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第19章 航天科技的发展与应用(6)

(2)看得广。对地观测卫星一般的轨道都是大倾角椭圆轨道,甚至可以是通过南北极的极地轨道,所以地球的每个地方都能到达;而且一颗卫星可以覆盖数千万平方千米的地面面积,可以对地球进行非常广泛的普查,尤其在那些人类无法到达的地区,更体现了它的优越性。

(3)信息量大。对地观测卫星上有各种的观测手段和设备,能够对地球上的各种信息进行全面的探测。

就拿照相来说,一张照片上可以有各种丰富的内容,比如可以看到森林、山脉、海洋,还可以看到农田、公路、城市、村庄、机场、舰港,可以说无所不有。

这样,不同的专业部门就可以从中提取不同的专业内容,不必专门为了勘察农业发一颗卫星,勘察矿产再发一颗卫星,从而大大提高了效率,节省了经费,做到了信息的综合利用。

另外,它不但能观测地表面可见的部分,还可以观测人眼看不见的部分,比如探测地表以下一定的深度范围。

对地观测卫星的应用领域

对地观测卫星所取得的信息非常丰富,可以应用于国民经济的各个领域,下面以我国为例,来谈谈它的主要应用:

(1)万里国土尽收眼底。

所谓国土,是指一个国家主权范围内的全部陆地、领海及大陆架。包括地上、地下以及空中资源的综合。我国幅员辽阔,物产丰富,有960万平方千米的陆地面积,130多万平方千米的大陆架,其中蕴藏着各种丰富的资源,急需开发利用。近40年来,我国的生态环境发生了明显的变化,一方面,随着城乡建设、农业、渔业的发展,耕地的扩大,带来了繁荣发展的一面。另一方面,有的地方盲目地毁林扩田、围湖造田,加剧了生态的恶化,加速了水土流失,造成了自然灾害增加的趋势。如果用传统的普查方法,我们将会遇到很多困难。尤其是一些高山老林、沙漠沼泽地带,人员难以到达。就是能够到达的地方,靠传统的人工勘测,速度慢、耗资大,这么大的国家要多少时间多少人力啊!利用对地观测卫星飞得高、飞得快、视场大的特点,可以对我国进行全面的大面积的普查,取得各种有用的信息资料。这将为合理开发利用土地、整治水利资源、保护生态环境等提供丰富的资料和可靠的依据。

(2)全能的地质工作者。

利用地球资源卫星,我们能够对地球表面的地质地貌进行研究,如山脉的走向、地壳的变迁,从而可以对地球的演变、形成进行广泛的探索,并且绘制成地质地貌图。而且,我们还可以进行地震研究。利用对地观测卫星的信息,我们可以分析掌握地震前震区的种种环境异常,从而成功地预报地震。我国在利用卫星进行地震预报方面取得了很大的进展,从1989年10月到1992年8月,我国共预报了24次震情,其中准确的11次,较好的7次。

在1997年11月在美国召开的第十二次国际地质遥感应用大会上,我国发表了利用卫星进行地震预报的论文,引起世界广泛的关注和好评,被评为最佳论文。地质学家还研究证明,一定的地质构造、地表岩石的构造形状是与一定的矿产资源相联系的。利用对地观测卫星,我们不但可以看到裸露的地表,而且可以穿透森林、植物的覆盖看到其下部的情况。通过对这些信息的处理分析,就可以发现各种矿产资源,所以,用对地观测卫星来探矿找油是十分理想的。

(3)神通广大的测图员。

对地观测卫星的另一个鲜为人知的用途就是用于地图测绘。我们以往的传统地图测绘方法是利用经纬仪和标杆,一点点地进行。可想而知,要测绘一遍全国地图,靠人工谈何容易。假如要重新绘制我国1∶100万的全国地图,靠人工方法测绘再成图,有人估计至少要100年的时间。更何况有的地方,人员根本无法到达,而且靠这种方法绘制的地图,由于是一点一点地测绘,然后再拼接起来,使得误差很大。就是利用飞机的航空摄影来绘制,由于飞机飞行的时间有限,所以需要很多的架次,而且大约需要150万张的照片才能覆盖全国。再加上校正、拼接、成图,又需要大批的室内作业人员,连续工作3~5年才能完成。利用卫星进行地图测绘,则有无比的优越性,它飞得高,飞得快,看得远,一张照片可以覆盖几十万平方千米的面积,一颗卫星可以覆盖几千万平方千米的面积,大大提高了速度。如果要绘制上述的地图,只需要约600张照片,几个人工作半年即可完成。由于覆盖面积大,很远的两地可以反映在同一张照片上,大大提高了成图精度,减少了测量误差。因此利用卫星测图既省时又省力。据估算,用卫星测图的费用只有原来的2%左右。

