打開電視，馬上可以看到各地“衛(wèi)視”精彩的節(jié)目；拿起小小的手機(jī)，立刻可以與遠(yuǎn)方的親人通話；通過衛(wèi)星云圖，人們可知三天內(nèi)氣候變化情況……這些，都有太空人造衛(wèi)星的功勞啊!

人類飛向太空50周年

地球上空出現(xiàn)的各式各樣的航天器，已成為一道新的亮麗風(fēng)景線。什么叫航天器呢?它是人類為達(dá)到某種用途發(fā)射到地球大氣層外的人造天體。每個(gè)航天器都承擔(dān)著不同的科研或工程任務(wù)。

今年是人類飛向太空50周年紀(jì)念，第一個(gè)航天器是1957年10月4日蘇聯(lián)發(fā)射的“人造衛(wèi)星”1號(hào)。接著有許多蘇聯(lián)和美國的航天器發(fā)射。不到4年時(shí)間，即1961年4月12日第一艘載人的航天器“東方”1號(hào)載著蘇聯(lián)航天員加加林進(jìn)入軌道。此后數(shù)年內(nèi)許多載人和不載人的航天器被送入太空，發(fā)射國家除美蘇外，還有加拿大、法國、澳大利亞、聯(lián)邦德國、日本、中國、印度等國。至今全世界各國共發(fā)射人造衛(wèi)星、載人航天器、深空探測器共6000個(gè)左右，再加上形形色色的太空垃圾，天空真是很擁擠?！?/p>

我們知道，航天器分載人和無人兩種。載人航天器目前有三類：即載人飛船、航天飛機(jī)和太空航天站；無人航天器占絕大部分。而人造衛(wèi)星又是無人航天器中最龐大的家族，它的數(shù)量居然占到航天器總數(shù)的90％，還有少數(shù)的太空探測器，像奔向火星的“勇氣”號(hào)和奔向土星的“卡西尼”號(hào)探測器等等。

小型——大型——小型

實(shí)際上，在人類進(jìn)入太空初期，所發(fā)射的都是小型衛(wèi)星，蘇聯(lián)發(fā)射的世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，是一只用鋁合金做成的圓球，直徑58厘米，重量83．5千克，第二年美國發(fā)射的圓柱體衛(wèi)星重量僅有8．3千克。但隨著運(yùn)載能力的提高和技術(shù)的進(jìn)步，衛(wèi)星的體積變得越來越大，設(shè)備越來越復(fù)雜，功能也越來越強(qiáng)大。因此導(dǎo)致衛(wèi)星價(jià)格非常昂貴，設(shè)計(jì)和制造的周期大大延長，使空間技術(shù)局限掌握在少數(shù)國家中。

現(xiàn)代航天器的設(shè)計(jì)異常復(fù)雜，尤其是載人航天器。它包含幾百萬個(gè)部件，要求高度微型化但可靠率要達(dá)到99．9999％以上。航天器還需要電源來帶動(dòng)所攜帶的各種設(shè)備。不載人的航天器大多采用太陽電池板和相連的蓄電池。在載人航天器上，通常用燃料電池，有時(shí)則為燃料電池與太陽電池的組合。

最重的航天器是美國發(fā)射的“天空實(shí)驗(yàn)室1號(hào)”，這個(gè)航天器長35米，直徑7米，容積335立方米，整個(gè)航天器重76．5噸。航天器內(nèi)設(shè)備齊全，生活和工作環(huán)境幾乎與地面上的實(shí)驗(yàn)室一樣舒適。它自1973年5月14日上天后，先后接待了三批(共9名)宇航員進(jìn)入這個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作，這個(gè)“天空實(shí)驗(yàn)室1號(hào)”已于1979年7月11日完成任務(wù)后墜毀。保持航天器長度方面記錄的，是美國1973年6月10日發(fā)射的“射電天文探測器B號(hào)”。這顆航天器的形狀像一只神話中的大蜘蛛，它的兩根天線長達(dá)450米。

航天器基本上是無動(dòng)力的，依靠運(yùn)載火箭，通常為第二級(jí)火箭提供的初速度來飛離地球。運(yùn)載火箭在燃料耗盡后就自動(dòng)分離，向地球下落；航天器或者進(jìn)入繞地球軌道，或者在給以動(dòng)量情況下，繼續(xù)飛向太空目的地。如果能減輕一些重量，對(duì)發(fā)射火箭推力的要求就可以降低很多，從而可以降低宇航工程的成本。根據(jù)計(jì)算，宇航器的重量減輕1千克，可以使推動(dòng)火箭減少500千克：如果能減輕15％，那么可以使宇航器的飛行距離與上升速度各增加10％!小衛(wèi)星以其性能高、質(zhì)量輕、價(jià)格低、研制周期短等優(yōu)點(diǎn)而異軍突起，備受青睞。

異軍突起“微型航天器”

什么是“微型航天器”(小衛(wèi)星)?就是指重量在500千克以下的“小不點(diǎn)兒”航天器，1962年美國發(fā)射了六顆軍用小衛(wèi)星，最重的也不過兩千克，其中頭三顆都只有0．7千克，每邊長20厘米，還不到大人的手臂那么長?！拔⑿秃教炱鳌笔切虏牧稀⑿录夹g(shù)迅速發(fā)展的結(jié)果，納米材料、微電子技術(shù)和新工藝可以使航天器的質(zhì)量大大減小。早期的衛(wèi)星都很小且功能很弱，所以現(xiàn)在一般把上世紀(jì)70年代的小衛(wèi)星叫傳統(tǒng)簡單小衛(wèi)星，而稱80年代以后升空的小衛(wèi)星叫現(xiàn)代高性能小衛(wèi)星。

