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第9章 H

HAS3.2/3“山猫”舰载直升机

英国HAS3.2/3“山猫”舰载直升机主要用于反潜、搜索、攻击。1977年开始用于装备部队。其旋翼直径12.8米,机身长15.47米、高3.59米(折叠后长10.61米、宽3.75米、高3.20米),最大起飞重量5896千克,最大速度333/306千米/小时,航程593/620千米。装有功率为835千瓦发动机2台。主要武器为2枚反潜鱼雷或导弹、深水炸弹。主要设备有吊放声纳、磁探仪、雷达。

划时代的“一小步”

地球上亿万人的目光都通过电视屏幕紧盯着走出登月舱口的阿姆斯特朗。他花了3分钟才走完9级踏板的舷梯。美国东部时间,1969年7月20日,22时56分20秒,月面上终于踏出人类的第一个脚印。阿姆斯特朗面对沉睡已久的月球大地宣布:“对一个人来说,这只不过是小小的一步,可对全人类来说,这却是一个巨大的飞跃。”在此后2小时40分的月面探险中,两位宇航员展开了太阳能电池阵。安设了月震仪和激光反射器,还采集了22千克月球岩石和土壤的样品,并与美国总统尼克松进行了电视谈话。7月21日上午11时15分,登月舱飞离月面之后与绕月轨道上的飞船会合。1969年7月28日,美国东部时间12时55分22秒,“阿波罗”11号完成人类首次登月后,安全降落在夏威夷西南的太平洋上。总统尼克松亲临打捞的“大黄蜂”号航空母舰,主持“阿波罗”11号3位宇航员返航的欢迎仪式。

“阿波罗”11号飞船和3位宇航英雄,在人类发展史上永久地刻下了自己的姓名。

哈勃太空望远镜

以著名天文学家哈勃命名的“哈勃”号太空望远镜,是迄今发射上天直径最大的望远镜,它总长12.8米,镜筒直径4.28米,主镜直径2.4米连外壳孔径为3米,全重11.5吨,是一座完整的“太空天文台”。哈勃太空望远镜可以独立完成许多天文研究工作。

第一,它能够单个地观测星群中的任一颗星;第二,它能研究和确定宇宙的大小和起源,以及宇宙的年龄、距离标度;第三,它能分析河外星系,确定行星部、星系间的距离;第四,它能对行星、黑洞、类星体和太阳系进行研究,并画出宇宙图和太阳系内各行星的气象图。

化学电源

早期发射的卫星多用化学电源,如锌汞电池、锌银电池、镉镍电池。锌汞电池放电电流小,工作电压不平稳。镉镍电池能输出较大的功率,但比能量略低。20世纪50~60年代的科学试验卫星、空间探测器和返回型卫星多采用锌银电池,它的放电电流和比能量都很大,是短期飞行航天器的主要电源。载人飞船和航天飞机多采用氢氧燃料电池,这种电源每组电池峰值功率高达12千瓦,无维护工作时间可达2500小时,并具有多次起动和停机功能。镉镍电池、镉银电池和镍氢电池常用作为太阳电池阵的蓄能器。

“和平”号空间站

1986年2月20日,前苏联发射新一代航天站“和平”号进入太空运行,这是前苏联的第三代航天站。它在设计制造上作了许多重大改进,技术更成熟,设施更完善,工作生活条件更好。它的最大特点是有6个对接口,可同时和6艘宇宙飞船或航天器对接,组成一个大型轨道联合体,成为未来空间城的雏形。从1987年2月6日发射的“联盟”4M2号飞船与“和平”号对接成功后,3月31日,“量子”号天体物理实验飞行器、4月23日,“进步”29号货运飞船先后都与“和平”号对接成功,形成了世界上第一次四位一体的轨道联合体。

在航天站上,宇航员们开展了多种多样的科学考察和实验工作,进行了地球资源勘察、天文观测、太空物理实验;还进行了太空植物栽培实验,从事了制造生产半导体材料和特种药物;考察了在太空长期飞行对人体的影响;还多次试验了舱外行走、太空安装作业,以及太空轨道转移等千百项科研活动。这些活动为人类进一步征服太空,在太空建立长期生活基地,以至为飞往火星等外星考察提供了极为宝贵的经验和数据资料。

“和平”号航天站进行了许多大型科学试验工作,这期间还于1986年5月5日至1986年6月25日进行了航天史上第一次“太空转移飞行”——在“和平”号联合体与“礼炮”7号联合体之间的穿梭飞行,进行了50多天的极其复杂而又十分顺利的空间站之间的往返飞渡。