(4)太空的考古工作。

卫星能用来考古,这太不可思议了,然而这是真的。卫星不但能考古,它在考古上还有许多重大的发现!你一定知道“丝绸之路”吧,我国古代人民就是通过它与外国进行贸易往来的。1993年,中、日、法、美等国家利用卫星探测和实地考察相结合,对古代丝绸之路进行了全面考察。通过卫星所拍的照片,人们在叙利亚北部的沙漠中,发现了当时丝绸之路商队聚居的帕拉米拉古城。该城在公元1~3世纪时有20万人口,后来被古罗马毁灭。从卫星照片上可以辨认出埋在沙漠下面的神殿、剧场、浴场等,还发现了未曾发掘的地下墓地。类似这样的发现还有很多,比如在意大利,人们通过卫星发现了公元前5世纪的繁华古城斯皮那;在德国莱茵河河谷田野找到了90座古罗马军营;在距英国伦敦30千米的地下,发现了恺撒大帝当年入侵英国后,按照古罗马风格建造的地下城堡……可以说,卫星考古已经给考古学带来了革命性变化,世界各国的考古学家们已经利用卫星找到了许多古迹。可以预期,随着卫星考古的深入发展,一座座历史宝库将向人类开放,灿烂的古代文明将不断地呈现在我们眼前。

各国卫星登台亮相

地球资源卫星是20世纪70年代初期发展起来的。由于其应用价值高,不但美、俄等空间大国竞相发展,中国、印度等发展中国家也不惜花重金研制。

目前在轨工作的卫星系列有:美国“陆地”卫星、法国“斯波特”卫星、俄罗斯“资源-F”卫星和“钻石”卫星、日本地球资源卫星和海洋观测卫星、印度遥感卫星、欧洲空间局的欧洲遥感卫星、美法合作的海洋观测卫星、加拿大的雷达卫星等。其中,美国“陆地”卫星与法国“斯波特”卫星的技术与性能处于优势地位。

1972年~1999年,美国共发射了7颗“陆地”系列卫星,该卫星的图像产品在国际遥感市场上一度占垄断地位。世界上不少国家建有该卫星的地面接收站,一时间,“陆地”卫星风光无比。然而“半路杀出个程咬金”,1986年,法国的“斯波特”卫星上天,从此成为美国陆地卫星强有力的竞争对手。与美国“陆地”卫星相比,“斯波特”卫星的最高分辨率可达10米。

其实“陆地”卫星与“斯波特”卫星相比各有千秋:“陆地”卫星谱段多,适用于范围广、色彩逼真的图像。如果要求很高的图像精确度,“斯波特”卫星则是更理想的选择。

我国在1985~1987年连续发射了3颗返回式国土普查卫星,取得了重要的、有价值的宝贵资料。

“哈勃”空间望远镜

“哈勃”空间望远镜是以天文学家爱德温·哈勃为名,在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上,因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动,视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光,还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后,已经成为天文史上最重要的仪器。它已经填补了地面观测的缺口,帮助天文学家解决了许多根本上的问题,对天文物理有更多的认识。

什么是载人航天

载人航天是指人类驾驶和乘坐载人航天器在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。载人航天的目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和深入地认识地球及其周围的环境,更好地认知整个宇宙;充分利用太空和载人航天器的特殊环境从事各种试验和研究活动,开发太空及其丰富的资源。载人航天器由载人航天系统实施,载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控网等组成,有时还包括其他地面保障系统,如地面模拟设备和航天员训练设施。

载人航天技术是人类航天史上的重大突破。

载人航天器的种类

俄罗斯展示了世界第一艘太空旅游飞船根据飞行和工作方式的不同,载人航天器可分为载人飞船、载人空间站和航天飞机三类:

