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第11章 航天器(2)

气象卫星的出现

1958年,美国发射的人造卫星开始携带气象仪器。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗人造试验气象卫星“泰罗斯”。1960-1965年,美国共发射了10颗这种卫星,其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星,这些卫星为美国提供了大量的气象资料。

“艾萨”号

1966年2月3日,美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号,它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星。1966—1969年,美国共发射了9颗,这些卫星的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域,大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

气象卫星观测内容

气象卫星主要观测内容包括“①卫星云图的拍摄。②云顶、云量和云内的观测。③陆地表面状况的观测。④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布。⑤大气中臭氧的含量及其分布。⑥太阳辐射和太空的红外辐射。⑦空间环境状况的监测。

地球静止轨道

地球静止轨道可以对地球近1/3的地区进行连续的气象观测,将资料及时送回地面。用4颗卫星均匀地布置在赤道上空,就能对全球的中、低纬度地区天气系统的形成和发展进行连续监测。可是它对纬度大于55°的地区的气象观测能力差。

中国“风云”系列气象卫星

我国幅员辽阔,是世界上自然灾害最严重的国家之一。在各类自然灾害中,气象灾害占70%以上。因此,防火减灾及应对气候变化,对气象卫星应用提出了更高的要求,我国的气象卫星名为“风云”号。

“风云”一号A和“风云”一号B

从1988年9月7日开始,我国共发射了4颗“风云”一号气象卫星。其中“风云”一号A和“风云”一号B是试验型的气象卫星,它们准确进人了太阳同步轨道,并且发回了高质量的气象信息。

“风云”一号C

“风云”一号C于1999年5月发射升空,它在轨运行的稳定性和获取数据的准确性得到广泛认可,世界气象组织于2000年8月正式将“风云”一号C星列入世界业务极轨气象卫星的行列。这是我国第一颗列入世界气象业务应用系列为世界各国免费提供气象资料的卫星。

“风云”二号

“风云”二号气象卫星是我国自行研制的第颗地球静止轨道气象卫星。计划发射5颗,其中包括两颗试验卫星(“风云”二号A/B)和三颗业务应用卫星(“风云”二号C/D/E)。现已发射“风云”二号A/B/C/D四颗。它们对暴雨、沙尘暴、大雾、草原和森林火灾等也有很强的监测能力。

“风云”三号

2008年5月,我国首颗新一代极轨气象卫星“风云”三号发射升空,它将在监测大范围自然灾害和生态环境,研究全球环境变化,气候变化规律和减灾防灾等方面发挥重要作用,也可为航空航海等部门提供全球气象信息。

环境卫星

地球静止环境卫星可持续不断地对同一地区观测,这对监视灾害陆天气很有利。所以,美国、日本、欧空局、中国和印度等都相继发射了这种卫星,其中,美国的地球静止环境业务卫星发射最早,且一直居世界领先地位。

初步发展

1966年美国在原主要用于通信试验的“应用技术卫星”(ATS)上装载了云图相机,每半小时拍摄1次。ATs卫星运行在地球静止轨道,其成功促使美国发展专门用于气象业务的地球静止环境业务卫星(GOES)。

首颗GOES于1975年10月16日发射,该卫星仅重294千克,采用自旋稳定。截至2001年7月,该系列卫星已经发射了12颗,其中后5颗GOES;为第3代地球静止环境业务卫星,重量增加到2105千克。

GOES-12

2001年7月23日入轨的GOES-12。除装有用于监视地球大气层的气象仪器外,还带有用于监视来自太阳大气层x射线的首台工作型仪器设备“太阳×射线成像仪”(SXI)。所以,这颗卫星除了用于探测地球气象环境外,还对太阳耀斑进行连续观测。

里程碑的意义

GOES-12可对太阳的炽热大气每分钟拍摄一次,为美国提供最新的太阳耀斑信息。太阳耀斑会中断卫星和其他电子敏感系统的工作,而获取太阳耀斑信息有助于精确预报地磁风暴和太阳辐射风暴,所以,“太阳×射线成像仪”具有里程碑的意义。

资源卫星

地球上有着极其丰富的资源。在地球上二进行实地勘探,往往会受到自然条件的限制。特别是蕴藏着无数资源的浩瀚海洋,要获取它的相关信息不能只依靠海面上的直接探测来完成。于是人们需要一种多用途的人造卫星——地球资源卫星——的帮助。

地球资源卫星的任务

地球资源卫星是专门用于勘测和研究地球资源的人造卫星。它通过光学照相机、电视摄像机和其他传感器获取大量图像数据信息,每隔18天就会向地面送回一套全球的图像数据。地面对已掌握的各类信息进行处理,从而掌握各类资源的特征状况及分布情况。