“和平”号探空火箭

“和平”号探空火箭是中国研制的固体气象火箭。“和平2号”和“和平6号”气象火箭分别于1968年和1979年发射。“和平2号”气象火箭是两级无控制火箭,动力装置由两台不同直径(第一级255毫米、第二级205毫米)的固体火箭发动机组成。火箭全长6.65米,重330千克。发射角为80°时,飞行高度可达70~74千米,用于探测20~60千米高度的大气参数。“和平6号”气象火箭为单级无控制火箭,用两种探测箭头:综合型箭头用于探测20~60千米的风、大气温度、压力等参数,火箭全长2.52米,重60千克;落球型箭头用于探测30~80千米的大气密度等参数,火箭全长2.31米,重58千克,火箭的直径均为161.5毫米。

核电源

航天器所用的核电源有放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器和热离子发电器,它们都是利用原子核的突变(裂变或衰变)所释放的能量来发电的。这些能量以热的形式输出,由热电转换器转换成电能。这种核电源寿命长、工作可靠、对核辐射、强带电粒子场和微流星轰击等的承受能力较强,常用于行星际探测器和部分军用卫星。核电源价格昂贵且不安全。1978年和1982年,前苏联的“宇宙954号”和“宇宙1402号”卫星载入大气层后造成了放射性污染。美国、前苏联等国仍在继续研制千瓦和数百千瓦级的核电源,以满足功率消耗日益增长的需要。高效太阳电池、聚光太阳电池和反应堆核电源正在发展中。

核动力卫星

核动力卫星是使用核电源的人造地球卫星。核电源具有适应能力强,运行阻力小等特点,适用于某些军用卫星和行星探测器。但由于卫星坠毁时会对大气和地球造成污染,核电源的使用会受到安全上的限制。

卫星用的核电源有两类:放射性同位素温差发电器功率较小,为几十至几百瓦;核反应堆电源功率较大,可达数千瓦至数十千瓦。美国在1965年发射的一颗军用卫星中,用反应堆温差发电器作为电源,由于电源调节器出现故障仅工作43天。以钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器,曾用于“子午仪”号导航卫星、“林肯”号试验卫星和“雨云”号卫星;前苏联在1967~1982年共发射了24颗核动力卫星,都属于海洋监视卫星。在外行星探测中,由于空间探测器远离太阳,难以利用太阳电池发电,必须采用核电源。

航天器轨道控制

对航天器的质心施以外力,以改变其运动轨迹的技术,称为航天器轨道控制。实现航天器轨道控制的装置的组合称为航天器轨道控制系统。无摄动航天器的质心运动服从开普勒定律。但是航天器受入轨摄动影响和需要变轨或机动时,则必须控制航天器质心运动的速度向量,以满足航天任务对轨道的要求。控制航天器的速度一般使用下列控制力:反作用推力、气动力、太阳辐射压力、电磁力和其他非重力场的力以及行星引力。

航天器的轨道一般由主动飞行段和自由飞行段组成。主动飞行段是航天器变轨发动机的点火段,变轨发动机熄火后是自由飞行段。航天器在脱离运载火箭后便进入自由飞行段。如果要改变它的轨道,就要插入主动飞行段。这个飞行段的时间程序和姿态控制是两个关键问题。

航天器姿态控制

航天器姿态控制是获取并保持航天器在太空定向(即航天器相对于某个参考系的姿态)的技术。航天器姿态控制包括姿态稳定和姿态机动两个方面。前者是保持已有姿态的过程,后者是把航天器从一种姿态转变为另一种姿态的再定向过程。在实现姿态稳定之前,通常有一个姿态捕获过程。如在卫星刚入轨时需要建立初始姿态;某种偶然原因使卫星失去正常姿态时,还需要重新建立姿态。几乎所有的航天器都需要采用某种姿态控制方式。实现航天器姿态稳定和姿态机动的装置或系统称为航天器姿态控制系统。

航天器电源系统

航天器中用于产生、贮存和分配电能的各种装置,就是航天器电源系统。多数航天器工作时间较长,要求电源的容量较大,电源重量约占整个航天器重量的15%~25%。这些电源按能源不同分为:化学电源、太阳电池电源和核电源3类,其输出电流经过变换器、稳压器实现电压/电流变换、变频、稳压,实现对地电绝缘和电源母线保护,同时消除来自电源母线的瞬态变化和电噪声对用电设备的影响。配电器完成供电的分配。航天器电源系统的选择决定于用电系统的工作寿命、负载特性和负载要求(平均负载和峰值负载)、太阳辐照情况、工作环境、重量、体积和结构等。

