征服未来:向太空的长征-第4部分

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能源号系列运载火箭
能源号运载火箭是前苏联/俄罗斯研制的目前世界上起飞质量和推力最大的火箭。其近地轨道运载能力为105　t，既可发射大型无人载荷，也可用于发射载人航天飞机。能源号于1987年首次发射成功，曾将苏联的暴风雪号航天飞机成功地送上天。目前由于俄罗斯经济状态不佳就再也没有发射过。
（9）阿里安（Ariane）系列运载火箭　。　想看书来
阿里安系列运载火箭
阿里安火箭是由欧洲11个国家组成的欧空局研制的系列运载火箭，该系列已有阿里安l～5共5个子系列，目前正在使用的是阿里安…4和阿里安…5。阿里安…4于1988年6月15日进行了首次发射，其近地轨道运载能力为，地球同步转移轨道运载能力为。阿里安…5于1997年进行了首次发射，近地轨道运载能力为22t，地球同步转移轨道运载能力为。目前阿里安…5正在进行改进，在2005年底之前将逐步把地球同步转移轨道运载能力从目前的提高到11～12t。
（10）H系列运载火箭
H系列运载火箭
日本H系列运载火箭由H…1、H…2、H…2A等火箭组成，目前正在使用的H系列火箭只有H…2A，2001年8月首次发射成功。
（11）极轨卫星火箭（PSLV）
极轨卫星火箭
印度自行研制的极轨道4级运载火箭的太阳同步轨道运载能力为1t，低地轨道运载能力为3t。1993年9月首次发射，但由于火箭出现故障，卫星未能入轨。此后，该火箭连续三次发射成功。1999年5月，一箭三星技术又取得成功。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　中国运载火箭的发展
　到目前为止我国共研制了12种不同类型的长征系列火箭，能发射近地轨道、地球静止轨道和太阳同步轨道的卫星。
从1970年到2000年的30年间，我国发射长征系列火箭共计67次，成功61次，6次失败或部分失败，发射成功率为91％。在1994～1996年间曾一度几次发射失败，使我国在国际商业发射市场的声誉处于低谷。中国航天工业总公司经过一系列质量整顿后终于打了个翻身仗。自1996年10月到目前已连续25次发射成功，这在世界卫星发射界也是不多见的。
长征系列火箭
在我国运载火箭的发展初期，探空火箭的研制占有重要的地位，尽管它是结构简单的无控火箭，但却是新中国成立后的第一枚真正的火箭。从1958年开始，我国陆续研制出包括生物、气象、地球物理、空间科学试验等多种类型的探空火箭。
（1）长征一号（LM…1）系列运载火箭
1970年4月24日，中国使用长征一号（LM…1）运载火箭发射了第一颗人造卫星东方红一号。长征一号是在两级中远程导弹上再加一个第三级固体火箭所组成，火箭全长，起飞总重，起飞推力为1040kN。
（2）长征二号（LM…2）系列运载火箭
长征二号系列运载火箭
长征二号（LM…2）运载火箭是从洲际导弹的基础上发展而来的，并于1975年发射了1t多重的近地轨道返回式卫星，成功地回收了返回舱。此后，又根据发射卫星的需要，陆续衍生出长征二号丙（LM…2C）、长征二号丙改进型（LM…2C/SD）和发射极轨卫星的长征二号丁（LM…2D）运载火箭。在长征火箭大家族中，长征二号系列主要用于发射各类近地轨道卫星，LM…2C/SD曾以一箭三星方式发射了12颗美国的铱星移动通信卫星。
1986年初美国的挑战者号航天飞机爆炸后，航天飞机被停飞，美国用了很长时间分析和处理故障，其后美国停止用航天飞机发射一般商业卫星。趁此时机，我国仅用了18个月就研制成功长征二号E（又称长二捆，LM…E）运载火箭，可以发射原来准备用美国航天飞机发射的商用卫星。长征二号E火箭是以长征二号为芯级，周围捆绑了4个液体助推器，它的近地轨道运载能力高达。长征二号E于1990年试射成功，从1992年到1995年曾发射多颗外国卫星。