20世纪60年代,地球资源卫星在气象卫星的基础上逐步发展起来。根据观测重点不同,主要分为陆地资源卫星和海洋资源卫星两类。目前,地球资源卫星涉足的领域包括农、林、海洋、地质、水文、探矿及环境保护等多个方面,起到了开发资源,发展经济的重要作用。

“资源”一号

“资源”一号地球资源卫星是我国第一代传输型地球资源卫星。它主要用来监测国土资源变化;估计森林蓄积量,农作物长势快速查清洪涝、地震的估计损失;监测水产养殖和环境污染,同时勘探地下资源,使之合理开发使用等。

陆地资源卫星

1972年7月23日,美国发射了世界上第一颗地球资源卫星“陆地卫星”1号。该卫星传回的图像给地质学带来了根本性的影响,其中的许多信息,除使用卫星遥感外,还没有任何其他方法可以获得,比如大陆漂移。

“斯波特”号卫星是法国研制的地球资源卫星,1986年投入使用。这颗卫星重1850千克,长2米,宽2米,高度为4.5米。卫星上装有2台高分辨率摄像机,工作在可见光和近红外波段,主要任务就是调查矿藏资源,植物资源和作物产量等地球自然资源。

海洋卫星

广阔的海洋中蕴藏着丰富的资源,所以,人们常说21世纪是海洋的世纪,开发和利用海洋资源是这个世纪人类的重要课题。随着科技的发展,海洋卫星出现了,它在了解海洋的全貌,准确地探测海洋环境和海洋资源方面大展身手。

海洋卫星的分类

海洋卫星按用途分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋综合探测卫星。海洋水色卫星是对海洋水色要素(如叶绿素、悬浮沙和可溶性的黄色物质等)和水温及其动态变化的探测。海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等要素的探测。海洋环境综合卫星是对全球与近海(包括海岸带)各种信息的综合遥感监测。

海洋卫星的发展

1978年6月,美国发射了世界上第一颗海洋卫星,该卫星每天绕地球14圈,每小时对全球95%的海面环扫一遍。后来,苏联、日本、法国和欧洲空间局等相继发射了一系列大型海洋卫星。

新进的设备

海洋卫星自身携带的遥感器有:感测可见光和热红外的海水扫描仪,可以确定鱼虾贝类的集聚区;测量风速和风向的微波散射计与观测海面温度和盐分的微波辐射计。能预测台风等海洋气候的变化:合成孔径雷达、能穿透云雾、雨雪、观察到海水特征、海面漂浮、海浪波动等。

巨大作用

人们将海洋卫星收集到的资料经过处理以后,就能得到丰富的海洋信息,利用这些宝贵的资料,可以监测、预报海洋环流、海洋污染、海洋灾害;保护和开发鱼类资源;利用海流设计最佳航线;可以选择海上钻井海上发电的最佳地点等。

空间探测器

空间探测器是一个什么样的物体,它有着怎样的神奇魔力?在这里,你将找到想要的答案。空间探测器主要是针对太阳系中的月球、月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器。它主要包括地球探测器、月球探测器、太阳探测器、行星和行星际探测器等。

深空探测

尽管每一种探测器的形状不同,但其目的都是为了解太阳系的起源、演变和现状,以及对太阳系内的各主要行星进行研究。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样的探测,从而开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。

探索者号遨游太空

地球内部蕴含着许多奥秘,不断地吸引着科学家们去探索与发现,过去由于技术能力的限制,人类对地球的了解具有很大的局限性,现在借助太空探测器,可以对地球特别是对地球周围环境进行更深入的了解。目前许多国家都发射了空间探测器,从不同方面研究地球,比如大气层、地球的运转等。最具有代表性的是,美国先后有55颗”探索者号”被发射到太空中,对地球的大气层与电离层进程,以及地球高空磁场变化等方面进行探测,从而进步了解太阳系对地球的影响。

怎样摆脱地球引力

由于地球引力的影响地,球上的万事万物都被紧紧地束缚在它的周围,同样,空间探测器也不例外。因此,空间探测器要进人太空,就必须要有足够大的速度和力量才能摆脱地球引力。一般说来,空间探测器发射速度不小于11.2千米/秒即可冲破地球引力。如果想让探测器冲破太阳系的引力,那就需要让探测器的运动速度达到16.7千米/秒以上,才能保证探测器飞出太阳系,进入到浩瀚的银河系中漫游。

探险者号探测器

探险者号探测器是美国发射的科学探测器,共发射了55颗,它们的主要任务是:探测地球大气层和电高层;测量地球高空磁场;测量太阳辐射,太阳风,研究日-地关系;探测行星际空问;测量和研究宇宙线和微流星体,测定地球形状和地球引力场这些探测器传回环境模式,更多地了解了太阳质子事件对地球环境的影响,加深了人类对日-地关系的认识。

