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第8章 G

GPS全球定位系统

GPS的身上载有GPS全球定位系统的接收终端机构,它充分利用定位信号获得准确方向。“斯拉姆”是采用GPS技术的第一种战术导弹。

1991年1月16日,美海军由A6型舰载攻击机携带两枚“斯拉姆”导弹飞向伊拉克的一座发电站,首先发射一枚命中发电站正面护墙,炸开一个大洞,随后一枚接踵而至,非常精确地穿洞而入,在发电站内部爆炸,彻底摧毁了这座电站。

轨道太阳观测台

美国发射的观测太阳的卫星系列,英文缩写为OSO。自1962年发射OSO-1以来,至1975年6月已发射到OSO-X。OSO系列的主要任务是通过观测太阳的紫外线﹑X射线和γ射线,系统而连续地研究太阳的结构﹑动力学过程﹑化学成分以及太阳活动的长期变化和快速变化。卫星由九边形的轮鼓和半圆形的帆形物构成。轮部以每分钟30转垂直于太阳方向稳定自旋,帆部指向太阳。科学仪器分别置于轮部和帆部。OSO系列的轨道倾角约33°左右,高度约550千米,轨道为圆形。

OSO系列持续观测了整个太阳活动周,技术不断改进,获得了大量的X射线﹑γ射线观测数据和远紫外线宽带测量和谱线强度测量资料,OSO-2取得了氢Lα谱线﹑电离钙的H和K线的太阳单色像。OSO-4﹑OSO-5﹑OSO-6取得284~1400埃范围的太阳光谱和宁静日冕﹑活动区﹑耀斑的X光谱,以及大量远紫外线太阳单色像。卫星的定向和姿态控制精度愈来愈高,OSO-4﹑OSO-5分辨角约为1,OSO-6分辨角为35,OSO-7分辨角达20。OSO-6能在8分钟内绘制整个太阳单色像或每30秒钟绘出一幅选定区域的7575的局部太阳像,OSO观测为研究太阳结构及其动力学提供了丰富的新资料。

轨道天文台

美国发射的在紫外线、X射线和γ射线波段(侧重于紫外波段)范围内探索宇宙的卫星系列,英文缩写是OAO。卫星重2吨多,长约3米,宽约2米;轨道倾角35°,高度750千米,形状近圆形,周期100分钟。

这个系列的第一颗OAO-1于1966年4月8日发射,由于电源失灵,发射后两天停止工作,未取得任何资料。

OAO-2于1968年12月7日发射,携有4架口径32厘米的望远镜,在1000~3000埃间的4个紫外光谱区(有效波长在2600、2300、1500和1 400埃附近)用紫外电视光度计对热主序星作紫外光度观测;携有1架口径41厘米的反射镜,配上900~3000埃的宽带光度计,用来研究弥漫星云的紫外线辐射和星际物质吸收;携有4架口径20厘米的望远镜组用作恒星光度测量;2台恒星紫外物端光栅分光计,用来研究1 100~4000埃区域的光谱细节。

OAO-3于1972年8月21日发射。为了纪念伟大的天文学家哥白尼500周年诞辰,被命名为哥白尼卫星。它携带1架直径81厘米、f/20的卡塞格林望远镜和光栅光电分光计,研究热星的紫外光谱;还携带3架小X射线望远镜研究3~9埃、8~18埃和44~60埃3个X射线波段的星际吸收和X射线源。

轨道地球物理台

美国发射的综合性空间观测台系列。它的科学测量内容包括太阳和银河系的宇宙线﹑宇宙线中的不同粒子成分﹑γ射线能谱﹑行星际等离子体﹑辐射带粒子﹑地球磁层和行星际磁场﹑高层大气成分﹑射电天体﹑Lα线在地冕中的散射﹑地面反照率﹑地球附近的行星际尘埃密度等。每颗卫星完成20项以上的实验。OGO系列最初采用自旋稳定系统,自转轴对向地面,后来发展到由水平扫描器﹑太阳敏感器﹑气体喷嘴系统和电驱动飞轮组合成的三轴稳定姿态控制系统。从1964年到1969年,共发射了6颗OGO卫星。

高能天文台

美国发射的大型轨道天文台系列。它的任务是对天体的X射线﹑γ射线和宇宙线进行高灵敏度和高分辨率的探测和研究,重点是研究X射线天文学。这个卫星系列原计划研制4颗,每颗卫星重约9500千克。后来改为3颗,卫星的重量和体积也都缩小了,但仍不失为20世纪70年代最大的轨道天文台系列。第1颗主要是进行X射线巡天探测,第2颗是详细研究有特殊兴趣的X射线源,第3颗测量γ射线和宇宙射线。

第1颗高能天文台(HEAO-1)卫星于1977年8月12日由美国肯尼迪空间中心发射,初始轨道的远地点和近地点分别为447和428千米,倾角22.76度,周期93.16分钟,卫星重量3 175千克。A-1大型X射线巡天实验,主要目的是测绘0.15~20千电子伏能段的X射线源天图,并测定其能谱﹑强度和时间变化;实验仪器由7个X射线正比计数器﹑1个气体系统和2个星体方位装置组成。