运载火箭的捆绑技术
为满足发射神舟号飞船的要求，保证宇航员的安全；我国又在长征二号E的基础上改进了可靠性并增设了故障检测系统和逃逸救生系统，从而发展出了长征二号F（LM…F）运载火箭，专门用来发射神舟号载人飞船。
由于长征二号火箭的质量和可靠性非常高，1975～1996年连续成功地把17颗返回式卫星送上天，这使长征二号运载火箭在国际卫星发射市场上获得了非常好的可靠性声誉。
（3）长征三号（LM…3）系列运载火箭
长征三号系列运载火箭
长征三号运载火箭是在长征二号二级火箭上面加了一个以液氢、液氧为推进剂的第三级，所用的液氢液氧发动机可以二次启动，在技术上是当时国际先进水平，是我国火箭技术发展的一个重要里程碑。1984年长征三号成功地发射了我国第一颗地球同步试验通信广播卫星东方红二号。1985年中国宣布进入国际商业卫星发射市场。1990年我国首次用长征三号运载火箭将美国休斯公司制造的亚洲一号卫星送入地球同步轨道。
此后，长征三号系列不断增加新成员，如长征三号甲（LM…3A）、长征三号乙（LM…3B），主要用于发射地球静止轨道卫星。
长征三号甲运载火箭（图25）是在长征三号的基础上研制的大型火箭，它的氢氧发动机具有更大的推力，性能也得到很大的提高，地球同步转移轨道运载能力也从长征三号的提高到。
长征三号乙运载火箭（图26）是在长征三号甲和长二捆的基础上研制的，即以长征三号甲为芯级，再捆绑4个与长二捆类似的液体助推器。长征三号乙主要用于发射地球同步轨道的大型卫星，也可进行轻型卫星的一箭多星发射，其地球同步转移轨道运载能力达到，跃入了世界大型火箭行列。
（4）长征四号（LM…4）系列运载火箭
目前投入使用的是长征四号乙运载火箭是长征火箭家族中用于发射各种太阳同步轨道和极轨道应用卫星的主要运载工具。
太阳轨道　　　　　　　　　　极轨道　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　航天器和空间应用系统
　在地球大气层以外的宇宙空间，执行探索、开发或利用太空及天体等特定任务的飞行器，称为航天器。它基本上是受天体引力的作用，按照天体力学的规律运行。航天器种类繁多，分为无人航天器（人造地球卫星、空间探测器）和载人航天器（载人飞船、空间站、航天飞机、无人飞船）两类。如下图所示。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　人造地球卫星
　自20世纪50年代以来，人类已先后发射了约5000多个人造航天器，其中绝大部分是人造地球卫星。我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星东方红一号，卫星质量超过了苏联、美国、法国和日本等国的第一颗人造地球卫星的总和，这说明我国卫星技术的起步水平高。
东方红一号
（1）通信卫星系统
通信卫星具有通信距离远、容量大、信号质量好、可靠性高和机动灵活等优点，因此在远距离通信、数据网络、电视教育、数据采集、电子邮件、政府行政管理、应急救灾、远程医疗、航海通信、个人移动电话等各种领域都得到了广泛的应用。
一颗在赤道上空定点的地球同步卫星可覆盖地球表面40％强，数颗同步通信卫星和地面站即可组成全球卫星通信系统。目前全世界约有近300颗同步通信卫星，这些通信卫星为200多个国家和地区提供了80％的国际通信业务，已形成每年数百亿美元的最大的航天产业。例如，国际通信卫星组织的卫星已发展到第8代，在轨的卫星有17颗。国际通信卫星8号载有44台转发器，具有可控C频段点波束，可提供3个电视频道和112500路数字话音。