先驱着10号探测器

先驱着10号探测器自1972年3月2日发射至今已超过32个年头,是人类第一颗越过小行星带的探测器。该探测器1972年7月15日掠过火星,1973年12月2日越过木星,1983年6月穿越海王星轨道(当时冥王星在海王星轨道内运行),所以先驱者10号成为第一个进人太阳系外宇宙空间的人造物体。2003年1月22日先驱者10号传来最后一个非常微弱的讯号之后,就与地球失去了联系。现在的先驱者10号在以44000千米的时速向距地球68光年的金牛座中毕宿五星系飞行。

月球探测器

月球是离地球最近的星球,千百年来,人类一直希望解开月球上的奥秘,虽然科技的发展,人类利用望远镜详细地观察到了月球,对月球的情况也有所了解。但为了让月球的庐山真面目显露出来,月球探测器发挥了它的重要作用。

第一次让人看清了月球

在浩瀚的宇宙中,月球是离地球最近的颗星球,因此它也成为科学家们最早开发空间探测器的实验基地。1959年9月14日,苏联的无人登陆器月球2号重重地落在了月球的表面,成为世界上第一个到达月球的探测器,它标志着探测器研究的第一次成功。紧接着,月球3号拍摄到月球背面的照片,但是很可惜这次所拍的照片由于部分原因并没有被传回。直到1966年2月3日,月球9号在月亮上的软着陆,才第一次让人类近距离地看清了月亮。

俄罗斯月球探测器

月球号探测器是苏联第一次为了实现月球探测计划所使用的空间探测器的名称。1959年1月2日,苏联发射了世界第一个无人月球探测器“月球1号”,至1976年共发射了24个月球号探测器,18个获得成功。最后一个月球24号探测器于1976年8月9日发射,9天后,成功在月球表面危海软着陆,钻采并带回170克月球岩石样品。

“嫦娥奔月”神话实现

“嫦娥奔月”这个古老而美丽的神话故事,表达了中国人民探索月球的愿望。2007年10月24日“嫦娥1号”由中国空间技术研究院研制并发射成功。“嫦娥1号”对于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度探测地月空间环境等获得宝贵的数据资料。“嫦娥1号”的发射成功,使中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。

美国月球探测器

美国对月球的探测是从1958年8月18日发射月球探测器开始的。美国继苏联之后,先后发射了9个徘徊者号和7个勘测者号月球探测器。其中9个获得成功,徘徊者号探测器样子像个大蜻蜒,长3米,两翼太阳能电池板展开4.75米。虽然最初5个徘徊者号探测器均无建树,但到1964年1月30日发射的徘徊者6号,真正的在月球表面静海地区着陆。后来到1965年2月17日发射的徘徊者8号和3月24日发射的徘徊者9号,都在月球上着陆成功,并分别发回7137张和5814张月球表面近景照片。

太阳探测器

太阳因为非常巨大、炽热,并且距离地球遥远,使得太阳一直极为神秘,人们对它的了解也微乎其微。现在,人们试图借助航天技术丰富对它的认识,太阳探测器担当了增进人类对太阳了解的使者。

“太阳峰年号”探测器

太空就像史前的海洋,充满着无法言喻的吸引力。而人类对太空更深一层的认识,源于1980年2月4日美国发射的“太阳峰年号”探测器,在它工作期间,科学家们测出了太阳的常数,而且让人惊喜的是,它测到曾经有10颗拖着长长尾巴的彗星掠过太阳,还测到彗星与太阳的相撞。对于太阳耀斑的爆发也测到上百次,这些探测器所得到的数据让人们更深入地认识了太阳。

尤里西斯号探测器

尤里西斯号太阳探测器于1990年10月6日由航天飞机送入太空,探测器重385千克,使用核能,装有9台科学仪器,用于探测太阳两极及其巨大的磁场、宇宙射线、宇宙尘埃、Y射线、×射线、太阳风。它绕太阳飞行的轨道距太阳最远为8亿千米,最近为193亿千米。当尤里西斯号从太阳南极上空横跨太阳赤道飞向太阳北极上空时,可以对太阳表面进行全方位观测。至今,它已经两次近距离对太阳进行探测,发回了重要数据。

太阳和日球观测台

为了更好地观测太阳,美国和欧洲合作研制了“太阳和日球观测台”太阳探测器。自1995年12月2日升空,运行8年多来,探测器曾经3次死里逃生,又经受了太阳暴的巨大考验,它提供的太阳探测数据,为人类预防和降低太阳暴危害做出了重大贡献。探测器的探测资料表明,太阳的寿命可能比原来估计的长10亿年。

罗塞塔号彗星探测器

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