龐之浩

中國星光燦爛

龐之浩

人造地球衛(wèi)星是目前發(fā)射數(shù)量和種類最多、用途最廣、效益最高的航天器。從1970年4月24日發(fā)射第1顆人造地球衛(wèi)星東方紅－1升空到現(xiàn)在，我國現(xiàn)已先后獨(dú)自研制、發(fā)射和應(yīng)用了試驗(yàn)衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星，取得巨大成果。

一馬當(dāng)先的試驗(yàn)衛(wèi)星

我國航天初期發(fā)射過多顆“實(shí)踐”系列試驗(yàn)衛(wèi)星。2012年發(fā)射的實(shí)踐－9A、9B是我國民用新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星系列的首批星，主要用于衛(wèi)星長(zhǎng)壽命、高可靠、高精度、高性能、國產(chǎn)核心元器件和衛(wèi)星編隊(duì)及星間測(cè)量與鏈路等試驗(yàn)。同年發(fā)射的“新技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星”和“蜂鳥”試驗(yàn)載荷主要用于對(duì)新型航天器件、設(shè)備、材料、方法和微小衛(wèi)星平臺(tái)等進(jìn)行在軌驗(yàn)證試驗(yàn)。2015年，我國發(fā)射了通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星－1和吉林－1技術(shù)驗(yàn)證星等，后主要開展多模式成像技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

2016年，長(zhǎng)征－7發(fā)射了6種試驗(yàn)載荷。其中多用途飛船縮比返回艙用于獲取新型返回艙飛行氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱數(shù)據(jù)，驗(yàn)證可重復(fù)使用設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。遨龍－1空間碎片主動(dòng)清理飛行器裝載了1臺(tái)機(jī)械臂，將模擬在太空抓取廢棄衛(wèi)星和其他大塊碎片，驗(yàn)證碎片清除關(guān)鍵技術(shù)。2個(gè)“天鴿”飛行器的主要作用是驗(yàn)證空間組網(wǎng)通信技術(shù)，在軌開展信息中繼技術(shù)試驗(yàn)。在軌加注實(shí)驗(yàn)裝置主要是驗(yàn)證我國的太空加注燃料技術(shù)，延長(zhǎng)航天器壽命。

別開生面的科學(xué)衛(wèi)星

科學(xué)衛(wèi)星是用于科學(xué)探測(cè)和研究。它可以不受大氣層的限制和影響，通過衛(wèi)星上的各類遙感器了解高層大氣、地球輻射帶和極光等空間環(huán)境，觀察太陽和其他天體。它又細(xì)分空間物理探測(cè)衛(wèi)星、天文衛(wèi)星、實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、生物衛(wèi)星等多種。

我國曾成功實(shí)施過“地球空間雙星探測(cè)計(jì)劃”。2003、2004年，我國先后發(fā)射了探測(cè)－1、2衛(wèi)星，它們分別對(duì)地球近赤道區(qū)和極區(qū)兩個(gè)地球空間環(huán)境變化最為重要的區(qū)域進(jìn)行寬能譜粒子、高精度磁場(chǎng)及其波動(dòng)的探測(cè)。

我國2015年12月發(fā)射的“悟空”暗物質(zhì)粒子探測(cè)是我國的第一顆天文衛(wèi)星，該衛(wèi)星是目前觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的空間探測(cè)器，超過國際上所有同類探測(cè)器，而且成本較低。

2016年下半年升空的我國“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”與國外的相比，它具有更強(qiáng)大的成像能力和獨(dú)一無二的定向觀測(cè)能力，可實(shí)現(xiàn)世界最高靈敏度和最好空間分辨率的硬X射線巡天。它是“黑洞探針”的項(xiàng)目之一。

2016年4月6日,我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐－10升空。它是單次搭載空間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多的衛(wèi)星，開展六大領(lǐng)域19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，專門用于微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)空間實(shí)驗(yàn)研究，有些是世界首次。

2016年8月，我國將發(fā)射“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”，擬在國際上首次實(shí)現(xiàn)星地自由空間量子密鑰生成和分發(fā)、量子力學(xué)基本問題及非局域性檢驗(yàn)等具有重要科學(xué)和實(shí)用意義的實(shí)驗(yàn)。

效益多多的應(yīng)用衛(wèi)星

應(yīng)用衛(wèi)星主要包括通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星，對(duì)國計(jì)民生和國防建設(shè)等具有重大推動(dòng)作用。

太空中的順風(fēng)耳。號(hào)稱“順風(fēng)耳”的通信衛(wèi)星已成為現(xiàn)代通信的重要手段。我國已先后研制、發(fā)射和應(yīng)用了三代固定通信衛(wèi)星、一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、一代移動(dòng)通信衛(wèi)星。