A-2宇宙X射线实验,主要目的是测量0.2~60千电子伏能段弥漫X射线的辐射与吸收;实验仪器由6个正比计数器和1个气体系统组成。

A-3扫描调制准直器实验,目的是精确测定1~15千电子伏范围内的选定的X射线源的位置、大小和结构;实验仪器由两台配有正比计数器的扫描调制准直器﹑方位传感器等组成。

A-4硬X射线和低能γ射线实验,目的是研究能量范围为10千电子伏~10兆电子伏的X射线和γ射线源的位置﹑强度﹑能谱和时间变化等特性﹔实验的仪器由迭层闪烁计数器﹑粒子监测器等组成。

国际通信卫星

国际通信卫星组织经营的商用通信卫星系列。这个组织到1984年已拥有109个成员国。1965年4月6日,美国成功地发射了世界上第一颗半实用、半试验的静止卫星——国际通信卫星1号,正式为北美和欧洲之间提供通信业务,它是通信卫星进入实用阶段的标志。卫星既可由运载火箭发射,也可由航天飞机发射。它有一个灵活的公用舱,能适应通信有效载荷的变化。卫星还广泛应用了石墨纤维增强塑料,借以减轻重量。

国际通信卫星V号

现代世界上容量最大的国际商用通信卫星。整个卫星采用模块式结构,由天线舱、通信舱和辅助舱3部分组成。天线舱是个结构塔架,上面装有4个展开式抛物面反射器、2个馈源阵组件、2个覆球波束喇叭、5个遥测、指令和信标天线以及3个地球敏感器。通信舱装有15台接收机、43个行波管放大器、输入多路调制器、输出多路调制器和140多个微波开关等通信分系统组件。大功率行波管装在卫星南北两侧板上,使热量辐射到舱外空间。卫星的辅助功能器件,如动量飞轮、推进剂箱、管路和推力器均装于辅助舱内。在中央套筒内装远地点发动机。姿态控制的电子设备、传感器以及电源、遥测和指令分系统则装在中央安装板和南北短侧板上。卫星采用被动式温控,关键部件如远地点发动机和推力器等装有电加热器。在卫星进入地球同步轨道后,抛物面反射器展开,南北两侧各伸出一个长7米、宽1.7米的太阳电池翼,并自动跟踪对准太阳,为卫星的仪器设备提供电能。

国际通信卫星V号系列共有9颗卫星,截至1984年3月已发射了8颗。前6颗均由“宇宙神—半人马座”号火箭发射,后2颗由阿里安号运载火箭发射。其中3颗卫星上还装有1.6/1.5吉赫频段的专供海上船舶通信用的海事通信转发器,并采用重量轻、效率高的新型镍氢蓄电池代替镉镍蓄电池。

国际日地探险者卫星

美国与欧洲空间局合作研制的观测日地关系的天文卫星系列。这个系列的卫星从1977年10月到1978年8月共发射3颗。它们的主要任务是执行1976—1979年国际磁层研究(IMS)计划,在地球磁层的最边沿调查日地关系、研究太阳风与磁层交界面的激波和详细结构,探测接近一个天文单位处行星际区域的宇宙线和太阳耀斑。

国际日地探险者1号和2号是同时发射的,后者由前者弹射出来,成为“母女”卫星。卫星轨道的近地点约280千米,远地点约14万千米,倾角28.7°,周期约57.5小时。1号和3号由美国制造,为16边棱柱体,重量分别为340千克和470千克。2号由欧洲空间局制造,为圆柱体,重166千克,卫星以19.8转/分自旋稳定。3号是第一个环绕空间日地系统中的一个拉格朗日平动点(离地球约150万千米处)运行的卫星,也就是它既不环绕地球又不环绕太阳或月球运行,平动点处太阳引力恰好与“月—地”系统的引力平衡。

3号是一颗早期预报太阳活动的卫星,它比绕地轨道的1号和2号要早一个小时探测到太阳风的传播。它还能提供银河宇宙射线源和γ射线爆发的数据。3号于1983年被改名为国际彗星探险者卫星(ICE),任务为1985年9月与“贾可比尼—津纳”彗星会合,探测彗尾中的等离子体密度、流动速度、温度和重离子特性等数据。因此,它必须飞越月球并借助月球引力场提高运行速度。在与上述彗星会合后还将飞往哈雷彗星,测量太阳风对哈雷彗星的影响等数据。

“国际宇宙”号卫星

“国际宇宙”号卫星根据“国际宇宙”计划用前苏联运载火箭发射的科学卫星系列。这些卫星由东欧各国研制探测仪器,前苏联提供卫星保障系统。用于研究太阳、地球大气和行星际空间发生的物理现象,1969—1981年共发射22颗。

