宇宙”122号卫星,进入近地点625公里、远地点740公里的椭圆轨道运行。在此基础上改进、研制成功第一代实用气象卫星“流星”号。1969年3月26日和10月6日,先后发射成功“流星”1号和“流星”2号,卫星总长约3米,直径12米,重约1吨,装有太阳能电池翼板,呈圆柱体。星上装有接收机、电视摄像机、红外测量仪,能把白天的云图和夜晚的红外云图不断传回地面。前苏联通常保持2至3颗“流星”号卫星在与赤道面相互垂直的轨道上运行,组成气象观测网,提供全球气象资料。

中国在1988年9月7日和1990年9月3日先后把两颗“风云”一号气象卫星送入轨道。卫星高12米,长宽各14米,重750千克,两侧对称安装6块太阳电池帆板,展开后卫星总长86米。它们在900千米高的太阳同步轨道上追星逐月,纵览风云,拍回的云图照片纹理清楚,层次丰富,在天气预报、城市规划、海洋捕捞、小麦估产、森林火情监测等领域,都曾发生过重要作用。中国研制的“风云”二号地球静止轨道气象卫星已研制完成,即将登上太空舞台,为国民经济的发展带来更大益处。

寻宝高手澳大利亚地质学家在北部昆士兰地方钻井勘探,期望发现丰富的油层,但在钻探基地周围均未发现油层的迹象。而此时美国俄克拉荷马州的一间办公室里,美国地质学家通过分析从太空拍回的照片,却肯定昆士兰地方的地质构成有利于形成油层。这就是寻宝高手--资源卫星的功绩。