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第12章 卫星遨游太空(3)

由此可见,铱系统瞄准的用户群是经常进行国际旅行的人,如企业管理人员、商人、政府官员、新闻记者、救援人员、探险及野外工程人员等等,以及缺乏通信手段的偏僻地区居民,它可以为航空、陆地和海上运输、钻井平台、救援以及其他紧急通信提供服务。而边远、人口稀少地区,利用铱系统比建设有线和无线电话网要经济得多。

1999年5月我国运动员为第六届少数民族运动会攀登珠峰采集圣火火种和赴北极科学考察人员都使用了铱手机进行通信。7月中国电信与中字卫星移动通信公司就铱系统签署互联互通协议,从此中国电信固定电网所有可拨打国际长途电话的话机都可打通世界上任一部电话,同时铱系统电话也可以拨叫任一部中国电信公众网的电话。

由于卫星移动通信目前尚属于最先进的通信技术,费用相对较高,一般消费者还无法接受,因此现在只用于地质勘探、石油开采、远洋运输等特殊行业。但是随着社会对信息的需求日益增长和由于国际化大生产、跨国经济合作的出现而造成人员流动迅速增长,个人、企业用户也开始提出利用这种不需依赖地面设备、可移动的通信手段与外界联系的需求。而过去提供的卫星移动通信,如海事卫星通信系统,终端过于笨重,一般有2-3千克,需要较大的通信天线,故无法被普通个人用户接受。而铱系统的用户终端不但重量轻,而且真正做到“全球通”,它是全球低轨道小型卫星通信网络的第一家,为今后低轨道卫星通信方式起了带头作用。铱系统在一年多内完成卫星发射,得以领先于其他全球窄带系统而首先投入使用,为它抢占全球通信市场创造了有利条件。随着系统的正常运营,市场开拓,费用下降,铱系统的用户将会扩大,将会有越来越多个人使用价格便宜下来的铱手机、寻呼机进行通信联络、商业联系。

由于因特网的迅速发展,对宽带通信需求日益强烈,摩托罗拉公司开始计划设计一种铱星后续系统——铱星二代,这种改进允许系统提供新的服务,如高速数据传输和网页浏览。

根据最新消息,由于铱星公司当时只有近2万客户,而要实现盈利至少需要65万用户,与铱手机相比现在的掌中宝手机还是个头笨重,并且铱手机和话费昂贵,所以问津人少,公司遇到财政上的困难,欠银行和债券持有者30亿美元债务的还款期一拖再拖,在无力支付到期的9000万美元债券利息的情况下,铱星公司于1999年8月下旬已向美国破产法院提交了要求破产保护的申请,希望通过此举来重组债务,使公司重新改组再现生机(根据美国法律,申请破产保护的公司可在重组债务的同时继续经营)。铱星公司的第一大股东摩托罗拉公司说,它将继续在铱星通信技术方面进行投资,并积极开发下一代铱星通信产品。同时铱星公司也说,公司在全球的业务不会中断,新、老用户不受影响。相信到时候铱系统会更加完备,并拥有更多的用户,人们可以更加方便地进行通信联系。

中华群星璀璨

1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”在酒泉卫星发射中心顺利升空。它播送的《东方红》乐曲,让全世界人民都能听到中国卫星的声音,卫星上天后实现了“抓得住、测得准、看得见、听得着”。“东方红一号”发射成功以后,我国加快了应用卫星的研制工作,到目前,我国已经有近40颗各类卫星,组成璀璨的中华群星,它们在许多领域有着广泛的应用,创造出了巨大的经济和科学文化价值。

返回式卫星

我国最早研制的应用卫星是返回式卫星。1975年11月26日,我国第一颗返回式卫星发射成功。它在轨道上运行了3天,各主要系统工作正常。11月29日,卫星按预定时间返回我国大地,获取了丰富的遥感资料,使我国成为世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。