航天器热控制

控制航天器内外的热交换过程,使其热平衡温度处于要求范围内的技术,又称航天器温度控制。航天器的热控制是以传热学和工程热力学的基本理论为基础的,是航天技术的重要组成部分。用于热控制的各种材料和设备组成航天器热控制系统。

航天器结构

航天器结构是指航天器各个受力和支承构件的总成。它的作用是安装、连接各种仪器设备和动力装置,满足它们所需要的环境要求,承受地面操作、发射、轨道飞行和返回地面时的外力,并保持航天器的完整性。对航天器结构的基本要求是重量小、可靠性高、成本低等,通常用结构质量比,即结构重量占航天器总重的比例来衡量航天器结构设计和制造的水平,这个比值越小表示水平越高。

航天器任务的多样性决定航天器结构形式的多样性。航天器结构一般分为卫星结构、空间探测器结构、载人飞船结构和航天飞机结构。早期近地轨道卫星大多为固定式结构。为了增加航天器的功能和扩大航天器的尺寸,现代卫星和空间探测器也采用一些可展开式结构。这种结构在发射时藏在运载火箭的有限容积内,到了空间展开成较大的结构。需要返回地面的航天器,特别是载人飞船,对结构又有新的要求,从而形成与再入防热、着陆、救生、生命保障等要求相适应的许多特殊结构形式。随着航天飞机的诞生,又出现了兼有飞机、火箭和航天器特性的新型结构。

划时代的飞行

1961年4月12日,世界上第一艘载人宇宙飞船——前苏联的“东方”号发射升空。

宇航员尤里·加加林这时躺在飞船的弹射座椅上,他正从报话机里描述人类从未见到过的情景:“我能够清楚地分辨出大陆、岛屿、河流、水库和大地的轮廓。我第一次亲眼见到了地球表面的形态。地平线呈现出一片异常美丽的景色,淡蓝色的晕圈环抱着地球,与黑色的天空交融在一起。天空中,群星灿烂、轮廓分明。但是,当我离开地球的黑夜一面时,地平线变成了一条鲜橙色的窄带,这条窄带接着变成了蓝色,复而又成了深黑色。”

加加林在离地球181千米的轨道上,绕地球飞行一圈,开创了载人航天的新纪元。

航天学

航天学是航天基本原理和指导航天工程实践的综合性技术科学,又称星际航行学。航天学是各种基础科学和技术科学应用于航天工程实践而发展起来的,是人类从事航天活动的理论基础。它的主要分支学科有:航天动力学、空气动力学、火箭结构分析、航天器结构分析、航天热物理学、火箭推进原理、燃烧学、航天材料学、火箭制造工艺学、航天器制造工艺学、飞行控制和导航理论、空间电子学、航天医学、航天系统工程学等。广义的航天学还包括航天技术。

航天飞机

航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器,它以火箭发动机为动力发射到太空,能在轨道上运行,且可以往返于地球表面和近地轨道之间,可部分重复使用的航天器。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱3大部分组成。固体燃料助推火箭共2枚,发射时它们与轨道器的3台主发动机同时点火,当航天飞机上升到50千米高空时,2枚助推火箭停止工作并与轨道器分离,回收后经过修理可重复使用20次。外储箱是个巨大壳体、内装供轨道器主发动机用的推进剂,在航天飞机进入地球轨道之前主发动机熄火,外储箱与轨道器分离,进入大气层烧毁,外储箱是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。

航天飞机的轨道器是载人的部分,有宽大的机舱,并根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个大的货舱,可容纳大型设备。轨道器中可乘载3名职业航天员(如指令长或机长、驾驶员、任务专家等)和4名其他乘员(非职业航天员)。其舱内大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后,轨道器下降返航,像一架滑翔机那样在预定跑道上水平着陆。轨道器可重复使用100次。

航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线(高度100千米的卡门线)而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器,由辅助的运载火箭发射脱离大气层,作为往返于地球与外层空间的交通工具,航天飞机结合了飞机与航天器的性质,像有翅膀的太空船,外形像飞机。航天飞机的翼在回到地球时提供空气煞车作用,以及在降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样,是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系,航天飞机的酬载比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。

航空导航的发展

20世纪20~30年代,无线电测向是航海与航空仅有的一种导航手段,而且一直沿用至今。不过,后来它已成为一种辅助手段。第二次世界大战期间(无线电导航技术发展迅速)出现了双曲线导航系统,雷达也开始在舰船和飞机上用作导航手段,如雷达信标、敌我识别器和询问应答式测距系统等。远程测向系统也是在这一时期出现的。飞机着陆开始使用雷达手段和仪表着陆系统。40年代后期,伏尔导航系统研制成功。

