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天地纵横的多面手

(2006年07月13日 14:53:19)
来源:《太空探索》

□作者: 庞之浩

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  应用卫星无论是在国民经济领域还是在军事方面,以及人们的日常生活中都有巨大的帮助作用,但其技术更为复杂,且价格昂贵。
  
  世界第三
  
  中国最早研制的应用卫星是返回式卫星。中国返回式卫星的研制工作是从1966年开始的。在攻克了卫星姿态控制与轨道控制技术、卫星再入防热技术和卫星回收技术等一道道难关后,1975年11月26日,中国第1颗返回式卫星终于由长征二号运载火箭从酒泉卫星发射中心发射成功。它在轨道上运行了3天,各主要系统工作正常。11月29日,该星按预定时间返回了中国大地,带回了丰富的遥感资料。
  该星是一种在低轨道上运行、采用三轴稳定方式、对地心定向和返回舱可安全返回地面的卫星,主要用于国土普查。其运行轨道为:近地点173千米,远地点483千米,倾角63°,轨道周期91分钟。它由仪器舱和返回舱组成,质量为1790千克。卫星仪器舱携带的1台可见光地物相机用于对预定地区进行摄影,获取地球遥感资料;其上的1台星空相机用于对天空摄影,以测定对地摄影时刻的姿态精度。卫星完成预定摄影任务后,将存放胶片的返回舱在预定的地区回收。
  

  它使中国成为继美、苏之后世界上第3个掌握返回式卫星技术的国家。这项技术在当时可以说是一道世界难题,就是在今天掌握它的国家也寥寥无几。为此,美国曾耗费了12颗卫星失败的高昂代价,苏联也同样支付了13颗卫星的学费,而中国则少得多。
  
  次数最多
  
  返回式卫星是中国目前发射次数最多,成功率最高的一种卫星。从1975年至2005年,中国一共发射了22颗返回式卫星,它们产生了明显的社会效益和经济效益,是中国最成功的航天计划之一。返回式卫星经过3个型号的不断成熟、发展,形成了返回式卫星平台。该平台分为返回舱和仪器舱,由结构、热控、控制、遥控遥测、跟踪和压控分系统组成,可携带不同的遥感设备和搭载设备,进行多种飞行任务,并回收拍摄的胶片和进行空间搭载服务。用返回式卫星不仅可以进行遥感、微重力实验和新技术试验,还为中国掌握载人飞船返回技术提供了重要借鉴,因为返回式卫星和载人飞船在返回技术上有许多相近之处。
  到目前为止,中国一共发展了两类返回式卫星,一类是国土普查卫星,另一类是地图测绘卫星。这两种类型的卫星在外型上都是羽毛球状的钝头圆锥体,但装有不同型号的对地摄影相机。
  

  20世纪中国研制了2代返回式卫星,它们均由仪器舱和返回舱组成。第一代容积为7.6立方米,返回有效载荷260千克,在轨飞行3天~8天。第二代容积达到12.8 立方米,返回有效载荷达400千克,能在轨飞行15天~20天,一次飞行所获得的卫星遥感信息量比第一代返回式卫星增加13倍以上,卫星照片的地面分辨率也提高了3倍。
  在运行成功第一、二代返回式卫星后,中国在21世纪又发射了新型返回式卫星。2004年8月29日、9月27日先后发射的2颗新型返回式卫星,它们分别于2004 年9月25日和10月15日成功返回地面。新型返回式卫星无论在飞行时间上,还是在功能方面,以及轨道控制精度和返回控制计算等整体性能,都有较大的改进和提高。
  应用最广
  中国返回式卫星带回了大量遥感数据和照片,广泛应用于国土普查、地质调查、水利建设、石油勘探、地图测绘、环境监测、地震预报、铁路选线、考古研究等领域,产生了很好的社会和经济效益。在完成空间遥感这一主要任务的同时,利用其剩余的空间和载荷能力,多次以搭载的形式进行了一系列空间技术试验和微重力实验,达到了一星多用、一次发射多方受益的目的,在材料加工和太空育种等方面也取得了可喜成果,在一定程度上弥补了中国目前没有专用的微重力实验卫星和技术试验卫星的不足。
  

  返回式卫星所拍摄的每幅遥感照片覆盖的地表面积可达3.2×104平方千米。这些照片比例尺大、图像清晰、视野宽阔、灰度大、分辨率较高。卫星还对陆地资源进行动态监视,获取了CCD照片。
  利用卫星获得的国土照片,对京、津、唐地区5.5×104平方千米的区域进行了资源和环境的调查研究。查明了该地区47个县级单位的土地、水域、森林、耕地、盐碱地、风沙地、居民用地以及侵蚀地的面积;查明了北京市自1951年到1988年耕地减少35.5万亩,京、津、唐地区人均耕地面积仅为1.35亩,约为全国平均水平的60%等情况。不仅证明了卫星遥感的实效性,而且这些专题的调查费用仅为常规调查费用的1/13~1/3。
  利用卫星国土照片进行了矿藏地质调查,在塔里木盆地发现了新的成油构造;在大同煤田圈定了煤田范围,直接划分了含煤层;在北京地区找到了7个成矿预测区;在内蒙古自治区找到了铬矿和铁矿。
  用卫星照片进行地震地质调查,直接绘制出地震地质图,可提供较详细的地震地质背景材料;完成了黄河三角洲1: 50000和1: 100000地图的修订;绘制了中国第1幅南沙群岛的影像地图;查清了黄河、滦河、海河三大水系泥沙流的活动规律和相互作用情况;在内蒙古自治区发现了金代的界壕和元朝时的古应昌城遗迹。
  

  利用该星照片对河北兴隆县至天津蓟县铁路东西2个方案进行对比选择,结果发现西线方案不仅断层破碎带少,而且比东线短2千米,从而节省投资300多万元人民币;为建造穿过六盘山的铁路选择了一条绕过危险断层带的路线。
  中国返回式卫星自1987年以来多次以搭载的形式,进行了一系列空间技术试验和微重力实验,在材料加工和太空育种等方面也取得了可喜成果。其搭载重量由一开始的十几千克增加到几百千克,这相当于搭载发射了一颗小型科技试验卫星。1987年首次用返回式卫星为法国搭载藻类培养试验装置,迈出了中国应用卫星走向国际市场的第一步。
  中国在返回式卫星上进行的试验与实验有:半导体晶体生长、蛋白质生长、微生物试验、高等动物小白鼠实验和育种等,结果十分满意。在太空获得的砷化镓单晶,结构完整,无杂质,无条纹,组分均匀,具有很高的科学价值和经济价值;通过空间诱变育种试验选育出高产、质优和抗病能力强的青椒,产量增加25%,维生素C含量提高15%~20%,病情指数减轻55%,口味好。仅在1987年~1996年,中国就用返回式卫星进行了8次计300多个品种的农作物种子微重力搭载试验,它对培育新型良种、提高农作物产量和质量起到了积极的推动作用。这些搭载项目有的已达到国际先进水平。
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