隨著數(shù)字通信技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，為衛(wèi)星的小型化、集成化奠定了基礎(chǔ)。電子技術(shù)的發(fā)展是從1906年世界上第一支電子管問世開始的。到50年代，晶體管便取代了電子管，并出現(xiàn)了集成電路。集成電路一經(jīng)面世，就以驚人的速度發(fā)展。1978年超大規(guī)模集成電路問世，其集成度為10萬-1000萬個(gè)元件。從此，電子技術(shù)真正進(jìn)入了微電子時(shí)代?，F(xiàn)在，元件數(shù)多于1000萬個(gè)的特大規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn)，微電子技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入微機(jī)電系統(tǒng)時(shí)代，即不僅可以將電子子系統(tǒng)或整個(gè)電子系統(tǒng)“集成”在一塊硅芯片上，而且可以將各種物理、化學(xué)的傳感器和執(zhí)行器與信息處理系統(tǒng)“集成”在一起，完成信息獲取、處理、執(zhí)行的系統(tǒng)功能。

“小不點(diǎn)兒”威力大

別看它的個(gè)頭兒小，重量比起那些大型航天器差多了，但是它的功能卻一點(diǎn)都不差。美國一種名叫“觀察鏡”的偵察衛(wèi)星，質(zhì)量僅為200多千克，在700千米的高空對(duì)地面目標(biāo)的分辨率達(dá)到1米，覆蓋幾百千米的寬度，功能與過去大型偵察衛(wèi)星完全相當(dāng)。

“小不點(diǎn)兒”衛(wèi)星既可搭載發(fā)射，也可以“一箭多星”方式發(fā)射，科學(xué)家還準(zhǔn)備試驗(yàn)從飛機(jī)上和潛艇上發(fā)射呢!可以說，小衛(wèi)星較低的研制、發(fā)射成本以及靈活快捷的發(fā)射方式使得它具有非常大的活力。當(dāng)前，全世界已出臺(tái)了十幾個(gè)中低軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)。這些小衛(wèi)星網(wǎng)的出現(xiàn)，大有取代大通信衛(wèi)星的趨勢(shì)。其中最引人注目的是美國由66顆衛(wèi)星組成的“銥星”系統(tǒng)、美國軍方由192顆小衛(wèi)星組網(wǎng)的“移動(dòng)衛(wèi)星通信”系統(tǒng)、美國由48顆衛(wèi)星組成的“全球星”系統(tǒng)、俄羅斯由32顆衛(wèi)星組成的“個(gè)人通信系統(tǒng)”以及法國由80顆衛(wèi)星組成的“天橋”多媒體星座等。

“銥星”系統(tǒng)于1998年11月全面開通使用。作為第二代移動(dòng)衛(wèi)星個(gè)人通信業(yè)務(wù)的提供者，由48顆小衛(wèi)星和’4顆備份星組成的“全球星”系統(tǒng)，也以“一箭四星”的形式發(fā)射其組網(wǎng)衛(wèi)星，于21世紀(jì)初提供服務(wù)。日本正在規(guī)劃建立由10顆小衛(wèi)星組成的星座，用于軍事和環(huán)境監(jiān)測，其質(zhì)量只有以往具有相似功能衛(wèi)星的1／10，成本只有1／4，開發(fā)周期僅1年。

我國于1970年成功發(fā)射了第一顆小衛(wèi)星——“東方紅”1號(hào)，質(zhì)量為173千克。1971年，又發(fā)射了第二顆小衛(wèi)星——“實(shí)踐”1號(hào)，質(zhì)量為221千克。2001年-2006年，我國連續(xù)成功發(fā)射了“海洋”1號(hào)、“實(shí)踐”6號(hào)、“試驗(yàn)”2號(hào)、“創(chuàng)新”1號(hào)及地球空間雙星探測衛(wèi)星等高性能現(xiàn)代小衛(wèi)星。目前我國已具備了多種小衛(wèi)星、微小衛(wèi)星系列平臺(tái)的開發(fā)能力和24個(gè)月快速構(gòu)建、研制小衛(wèi)星的能力。世界最大的小衛(wèi)星研制試驗(yàn)基地落戶北京，設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)6至8顆衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了從單一型號(hào)向系列型譜、從衛(wèi)星項(xiàng)目到空間產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

以微小型化為特征的微小衛(wèi)星、以新型空間系統(tǒng)和應(yīng)用為特征的衛(wèi)星星座與編隊(duì)飛行等，都正在成為新的技術(shù)前沿。最近又傳來消息，俄羅斯專家正在研制俄第一顆“納米衛(wèi)星”，它體積比家用奶粉桶略大，僅重5千克。這顆人造衛(wèi)星有望在未來幾年飛赴太空，執(zhí)行對(duì)地觀測任務(wù)?！凹{米衛(wèi)星”是對(duì)一類特定重量級(jí)別衛(wèi)星的稱呼，以便與微型衛(wèi)星相區(qū)分，“納米衛(wèi)星”的重量一般在1至10千克之間。

看吧!在現(xiàn)代宇航事業(yè)中；人造小衛(wèi)星正扮演著重要的角色，21世紀(jì)的“小不點(diǎn)兒”航天器，將更加耀眼地閃爍在浩瀚的太空中。

[責(zé)任編輯] 龐云