50年代出现塔康导航系统、地美依导航系统、多普勒导航雷达和罗兰C导航系统等。60年代出现了“子午仪”卫星导航系统,超远程奥米加导航系统。70年代微波着陆系统同步测距全球定位系统也都研制成功并陆续投入使用。80年代初期建成奥米加地面系统。同步测距全球定位系统也已投入了使用。

1992年,在瑞典的航空站试验了一种最新型的导航系统,借助从卫星来的信号,该系统能使飞机顺利地在跑道上着陆。美国参加了这一系统的研制工作。这些卫星归美国国防部管理,是收集和传输有关各种观测目标所在地点信息的全球卫星群的一部分。在瑞典的试验表明,该系统工作中的最大误差为3~4米。为了防止敌人捕获,从卫星来的信号以某种失真形式传输,这样,只有在离接收信号设施半径不超过100米的地方才能正常接收它们。新系统的主要目的是在每架飞机周围形成一个半径为150米的独特的“安全球”。只要“安全球”的边界遭破坏,自动警报信号装置即起动,“侵犯”立即清楚地显示在屏幕上。

航空客货运量增长

20世纪40年代之后,随着机票价格日益低廉,航空运输量急速增长。1937年,除前苏联外,世界各地航空公司的乘客总数约有200万。1947年增至2 100万。1957年达9000万。到1967年,每年进出纽约肯尼迪机场的乘客已达1100万人。到1979年,即客运班机服务开办60年后,全球每年销售的机票已达7.5亿张。从1958年起,乘飞机横越大西洋的人比乘船的多。从1950年至1975年,乘飞机横越大西洋的人数增加了40倍,而轮船乘客则减少了80%。甚至导致了豪华旅行的巨型远洋客轮从此停航。航空客、货运输也大量增长。目前,一架波音747F型飞机全年的运输量可与1939年全世界各航空公司客货运输量的总和相抵。

航天

航天指人造地球卫星、宇宙飞船等在地球附近空间或太阳系空间飞行。航天粗分为载人航天和不载人航天两大类。“航天”这个人类历史长河中的新事物应用了众多涉及基本概念的名词,它们又与“航空”有很大的差别。

航天飞机的飞行

航天飞机的发射和返回,一般都是在预定的程序内自动进行的,也可以由宇航员自行操纵。它的常规飞行程序大致有这样一些步骤:起飞航天飞机直立在发射台上,2台固体火箭助推器和3台液体火箭主发动机同时点火,使航天飞机垂直上升。助推火箭分离航天飞机上升到一定高度时,助推器燃料烧尽,上升到40多千米高度,约120秒左右后,自动熄火,并同航天飞机分离,主发动机继续工作,飞机持续上升。助推器在海上回收。航天飞机到达100多千米高度、每秒达7.8千米速度时,起飞后500秒左右,外贮箱推进剂燃尽,然后从航天飞机连接处脱落,陨落大气层烧毁。航天飞机入轨和进行轨道作业轨道器以时速28800千米飞行,依靠自身携带的各种小型轨道机动动力系统调整飞机到达预定轨道,并开始进行各种预定太空作业。返航启动小型轨道机动动力系统,脱离轨道,进入大气层,以25马赫速度,轨道器与航向成40°角下降。然后速度逐步下降到4.2马赫、1马赫,最后返回预定机场进行水平着陆。整个航天飞机在执行任务时,每90分钟左右绕地一周。这是目前的航天飞机的飞行程序。

航空航天

航空与航天是20世纪人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响的科学技术领域,也是人类文明高度发展的重要标志。航空指飞行器在地球大气层内的航行活动,航天指飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动。人类在征服大自然的漫长岁月中,早就产生了翱翔天空、遨游宇宙的愿望。在生产力和科学技术水平都很低下的时代,这种愿望只能停留在幻想的阶段。虽然人类很早就做过种种飞行的探索和尝试,但实现这一愿望还是从18世纪的热空气气球升空开始的。自从20世纪初第一架带动力的、可操纵的飞机完成了短暂的飞行之后,人类在大气层中飞行的古老梦想才真正成为现实。经过许多杰出人物的艰苦努力,航空科学技术得到迅速发展,飞机性能不断提高。人类逐渐取得了在大气层内活动的自由,也增强了飞出大气层的信心。到了50年代中期,在火箭、电子、自动控制等科学技术有了显著进展的基础上,第一颗人造地球卫星发射成功,开创了人类航天新纪元,广阔无垠的宇宙空间开始成为人类活动的新疆域。