近年来出现了近地轨道移动通信卫星星座。如铱星系统是共有66颗卫星组成的星座，在技术上非常先进，但话费太贵（3美元/分钟），结果铱星公司破产了。但这个趋势仍在发展。
（2）对地观测卫星
对地观测卫星的种类很多，如资源卫星、气象卫星、海洋卫星、侦察卫星等。星上装有各类遥感设备（如相机、辐射计、雷达等），收集来自地球的陆地、海洋、大气层各种波长的电磁波辐射信息。然后对获取的信息进行分析，以识别物质的性质和状态。这种观测方式的视野广阔，不受地理位置和国界的限制，可以迅速获取大面积、甚至全球性的动态变化的信息。空间遥感在几天内完成的工作量如果用航空遥感需几个月，用人工勘测则需几年，甚至不可能完成。空间对地观测的宏观性和及时性使许多领域发生了革命性的变化。　
斯波特卫星
（3）导航卫星
导航卫星不受天气的限制，可以为卫星、飞机、导弹、船舶、车辆、人员进行导航。导航卫星网由数十颗卫星组成，也称为导航卫星星座，具有全球覆盖能力。导航卫星按导航方式不同可分为测速和测距卫星，根据卫星运行轨道的高度可分为低轨道、中高轨道和地球同步轨道导航卫星。
目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它采用时间测距定位原理，可对地面车辆、海上船只、飞机、导弹、卫星和飞船等各种移动用户进行全天侯的、实时的高精度三维定位测速和精确授时。
GPS系统
GPS系统是由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成的星座。GPS卫星的轨道高度为20000km，星上装有10…13高精确度的原子钟。地面上有一个主控站和多个监控站，定期地对星座的卫星进行精确的位置和时间测定，并向卫星发出星历信息。用户使用GPS接收机同时接收4颗以上卫星的信号，即可确定自身所在的经纬度、高度及精确时间。
GPS系统的军用定位精度
俄罗斯也有类似的系统，名叫GLONASS系统。但由于俄经济困难，且卫星寿命短，星座不能保持足够数目，影响了其正常功能。
GLONASS系统
欧洲的伽利略系统也属于导航卫星星座，可能将在最近几年发射升空。
（4）我国的人造地球卫星的发展
截至2001底，我国共研制并发射了48颗不同类型的人造地球卫星。不同卫星又组成各种不同的空间（卫星）应用系统，已初步形成了3个卫星系列──实践号科学实验卫星系列、东方红通信广播卫星系列、对地观测卫星系列。另外，北斗星导航卫星系列正在形成。
1）实践号科学实验卫星
科学实验卫星是用于科学探测和技术试验的卫星，主要利用在实际太空环境下考验卫星技术中的新方案原理、新技术和新仪器设备，以便为后续的实用卫星做技术储备。中国自1971年3月3日成功发射实践一号卫星以来，已经发射了实践二号、实践二号甲、实践二号乙、实践四号、实践五号。其中实践二号、实践二号甲、实践二号乙是以一箭三星方式发射上天的。
实践二号
2）东方红通信卫星和卫星通信系统
1984年我国成功发射了第一颗静止轨道试验通信卫星──东方红二号，使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。通过东方红二号，一举实现了覆盖全国的信号传输，解决了军用通信和远洋船只的通信问题，彻底改变了边远地区通信落后的状况。
东方红二号
1988年发射的东方红二号甲是我国首次研制成功的实用通信广播卫星，有4个C波段转发器，可以传输4路彩色电视信号和2400路双向电话。通过东方红二号甲卫星，全国有几亿人通过数千个地面接收站收看电视节目，大大改善了我国的通信和广播电视传输条件。
1997年发射的东方红三号是我国新研制的一种中容量广播通信卫星，有24个转发器，工作寿命为8年。这颗卫星改善了我国的国际通信以及西部边远山区的通信状况。目前东方红三号的服务舱部分已设计成公用平台，加上不同的有效载荷即可组成各类功能的卫星。