返回式卫星在轨道上所拍摄的照片及实验样品,最后都是通过返回舱带回地面的。然而,从轨道上要安全返回地面,必须突破数道技术难关,如调姿关、制动关、防热关、软着陆关、标位及寻找关。

要实现卫星按预定时间、路线顺利返回预定地区,在技术上有很多难点。例如,返回的速度方向角偏差1度,落点航程就会偏差300千米,因此遥控和卫星上的程控必须准确无误,否则卫星就可能落到回收区之外。

卫星返回,首先要将卫星从轨道运行时的头部向前姿态转到底部稍稍向前的姿态;然后,返回舱与仪器舱分离;接着,制动火箭点火,使返回舱从卫星运行轨道转到一条飞向地面的轨道;返回舱在下降到离地面16千米左右的高度时,抛掉制动火箭壳体和底部防热罩,随后装在返回舱内的4顶降落伞依次打开,返回舱乘着主降落伞最后以14米/秒的速度安全着陆。

返回式卫星是我国最成功的航天计划之一。自从1975年的首次发射至1996年的21年中,我国研制的17颗返回式卫星全都发射成功,其中有16颗卫星安全回收,回收成功率达94%。发射卫星的重量达到2800-3100千克,卫星在轨工作时间已经延长至15天。我国卫星回收控制技术达到了世界先进水平。我国返回式卫星所获得的遥感资料,对图土普查、大地测量、地震预报、矿产资源勘探、水利建设、环境保护、铁路选线和城市规划等,都产生了很好的效益,在材料加工和太空育种等方面也取得可喜成果。1987年首次用返回式卫星为国外进行搭载试验,迈出中国应用卫星走向国际市场的第一步。

返回式卫星和载人飞船在技术上有许多相近之处。今天世界上掌握这项技术的国家也寥寥无几。返回式卫星的研制和发射为我国实现载人航天飞行创造了技术条件。

通信卫星

在经济、科技高度发达的现代社会,信息起着重要的作用,而信息传递主要依赖于通信。通信卫星在现代通信中的作用越来越重要。卫星通信是电子技术和航天技术的结合,卫星通信系统由空间部分和地球部分组成,空间部分除通信卫星外,还包括管理和控制卫星的地面卫星测控站;地球部分指卫星通信地球站。

通信卫星相当于在太空中的微波中继站,它的任务是将接收到的微弱的无线电信号加以放大、变频,再作功率放大后进行转发。由于卫星高挂在天空,使中继站直线可视范围大大加大。卫星通信具有传输距离远、通信容量大、机动灵活、组网方便、通信质量高、抗破坏能力强、保密性好、不受地理环境限制和费用低廉等一系列优越性,因此受到世界各国的青睐。地球同步轨道通信卫星,需要工作在离地面3.6万千米的高空的地球静止轨道,其发射、入轨、定点和保持轨道运行的一系列技术十分复杂,目前只有少数国家掌握了这种卫星的研制和发射技术。

1970年6月,我国开始运载火箭及通信卫星新技术的研究,1975年,决定选用静止轨道试验通信卫星的方案。1984年4月8日,直径为2.1米、总高3.1米、质量为900千克的我国第一颗“东方红二号”静止轨道试验通信卫星,乘“长征二”号火箭顺利进入太空预定轨道。该星载有两个C波段转发器,可在每天24小时内全天候通信,进行电话、电视和广播等各项通信试验,然后承担部分国内通信任务。它使我国成为世界上第五个独立发射地球静止轨道卫星的国家。