航天站

航天站是可供多名宇航员巡防、长期工作和居住的一种载人航天器,又称空间站或轨道站。1971年4月19日,前苏联发射了世界上第一个航天站“礼炮1号”,主要目的是对地面进行长期的侦察和监视,对部队进行指挥、控制和通信联络,对航天器进行维修和检查,对新的武器进行试验,以及作为天基战略武器的平台等。此外,还可进行资源勘探、天气预报和材料加工等。到1982年4月19日,前苏联已发射到“礼炮9号”,航天员在航天站上最长的飞行时间已达237天,并创造了女航天员2次舱外行走的记录。1986年2月20日,前苏联又把“和平”号航天站发射上天,它是苏第三代航天站,长约14.7米,重18.9吨,可乘坐6~12人,甚至20人。“和平”号处于近圆轨道,近地点324千米,远地点352千米,倾角51.6",周期91.6分钟。

航天器进入技术

使航天器按预定要求进入行星大气层并在行星表面软着陆的技术,就是航天器进入技术。按航天器所要到达的目标星,分别有金星进入、火星进入和地球进入等,地球进入又称再入。有人把在月球上或其他无大气行星上的着陆技术也归入进入技术。进入技术是综合性技术,包括离轨技术、减速技术、防热技术和着陆控制技术。

航天推进系统

航天推进系统是依照火箭推进原理,通过各种精密技术及元、器件制造出来的。下面介绍两种航天推进系统:

(1)大推力发动机:这类发动机产生的反作用加速度一般大于重力加速度。主要用途是使运载工具起飞、升高,加速至所需要的宇宙速度。这种推进系统,工作持续的时间短(几分钟),有的运载火箭发射时,采用助推器加速,也需要大推力发动机,其工作时间更短。

(2)小推力发动机:这类发动机产生的反作用加速度一般小于重力加速度。主要用途是用作航天器在空间的轨道变换、轨道校正、姿态稳定和控制、在月球和行星表面的着陆和起飞、重返大气层和降落,以及克服失重(例如,使空间站旋转)等。这类发动机又称为空间发动机,多级火箭上面级以及级间分离用的发动机,也属于空间发动机之列。

航天器返回技术

使航天器脱离原来的运行轨道进入地球大气层并在地面安全着陆的技术,称为航天器返回技术。返回型航天器在空间完成预定的飞行任务后,需将航天员、胶片、生物试样、月球或行星土壤样品等送回地面。返回是返回型航天器整个飞行任务的最后阶段,也是整个飞行任务成败的最终标志。航天器的返回是一个减速、下降的过程,即航天器耗散动能和位能的过程。航天器返回技术的实质就是对航天器所具有的巨大能量──动能和位能的处置。

回收太空试验室

美国的太空实验室总共进行了57个项目的科学实验,在太空期暴露期间收集了大量的科学信息。它是个科学试验室,重11吨,长9米,直径4米,它已经绕地球轨道运行了将近6年。1990年1月9日,115吨重的航天飞机“哥伦比亚”号载着5名宇航员,于格林尼治时间12点35分升空,开始了航天飞机有史以来第二次为时最长的飞行。这次飞行是美国1990年进行的10次飞行的第一次,宇航员们在太空期间把一颗海军通讯卫星施放到轨道上,并回收了太空实验室。

宇航员在太空抓住这个卫星,操纵航天飞机上15米长的机械臂把它装入了货舱。女宇航员邦尼·邓巴和马莎·艾文斯把1250万颗经过辐射的西红柿籽从太空取回来。同时还在失重的情况下取出了到处游动的胡萝卜籽、筷子芥籽和咸水虾卵,等等。美国航空航天局同一家种子公司合作,把从太空取回的西红柿籽分成10万个小包,寄给大中小学的学生,让他们比较经过宇宙辐射的种子和没有经过宇宙辐射的种子的发芽成长情况。宇航员还进行了诸如收集微粒陨石或宇宙尘埃的微粒子以及星际气体的活动,并做了生物系统受辐射的影响、环境保护等方面的科学实验。

火星

火星在太阳系九大行星中,按离太阳由近及远的次序为第四颗。火星是地球的近邻,它在地球轨道之外,肉眼看去,它呈火红色,我国古代称它为荧惑。火星的亮度随离地球距离的变化而变化。