过载

作用在飞机上的气动力和发动机推力的合力与飞机重力之比称为飞机的过载。飞机所能承受过载的大小是衡量飞机机动性的重要参数。过载越大,飞机的受力越大,为保证飞机的安全,飞机的过载不能过大。一般飞机的G力很少超过5G,但战机往往要做G力达9G的急转弯去逃避敌人的攻击。然而,9G对飞机也是极限了,不过不是机体承受不了,而是飞行员承受不了。飞行员在机动飞行中会因为过载承受超重和失重。飞行员所能承受的最大过载一般不能超过8。

高速光度计

高速光度计可在可见光波段和紫外波段范围内,对天体作精确测量,既可确定恒星目标的光度标准,又可进一步识别过去已观测到的天体情况。

高枕无忧的宇航员

人在太空,由于失重的缘故,站着睡和躺着睡是一样的,而且也没有上下之分。一张双层床可以睡4个人。最上面睡1人,第2个人却睡在上铺的反面,和下铺上的第3个人面对面,第4个人呢?站在床的侧边睡,各得其所,互不干扰。

宇航员每人有一个睡袋,“睡袋床”上都装有台灯、通讯装置、电扇、隔音毛毯和特别床单,外还有枕头。在空间睡觉,本来有没有枕头和软垫子都一样,只不过多年的习惯用起来感觉可以自然些。

睡觉前,宇航员跟在家里一样,也把衣服脱掉,只不过要放到专设的小柜子里,免得到处飞舞。脚上的靴子不能脱,因为失重状态阻碍血流正常流向脚跟,脚跟容易被冻坏。然后,爬进睡袋,把长拉链从腿部拉到胸前。再用皮带系住腰部,戴上遮眼罩和隔音帽。最后调好空气,关上灯。为了避免手臂悬在空中,还得把手插在腰部的皮带里。睡袋的头部虽然固定在舱壁上了,人的脑袋却无法固定,睡觉时仍晃来晃去。不过,宇航员们仍能高枕无忧,安然入睡。

“哥伦比亚”号航天飞机

“哥伦比亚”号航天飞机是美国国家航空暨太空总署甘乃迪太空中心旗下拥有的太空梭之一。“哥伦比亚”号是美国的太空梭机队中第一架正式服役的,它在1981年4月12日首次执行代号STS-1的任务,正式开启了NASA的太空运输系统计划之序章。不幸的是,“哥伦比亚”号在2003年2月1日,在代号STS-107的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系,并且在不久后被发现在德克萨斯州上空爆炸解体,机上7名太空人全数罹难。

“哥伦布”号计划

欧空局联合11个国家,正在执行一项研制“赫尔梅斯”号航天飞机和“哥伦布”号空间站的计划。“哥伦布”号空间站由增压舱、极轨平台、服务舱和尤里卡平台组成。增压舱是空间站主体,为航天员工作和生活的场所;极轨平台用于对地观测;服务舱载有动力、温控、通信和其他保障系统;尤里卡平台是航天员从事空间科学实验的地方。“赫尔梅斯”号小型航天飞机实际上也是空间站系统的一个组成部分。

跟踪

由于运载火箭控制系统不可能绝对精确,航天器也就不可能一点没有偏离地进入预定的轨道。因而,航天器进入轨道以后,地面就要测出它的实际飞行轨道。另外,在干扰力的作用下,航天器轨道会逐渐发生变动,地面也需要随时知道它的变动情况。测定航天器轨道参数的任务由跟踪设备来完成。目前常用的跟踪方法有无线电跟踪和光学跟踪两种。用光学方法跟踪测轨要受到天气条件的限制。使用无线电电测轨法,只要频率、功率等选择适当,航天器飞经地面站上空,就可以对它测轨。由于使用无线电电测轨法所受的限制条件较少,故而该测轨法是目前航天器测轨的主要手段。现在,使用全球定位系统(GPS)能顺利地对航天器进行跟踪及测轨。

跟踪和数据中继卫星

跟踪和数据中继卫星是转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪、遥控信息和转发航天器发回地面的数据的通信卫星。1983年4月,美国从“挑战者”号航天飞机上发射了第一颗跟踪和数据中继卫星,它也是现代最大的通信卫星。跟踪和数据中继卫星相当于把地面上的测控站升高到了地球静止卫星轨道高度,一颗卫星就能观测到大部分在近地空域内飞行的航天器,两颗卫星组网就能基本上覆盖整个中、低轨道的空域。因此由2颗卫星和1个测控站所组成的跟踪和数据中继卫星系统,可以取代配置在世界各地由许多测控站构成的航天测控网。跟踪和数据中继卫星的主要用途有:跟踪、测定中、低轨道卫星;为对地观测卫星实时转发遥感、遥测数据;承担航天飞机和载人飞船的通信和数据传输中继业务和满足军事特殊需要等。

广播卫星

不必经过地面站转播,可直接向用户转播电视和声音广播的应用卫星就属于广播卫星。转播的原理和方法与在对地静止轨道上的通信卫星相似,但其转发器数目少、输出功率大,天线定向精度高,覆盖面积很大,故在边远地区、小岛或山区的用户都能直接收到转播的节目。

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