1樓:承天載地
人造衛星飛上太空本身也能充電
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2樓:淘富閣
要便衛星上天,需要一系列的保障條件,這是一個極其複雜的大系統工程,主要包括了3個方面。
產生動力的系統——運載火箭
衛星必須靠一種動力裝置把它送上天並使它達到一定的速度,在滿足一定的條件後才能圍繞地球飛行,目前這種動力裝置就是火箭。火箭的主要任務就是起到"運"和"載"的作用,因此也被稱為"運載火箭"或者"運載工具"。下文中的火箭單指用於發射衛星用的火箭。
火箭根據使用的燃料是液態還是固態分為液體火箭和固體火箭。目前一般採用液體火箭或者是固、液混合的火箭系統,而且是多級運載火箭。火箭不需要大氣中的氧氣進行助燃,在它的每一級內都有兩個攜帶燃料的大儲箱。
在儲箱內分別裝有氧化劑和燃燒劑,利用這兩種物質的混合燃燒,產生高溫、高速的氣體,從發動機的噴管中噴出後產生與火箭的噴流方向相反的推力。這個推力使火箭帶著衛星離開了發射臺,一邊升高一邊加速。當火箭的第一級工作結束關閉發動機後,自動地與第二級分離並且被拋掉。
這時火箭的第二級馬上工作,繼續升高加速……就這樣一級一級地工作,高度越來越高,速度越來越大,最後達到預定的高度和速度時,火箭全部和衛星分離了,衛星開始了自己的航程。火箭的構造是很複雜的,除了燃料、發動機外,還有控制火箭飛行、使火箭按照程式轉彎的控制系統,以及監測火箭飛行的測控系統等。
衛呈地面發射場
衛星地面發射場是發射衛星的專用場地。在發射場地內有複雜和完備的發射系統、測試廠房、各種測試儀器裝置、燃料儲存庫和加註系統、氣象觀測系統、發射臺和發射塔架、各種光學和無線電的跟蹤測軌系統及用於對火箭衛星的飛**況進行跟蹤、軌道測量、接收訊號、傳送指令等功能的各種雷達和發射指揮控制中心,該中心對全過程的工作進行指揮排程,作出各種決策。
整個發射場一般分為兩部分:一部分稱為技術區,另一部分稱為發射區。從衛星、火箭製造廠出廠的產品首先運到發射場的技術區,在技術區內完成對火箭和衛星的裝配、測試和其他效能的檢查。
檢查合格的火箭衛星再運到發射區,把火箭豎立在發射臺上,再把衛星吊裝對接在火箭上,然後進行聯合測試。測試合格後火箭再加註燃料,一切準備就緒後實施發射任務。
火箭和衛星連在一起後豎立在發射臺上,火箭豎立在巨大的發射臺上,發射臺的旁邊有近百米高的發射塔架,圍繞著它周身上下有多層可以合攏的工作平臺,當工作平臺合攏時,把火箭層層環抱起來,形成多層工作平臺,供工作人員進行檢查操作,發射前,平臺自動轉到背後。
在遠離發射臺的飛行控制指揮中心,一排排的儀器裝置緊張地忙碌著,火箭和衛星的每一個資料都傳送到這裡,顯示在熒光屏上。操作者按照指揮員的命令進行一步步的檢查測試。顯示螢幕把整個火箭對映在上面,每一步的工作狀態都歷歷在目,火箭起飛的飛行狀況和飛行軌跡也清晰地顯示出來。
目前,我國有西昌、酒泉和太原等兒個衛星發射中心。
呈羅棋佈的測控網
當火箭飛離了發射臺,攜帶衛星開始它的征程、衛星在空中翱翔的時候,要使它們一直處於受控制的狀態。這就好像是放風箏一樣,火箭、衛星的飛行也是如此,有一條無形的"線"一直牽著它們,分佈在全國各地的地面測控系統,就好像風箏線,一直在跟蹤和控制著衛星。又因為衛星在空中不停地圍繞地球飛行,它每時每刻處於不同的地點上空,因此地面的測控站不能只設在一點,而是在全國各地,甚至在海上和其他國家都可能布站,即儘量做到大範圍和全天候的跟蹤測量,這就組成了一個星羅棋佈的測控網。