火星的赤道半径是3332千米,只有地球半径的一半;它的体积只有地球的1/7,质量为地球的1/9,表面重力加速度为地球的2/5。在火星上,以每秒5千米的速度抛出的物体就能脱离火星。由于火星上物体的脱离速度小,火星难以束缚住许多大气分子,因而火星大气非常稀薄。火星大气的主要成分是二氧化碳,约占95%,其余是氮、氩、一氧化碳、氧、臭氧和氢,水汽的数量很少,平均约为大气总量的0.01%。表面大气压为7.5百帕,相当于地球上30~40千米高处的大气压。

火星上受到的太阳辐射只有地球上受到的40%,因而火星的表面温度比地球要低30℃以上,昼夜温差超过100℃。在火星赤道附近,中午的温度也只升到20℃左右,晚上又下降到-50℃以下;在两极地区的夏季气温只有-70℃,冬季可下降到-139℃。火星的南北两极都有自色的极冠,其大小随着季节不同而变化。当北半球是冬天时,北极冠增大;此时南半球是夏天,南极冠减少。当北半球到了夏天,北极冠的面积也随之缩减,和地球上的冰雪在夏季溶化的情景一样。

火星随季节变化的极冠既有水冰,又有干冰(固体二氧化碳)。北极冠大部分由水冰构成,南极冠则是由冻结了的二氧化碳构成。据估计,极冠中大约保存有大气中20%的二氧化碳,而保存的水则比大气中的要多得多。极冠中的水冰,如果全部溶化并均匀分布在火星表面,就会形成一个10米厚的水层。

火星表面不存在液态水,但探测到数千条干涸的河床,最长的达1500千米,宽约60千米。主要的大河床分布在赤道地区,是由比熔岩流更少粘带性的液体造成的,说明火星从前曾有过水。美国的“海盗号”探测器选择了生命存在可能性最大的地方着陆,对采取的土样进行实验和分析,结果表明火星表面上存在生命的可能性极其微小。

火星大气中常有一种形状像黄云的尘暴。局部的尘暴经常出现,大的尘暴在地球上用望远镜可观测到,特别大的尘暴(如1971年的尘暴)能笼罩火星全球,并持续数月之久。尘暴是由火星低层大气中卷着尘粒的大风构成的。据估计,每次大尘暴覆盖在火星南半球的尘埃达108~1010吨之多。

火星是一个冷酷的、没有生命的世界。其内部构造与地球相似,有核、幔和壳。核中含有硫,几乎全部的铁都成了硫化铁。核的半径约1300~2000千米。外壳由大量硅和铝及少量镁等所形成的较轻的岩石组成,厚约50千米。

环绕火星的有两颗卫星,分别是“火卫一”和“火卫二”。它们几乎都在火星的赤道平面上运行。

彗星探测器

彗星探测器是用于研究彗星的空间探测器。探测彗星的本质及其组成成分可以了解太阳风的物理性质和化学成分。彗星探测器上装有摄像机、中子分析仪、离子质量分析仪、等离子体观测仪和测光仪等探测设备,用以探测彗尾中的等离子体密度、温度和重离子特性等。彗星探测器装有变轨发动机,用以改变探测器的轨道,以便拦截彗尾,达到直接探测彗尾的目的。美国的“国际日地探险者”3号分别在1985年和1986年探测贾可比尼彗星和哈雷彗星。前苏联的“金星-哈雷彗星”号探测器、欧洲空间局的“吉奥多”号探测器和日本的“行星”A号探测器都是彗星探测器,按设计分别在距哈雷彗星10000千米、3000千米,甚至200千米处掠过。

火箭向东发射

航天器的运载火箭差不多都是向东发射,这是因为地球是在围绕太阳公转的同时,还在自西向东自转。在赤道上速度最快,约为465米/秒,纬度越高,速度越小,到了两极,速度就等于零了。地球上的一切物体实际上在地球的自转过程中都获得一定的转动惯量,都有个向东的惯性力,运载火箭飞离地球,为了发挥地球自转所给予它的向东的惯力,提高飞行速度,所以运载火箭总是自西向东方向发射,顺着地球自转方向运行,这称为“顺行轨道”。其倾角大于零度而小于90度。如果向西发射,不但不能利用地球自转速度,反而要额外付出能量去抵消这部分惯性力,从而必须付出更大的推力。凡卫星自东向西逆着地球自动方向运行的,称为“逆行轨道”,其倾角大于90度而小于180度。