20世纪80年代后期和90年初期,我国又成功发射了4颗“东方红二号”系列通信卫星,它们所载的转发器占当时国内实用卫星转发器总数的50%-55%,且全部超期服役,承担了大量的通信、广播、电视等任务,使我国通信事业得到飞速发展。1997年5月12日发射成功的中容量通信卫星“东方红三”号,具有20世纪80年代末国际先进水平。它载有24个C波段转发器,设计寿命8年,采用了全三轴稳定姿态控制系统、液体双组元推进系统和公用平台设计等先进技术,是我国第一颗长寿命商业通信卫星,代表了我国卫星通信史上一次质的进步。我国通信卫星在广播电视方面,解决了云贵、青藏和新疆等地数亿人收看电视难的问题;通过卫星电视教育,培养了数千万人员:开通了近万条国内卫星通信线路和数千条国际卫星通信线路,以及石油、煤炭、水利、电力等10多个专用卫星通信网,通信卫星还为中国银行传输了大量数据。

科学探测和技术试验卫星

我国发射的“实践”系列卫星是科学探测和技术试验卫星。1971年3月3日,我国发射成功的“实践一号”科学探测卫星,不仅测量了高空磁场、X射线等空间环境参数,还进行了长寿命应用卫星的一些关键技术试验。它在太空运行了8年,大大超过了设计寿命,为我国设计和制造长寿命卫星提供了经验,尤其为卫星的电源、热控和无线电测控系统的研制开辟了成功的道路。

1972年4月,“实践二号”卫星作为我国第一颗专门用于空间物理探测的科学实验卫星列入国家计划。为了充分利用“风暴一号”运载火箭能力,1977年,有关部门提出“一箭多星”的设想,即把另两颗科学实验卫星——“实践二号”甲、乙与“实践二号”一起送入太空。1981年9月20日,“风暴一号”火箭携带3颗卫星平稳起飞,7分23秒后,3颗卫星相继与火箭分离,顺利进入预定轨道,且星上各系统工作良好。“一箭三星”的发射成功,是我国在空间探测和新技术试验方面取得的重要成果,并且表明我国成为世界上第三个掌握一箭多星发射技术的国家。

此后,我国又陆续成功发射了“实践四号”、“实践五号”两颗卫星,其中1999年5月10日升空的“实践五号”是我国第一颗采用公用平台思想设计的小型科学实验卫星,为我国小卫星快速发展奠定了基础。

气象卫星

我国人多地广、灾多灾重,准确预报天气具有重要意义。地面气象观测受地球条件的限制,只能是低空测量,在海洋上测量更为困难。但是,气象的变化与大洋密切相关,尤其是在灾害性气候出现时,急需在大洋上进行测量。

气象卫星实际上是一个现代化的高空气象站,它装有各种气象测量仪器。由于气象卫星具有观测区域广、观测时间久、时效快、不受自然条件和国界限制等许多优点,所以是目前最先进的气象观测手段。为此我国于1988年、1990年、1999年,分别发射了3颗“风云一号”极轨气象卫星,1997年还发射了首颗“风云二号”静止轨道气象卫星。它们不仅使我国成为世界第三个同时拥有两种气象卫星的国家,还大大加速了我国气象卫星的现代化,在天气预报、环境保护等领域发挥了重要作用。

“风云一号”卫星是我国自行研制的极轨(太阳同步轨道)卫星。1988年和1990年分别成功发射了“风云一号”A、B两颗卫星,证明已经具备研制、发射、运行和管理气象卫星的能力。遗憾的是,由于当时技术条件有限,卫星寿命较短。“风云一号”A星只运行了39天,“风云一号”B星只连续稳定运行了165天。1999年5月10日,成功发射了“风云一号”C星,它在技术上有了很大改进:遥感性能提高,存储容量扩大,设计寿命增加。预计“风云一号”C星工作寿命为两年。2001年,再发射“风云一号”D星,接替它的工作。

极轨气象卫星主要观测全球天气情况,用于长期天气预报;静止轨道气象卫星主要观测区域天气情况,用于中短期天气预报。因此,这两种气象卫星在功能上各有所长,可相互补充。对于我国这样一个幅员辽阔的国家,同时拥有这两种气象卫星有十分重要的应用价值。

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