由於各種原因,做不到全球布站,但測控站儘可能多一點好。
測控站要完成的任務是很多的。一方面當火箭、衛星在天上執行的時候,首先要知道它們是不是按照事先設計的飛行軌道在飛行。如果有誤差至少要知道目前的實際軌道是什麼樣子,這就是軌道跟蹤和測量。
根據這些資料就可以推算它們在每一個時刻會飛到什麼地方,這就是軌道預報。
衛星測控的另一個任務就是遙測任務。當衛星在天上飛行時,不但要跟蹤它,瞭解它的位置,而且還需要知道它工作的情況是否正常等,以便採取相應的措施。火箭和衛星上有許多描述它們工作情況的資訊,稱之為遙測訊號。
這些訊號通過無線電波發射到地面,由地面雷達接收站接收後變換成可進行分析的資訊。它很像醫生用儀器對病人進行檢查,通過取得的資料來確定病情一樣。不過,衛星是通過遙遠的空間用無線電波進行星地的聯絡。
對於載人的飛船,除了傳輸儀器裝置的工作資訊外,還要傳送宇航員的工作情況和生理引數等。
測控系統的另一項任務就是遙控,地面人員不但可以跟蹤衛星,掌握它的工作狀態,而且還可以對它進行干預和控制。當衛星出現了故障時,要把故障儀器關掉,命令備份儀器馬上投入工作;臨時決定要衛星完成什麼工作時,對衛星發出命令;對於返回式衛星,如果動力系統的管路破裂導致燃料洩漏(這是嚴重的故障),一旦漏光就有無法返回的危險,地面人員發現這個故樟後,馬上向衛星發出控制指令,命令它停止一切其他工作,立即執行返回命令,此時的衛星就要緊急返回。由此可以看出遙控功能對在遙遠的太空飛行的衛星來說是何等的重要。
航天測控系統由兩部分組成,一部分裝在火箭和衛星上;另一部分在地面上,也就是地面的測控系統。地面的測控系統主要由測控指揮中心和分佈在各地的地面測控站組成。測控站又分為陸基站、海基站和空基站,在這些地面測控站中,配備有各種光學裝置、無線電雷達裝置、資訊接收及傳送和處理裝置,以及大型電子計算機等。
各地面臺站接收的衛星資訊被送到測控中心,進行處理和決策。
太空飛行的主角——航天器
每個航天器的發射都是為了完**們賦於它的特定使命。可以看出,在航天系統中,發射場是完成衛星的**、測試和發射任務的勤務保證;運載火箭是把衛星送入太空並使它具有圍繞地球飛行的速度的動力源泉;地面測控網是為了對衛星進行跟蹤、監測和控制,它保證了天地之間的聯絡。一切工作都是圍繞航天器進行的,為它能夠上天創造一切條件。
還要說明的是,這裡所說的航天器是一個總稱,它包括了人造地球衛星、宇宙飛船、空間站等。
上面已經談到,各種航天器都有它特定的任務,它們所獲得的大量極其有價值的資訊資料經過處理後可以服務於國民經濟的各個領域。而這些不同**的資訊必須經過加工處理分析才能提供給相關的使用者去使用。因此就要有地面資訊處理分析系統,它就是專門用於分析處理衛星取得的資訊的技術系統。
由於資訊的種類不同和所需的處理內容不同,處理裝置也各不相同。
通過上面的介紹可以看出,要想便衛星上天,除了設計衛星本身,還要擁有一系列的配套工程設施,上述的3個方面是必不可少的。而載人航天飛行對保證設施的要求就更復雜,除了上述設施外,還要有生命保障設施、宇航員的選拔訓練中心、宇航員返回後的搜尋救援設施等。
航天技術是複雜的現代高科技技術,是各種基礎理論和現代最新科技成果的集中體現。航天技術的發展程度也是一個國家科學技術水平和綜合國力的集中體現。反過來說,航天技術的發展又能大大促進和帶動各領域科學技術的發展,能創造巨大的經濟效益和社會效益。
這就是目前世界各國大力發展航天技術的主要原因。
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