“火星”号探测器

1963年6月工资19日,前苏联发射了“火星”,号控测器。“火星”1号重863.5千克,探测器直径1.1米,高3.3米,装有2块太阳能电池板和折叠式抛物面天线。探测器上装有拍摄火星表面照片并把照片传回地面的装置,还装有考察火星上有机物、磁场、辐射带等的观测仪器。它升空4个月后,于飞向火星途中,在距地球1亿多千米处与地面的通信中断,没有完成飞近火星考察的任务。

1971年5月19日和28日,前苏联成功发射了“火星”2号和3号探测器,半年后它们相继进入环绕火星的轨道,成为火星的第一批人造卫星。“火星”3号总重4650千克,其中着陆舱重816千克。它在同年12月2日进入火星轨道后,环绕火星运行12.5天,然后在火星表面软着陆,6分钟后就开始向地球发出电视信号,因火星上强烈尘暴的影响,电视信号仅连续发送了20秒钟。这是人类第一个到达火星的探测器。

1973年7月21日升空的“火星”4号,于1974年7月26日上天的“火星”5号,于1974年2月12日进入火星轨道,向地面发回火星表面照片,但很快停止工作。1973年8月5日“火星”6号出发,到1974年3月12日在火星表面着陆,但着陆1秒钟后与地面通信中断。1973年8月9日“火星”7号启程,于1974年3月9日从距火星1300千米处掠过,降落装置发生故障,探测器去向不明。由于“火星”号探测连连受挫,前苏联暂时中断了这项计划。

“火星观察者”号探测器

1992年9月25日,美国用“大力神”3型火箭成功发射一个“火星观察者”号探测器。它重2.5吨,携带7部仪器,预计11个月飞行7.2亿千米后,到达距火星表面378千米的近极轨道,对火星进行长达687天的观测考察,绘制整个火星表面图,预告火星天候,测量火星各种数据,进一步揭示火星上有无处于原始阶段的生命现象,为未来人类移居火星探寻道路。但是1993年8月21日,火星号探测器突然与地面失去联系,不再发回信息。这次探测令人失望地夭折了。

根据30多年来人类对火星的探测,科学家已基本肯定火星是一个没有高级生命的世界,流传甚广的“火星人”是根本不存在的。但是火星上有没有与地球不同的其他形式的生命,或者曾经存在过有智慧的高级生物,则还是一个深奥的难解之题。解开这个难题还需人类不懈的努力。

火星着陆

火星大气层的密度约为地球大气层密度的百分之一,航天器利用这样稀薄的大气虽能减速,但必须配备巨大的降落伞。苏联“火星”号探测器和美国“海盗”号探测器的软着陆过程略有不同。

“火星”号探测器的轨道舱与着陆舱分离时,轨道舱受制动进入绕火星轨道运行,而由防热罩保护的着陆舱点燃离轨发动机下降,进入稀薄的火星大气,随后利用制动火箭展开减速伞,拉出大面积主伞,并抛掉防热罩。稳定下降至一定高度,点燃缓冲火箭使主伞脱开,着陆舱进一步减速,触及火星表面时由缓冲装置吸收掉冲击载荷,实现软着陆。

“海盗”号探测器的着陆过程是着陆舱与轨道上的轨道舱分离后,调整方向,点燃8个肼燃料单组元发动机使着陆舱离开运行轨道,下降过程中随时将信息数据发向轨道舱转回地球。着陆舱约在244千米高度进入火星大气,此时下降速度为250米/秒。随后抛掉防热罩,在约5.7千米高度张开直径为16.2米的大降落伞,使着陆舱稳定下降并迅速减速,到达1.4千米高度时抛掉降落伞,点燃缓冲火箭,使下降速度由64.7米/秒减至2.67米/秒,着陆腿触及火星表面,缓冲器吸收最后的冲击载荷,同时着陆敏感器随即关闭缓冲火箭发动机,实现软着陆。

“横厂”2号机

1931年日本制成了“横厂”2号机。“横厂”2号机,净重520~570千克,翼展8米,机长6.69米;装一台五缸气冷活塞式发动机,功率为96千瓦;最大飞行速度每小时168千米,续航时间4.4小时,可见这是一种很小的飞机。

“海盗”号探测器

美国于1975年8月20日和9月9日发射了两个“海盗”号探测器,用于探索火星上有无生物。这两个“海盗”号探测器由轨道飞行器和登陆舱组成,长5.08米,重3530千克,其中轨道飞行器重2330千克,登陆舱重1200千克,用三脚支撑,装有生物化学实验箱,测量挖掘设备,两台电视摄像机,机械手的电源。海盗1号和2号分别于7月20日和9月3日在火星表面软着陆成功,着陆40分钟后就将第一张火星彩照发回地球。它们分别在火星上工作了6年和3年,对火星进行了考察和拍照,共发回5万多辐火星照片,分辨率高达200米。特别是4次探测有无生命存在的实验,结果没有发现任何高级生命的痕迹。