东方红三号
到目前为止，我国先后成功发射了6颗通信卫星，对国民经济和国防事业发挥了巨大的作用。###广播已成为人民日常生活的必需品；在远程教育方面，我国目前有5000多个###教育台，接受远程教育的人数有2000万。
3）对地观测卫星系统
a。返回式遥感卫星
我国最早的应用卫星是返回式遥感卫星。1975年11月26日，我国成功发射了第一颗返回式卫星，标志着我国成为第三个掌握卫星回收技术的国家。
返回式遥感卫星是我国最早并且发射最多的对地观测卫星，截至1999年，共发射17颗返回式卫星，成功回收了16颗。这些卫星对我国国防、国土普查、地图测绘、空间科学实验等都发挥了重要作用。1988年开始搭载种子进行航天育种试验和地面推广工作，目前已取得明显的经济效益。我国地少人多，吃饭成为大问题，农业与航天技术两者结合后，可以培育优质高产农作物品种，这将对我国的可持续发展作出贡献。
航天育种
航天椒
b。中巴资源卫星
资源一号
中国与巴西合作研制的资源一号（ZY…1）卫星是一颗在太阳同步轨道（极轨）上运行的卫星，也是我国第一颗数据传输型卫星，它的成功运行，使我国拥有了自主的遥感卫星数据源。到目前资源一号已成功地运行了三年，已取得一两万幅卫星图像并提供给全国数十个部门使用，为全国性资源普查，农作物估产，地形图编修，城市规划，环境污染、自然灾害、河道迁移、土地沙漠化、冰川进退的监测等提供了大量的动态变化资料。资源卫星可以为我国可持续发展提供科学依据，有着巨大的经济和社会效益。
c。风云气象卫星系列
在卫星应用上，中国气象局做得很早也很有成效。我国分别于1988年9月和1990年9月发射了风云一号甲（FY…1A）和风云一号乙（FY…1B）；1999年5月又发射了风云一号丙（FY…1C），这三颗卫星都是极轨气象卫星。
风云一号
我国在1997年6月发射了地球静止轨道气象卫星风云二号甲（FY…2A），2000年6月又发射了风云二号乙（FY…2B）。风云二号气象卫星的发射成功，使我国成为世界上第三个同时拥有极轨道和静止轨道两个系列气象卫星的国家。
风云二号
极轨气象卫星风云一号可飞经全球所有地区，观测全球气象变化，可提供长期天气预报信息；地球静止轨道气象卫星风云二号可实时、连续观察本地区的云图和气象变化，两者互相补充，使天气预报更准确。除此之外，还可对台风、海面温度、洪涝灾害、森林火灾进行监测预报，为中国参与国际合作、气象信息交流、进行全球气候变化研究提供有力的技术保证。国际气象组织已把这两颗卫星列入全球信息共享网络中。
4）卫星导航定位系统
我国在2000年发射了两颗同步定点导航卫星，组成了区域性卫星导航系统，这是我国自主初步建立的第一代卫星导航系统。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　深空探测
　深空探测包括对月球、太阳系九大行星及其卫星、日–地之间环境的探测。
人类为什么要进行深空探测呢？因为人们希望了解人类生命的源泉──太阳及其对地球的影响；要研究太阳系如何形成、演变以及能维持多久；研究生命如何起源，除地球外，其他星球是否有生命和生命存在的条件，以便有朝一日人类可以移居其他星球；研究利用月球资源的可能性；探讨是否有地外文明；研究几千万年前小行星撞上地球的灾难是否会重演，如何预报、预防这种灾难等重大深远的问题。
在20世纪人类已利用各种探测器遍访过太阳系中其他的八大行星及其一些卫星，并对太阳周围进行探测和监测。下面列出几次精彩的深空远航。
（1）先驱者号探测外行星
先驱者10号
美国的先驱者号是世界上第一个行星和行星际探测器。1972年向木星发射的先驱者10号是第一个到达木星、木星