(1)载人飞船按乘坐人数分为单人式飞船和多人式飞船,按运行范围分为卫星式载人飞船和登月载人飞船。

(2)载人空间站又称为轨道站或航天站,可供多名航天员居住和工作。

(3)航天飞机既可作为载人飞船和空间站进行载人航天活动,又是一种重复使用的运载器。

载人航天的意义

众所共知,航天技术的发展给人类带来众多的益处。如果有了人在太空活动,就可使航天技术如虎添翼,充分发挥人的智慧与技能,解决航天技术上一些难题。人有独特的能力,如应急的判断力、创造力和主动的维修及调控功能。人有知觉和感觉,如视、听、触和运动感觉,有冷、热、嗅觉和平衡感等。人对信息处理和观察外界变化非常主动,还有认识能力,以及联想、总结、分析和综合记忆力等,其中有些是“电脑”不能代替的。人的控制和运动能力是载人航天中主要活动之一,包括力量的产生和运用、运动速度的控制、自发力控制和连续调整控制等,这些都对空间的操作活动有决定意义。即使一切都是自动化、智能化,也离不开人的介入,如虎添翼的道理就在于此。

发展载人航天有何意义呢?总的说来有如下几个方面:

(1)在科技方面,因为载人航天技术是科技密集综合性尖端技术,它体现了现代科学技术多个领域的成就,同时又给予现代科学技术各个领域提出了新的发展需求,从而促进和推动整个科学技术的发展,也就是说一个国家载人航天技术的发展,可以反映这个国家的整体科学技术和高技术产业水平,如系统工程、自动控制技术、计算机系统、推进能力、环控生保技术、通信、遥感、测试技术等。也体现了这个国家的近代力学、天文学、地球科学和空间科学的发展水平,特别是这个国家的航天医学工程的发展水平,如果没有航天医学工程的研究与发展,想要把人送进太空并安全、健康、高效地生活和工作是不可能的。

(2)发展载人航天能体现一个国家综合国力。当今世界各发达国家在发展战略上都把综合国力的增强作为首要目标,其核心是发展高科技,而主科技的主要内容之一就是载人航天。当一个国家把自己的航天员送入太空时,此举可充分体现其综合国力的强盛,也将增强该国民众的民族自豪感,振奋民族精神,增强了全民的凝聚力。特别是当我国航天员进入太空,就像20世纪六七十年代我国拥有核武器和人造地球卫星那样,引起全世界人民注视,提高我国的国际地位。

(3)载人航天的发展能更好地开发太空资源为地球人类造福。浩瀚的太空是人类巨大的宝库,它含有丰富的资源,而载人航天事业是通向这个宝库的桥梁,试想航天员们在太空对地球居高临下,能以各种不同的手段对地球进行观测,它可以比无人的探测和遥感获取更多的信息和资料。而太空工厂的工艺加工几乎成了“魔术”,它在微重力、真空和无对流的条件下,可以制造地球上难以完成的合金材料和“灵丹妙药”以及有关产品。太空工厂的产品或半成品送回地面后,也许还会带来“新的工业革命”。可以预料,印有“太空制造”字样物品将会不断地投放市场。

(4)载人航天是人类发展的一个新阶段的开始,因为人类或许可以通过载人航天的桥梁,转移到其他星体居住和生活,开发出更美好的生活空间。这不是可望而不可即的事情。当前首先要做的是人们到太空旅游、先看看神秘的太空和美妙的仙境。不久,人类将主宰太空,实现人类发展的革命。

载人航天发展基础

因为载人航天事业是一项巨大的系统工程,所以它的发展基础必须是:综合国力强盛,经济发展水平高,有一定的财政支持,有一批从事航天科技事业的骨干人才队伍,有先进的科学技术的发展水平。这样才有可能发展载人航天事业。我国现已基本具备上述基础,所以才成功发射了载人航天飞船。

具备什么条件才能发展载人航天事业呢?简单地说就是建立国家载人航天大系统,或称载人航天体系。因为这个体系是国家直接支持和规划的,这个体系又是在航天技术日趋成熟的条件下建立的。例如,地面发射基地的建设,指挥管理系统的组建、跟踪、遥测、遥控和通信网络的组建,火箭与推进系统的建设,航天器制造工艺中的新材料的研制,发射、回收等技术均已成熟和具备的情况下,重点是航天员系统的完善。它涉及选拔合适的人进入太空,建立航天员的训练基地,建立航天医学体系,结合航天器研制建立航天员的环境控制与生命保障系统,组织好航天员进入太空的前、中、后的医学监督与保障工作,确保航天员的安全,结合载人航天器研制增设应急救生系统等等。

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