海洋水色卫星

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,有效载荷通常选用灵敏度高、信噪比高、光谱分辨率高、波段多、带宽窄的海洋水色扫描仪。要求空间分辨率在250~1000米,地面覆盖周期要求2~3天。发展海洋水色系列卫星的目的是:掌握中国近海海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量,了解我国重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律,监测我国近海海面溢油油漠、赤潮富营养、电场循环水排海热污染、海冰冰情、浅海地形等。

海洋动力环境卫星

海洋动力环境卫星是对海面风场、海面高度、浪场、流场以及温度场等协动力环境要素探测的卫星,有效载荷通常是微波散射计、微波辐射计、雷达高度计等,并具有多种模式和多种分辨率。发展海洋动力环境系列卫星的主要目的是:利用微波散射计监控全球海洋表面风场,得到全球海洋上的风矢量场和表面风应力数据,利用雷达高度计提供全球海洋地形数据,得到全球高分辨率的大洋环流、海洋大地水准面、重力场和极地冰盖的变异。海洋动力环境卫星所获取的海面动力和海底拓扑资料,具有明显的军事价值,美国把这类卫星资料置于五角大楼控制下,尤其是实时高精度资料控制严格,绝不向别国提供。

海洋环境综合卫星

海洋环境综合卫星是对全球与近海(包括海岸带)的海洋动态环境和水色环境各种信息的综合遥感监测,有效载荷包括可见光、红外,主动、被动遥感器,如多光谱成像仪、合成孔径雷达、微波散射计、辐射计、高度计等。

海事卫星组织

海事卫星组织原是一个提供全球范围卫星移动通信的政府间合作机构,即国际移动卫星组织,国内习惯简称为海事卫星。海事卫星组织现已发展为世界上唯一能为海、陆、空各行业用户提供全球化、全天候、全方位公众通信和遇险安全通信服务的机构。海事卫星通信系统主要由同步通信卫星、移动终端(包括海用、陆用和空用终端)、海岸地球站以及协调控制站等构成。海事卫星系统在海事上的应用为直拨电话、电传、传真、电子邮件、数据连接、船队管理、船队安全网和紧急状态示位标。海事卫星系统还为海事遇险救助和陆地较大自然灾害,提供免费应急通信服务。海事卫星有多种不同的移动卫星通信系统,通过一系列终端向用户提供不同的服务。海事卫星是集全球海上常规通讯、遇险与安全通讯、特殊与战备通讯于一体的实用性高科技产物。

红外天文卫星

观测红外辐射天体的天文卫星。这类天文卫星的主要任务是用红外望远镜对宇宙空间的红外辐射源包括太阳系天体、恒星、电离氢区、分子云、行星状星云、银核、星系、类星体等进行普查,并在普查基础上绘制红外天体图和对选定的天区和红外辐射源进行专门的观测。红外天文卫星一般选用近圆形太阳同步轨道,卫星上最主要的专用观测仪器是大型红外望远镜,此外还配备有电子计算机、磁带记录器、遥测遥控设备和向地球发回观测数据的通信天线和转发器。

1983年1月25日荷兰、美国和英国合作,发射了世界上第一颗红外天文卫星(IRAS)。卫星重1076千克,取900千米近圆形太阳同步轨道,倾角约99°,周期103分钟。卫星装有一台重810千克的用液氦制冷的大型红外望远镜,焦距为5.5米,初级反射镜直径60厘米,焦面上共有62个红外探测器。卫星还装有低分辨率红外分光计、短波和长波光度计等。它于1983年11月10日因液氦制冷剂消耗殆尽而停止工作。10个月的观测结果发现:

(1)在火星和木星轨道之间有3个都绕太阳旋转的尘埃粒子环,它们可能是小行星之间相互碰撞或与彗星碰撞所形成的碎片;

(2)在行星际空间有巨大的飘游的尘埃云;

(3)第一次通过卫星发现5颗新彗星,并借助卫星观测估计出它们的轨道;

(4)在宇宙空间许多地方正在形成新恒星;

(5)数十万个以上新的红外辐射源。这些发现增进了人们对宇宙的认识并推动了红外天文学的发展。

红外探测隐身

RAH-66“科曼奇”是一种最“冷”的直升机,它把红外抑制技术综合运用到机体中,使排气温度明显降低,从而保护直升机不受热寻导弹的攻击。

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