第一代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－2衛(wèi)星平臺(tái)，裝2～4臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器，壽命4年，姿態(tài)控制為自旋方式，是小容量通信衛(wèi)星。

第二代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－3衛(wèi)星平臺(tái)，可裝24臺(tái)C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，工作壽命達(dá)8年，姿態(tài)控制為三軸穩(wěn)定方式，是中容量通信衛(wèi)星。我國還研制了技術(shù)更先進(jìn)的東方紅－3A、3B衛(wèi)星平臺(tái)，填補(bǔ)了東方紅－3中容量與東方紅－4大容量衛(wèi)星平臺(tái)之間的空白。

第三代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－4衛(wèi)星平臺(tái)，具有輸出功率大、承載能力強(qiáng)和服務(wù)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，達(dá)到國際同類通信衛(wèi)星的先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)壽命15年。我國已用東方紅－4衛(wèi)星平臺(tái)打造了10多顆通信衛(wèi)星，現(xiàn)正在研制東方紅－4增強(qiáng)型衛(wèi)星平臺(tái)。

數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星主要用于轉(zhuǎn)發(fā)低軌航天器與地面之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。我國已發(fā)射了3顆采用東方紅－3衛(wèi)星平臺(tái)的第一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天鏈－1,使我國測(cè)控覆蓋率接近100%，并能提供百兆以上的高數(shù)據(jù)傳輸速率。我國還將研制性能更高的第二代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星。

2016年8月6日，我國首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星——天通－1的01星升空。該衛(wèi)星采用東方紅－4衛(wèi)星平臺(tái)和傳輸損耗小、雨衰小的S頻段，技術(shù)指標(biāo)與能力水平能夠達(dá)到國際第三代移動(dòng)通信衛(wèi)星水平，能夠滿足用戶多樣化通信需求，可以為車輛、飛機(jī)、船舶和個(gè)人等移動(dòng)用戶提供語音、數(shù)據(jù)等通信服務(wù)，并可以實(shí)現(xiàn)用戶終端的小型化、手機(jī)化。

居高臨下觀六路。號(hào)稱“千里眼”的遙感衛(wèi)星可對(duì)地球進(jìn)行連續(xù)的、快速的、大面積的詳細(xì)觀測(cè)。根據(jù)用途它又分為陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星。我國已研制、發(fā)射和應(yīng)用出這三種遙感衛(wèi)星。

在陸地衛(wèi)星方面，我國研制了返回式衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、高分衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、商用衛(wèi)星等。

返回式衛(wèi)星是中國最早的應(yīng)用衛(wèi)星，先后24顆入軌，23顆回收。用這些返回式衛(wèi)星不僅進(jìn)行了遙感、微重力實(shí)驗(yàn)和新技術(shù)試驗(yàn)，還為掌握載人飛船返回技術(shù)提供了重要借鑒。未來將研制可重復(fù)使用衛(wèi)星。

至今，我國與巴西合作研制并成功發(fā)射了4顆資源－1衛(wèi)星，最高分辨率為2.36m。中國自己還獨(dú)自研制了3顆資源－2和2顆資源－3衛(wèi)星，其中資源－3是我國民用立體測(cè)繪衛(wèi)星，最高分辨率為2.5m。

2013年4月26日,我國發(fā)射了高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的首發(fā)星——高分－1，其最大特點(diǎn)就是同時(shí)兼有高空間分辨率和時(shí)間分辨率。

2014年8月19日，我國發(fā)射了首顆分辨率為亞米級(jí)的高分－2，裝有2臺(tái)分辨率優(yōu)于1m/4m的全色/多光譜相機(jī)，總幅寬45km。

2015年12月29日，高分－4升空。它是“高分”專項(xiàng)首顆高軌道高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是目前世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星，光學(xué)分辨率為50m。2015年，我國還發(fā)射了高分－8、9。

2016年8月10日發(fā)射的高分－3是我國首顆分辨率達(dá)到1m的C頻段多極化合成孔徑雷達(dá)成像衛(wèi)星，有12種成像模式，是世界上成像模式最多的。

此后，我國還將發(fā)射的高分－5是我國第一顆高光譜綜合觀測(cè)衛(wèi)星，且擁有多部大氣環(huán)境和成分探測(cè)設(shè)備；高分－6的載荷性能與高分－1相似；高分－7屬于高分辨率空間立體測(cè)繪衛(wèi)星。

2015年10月7日發(fā)射的吉林－1組星是我國首批開發(fā)的商用遙感衛(wèi)星。其中1顆是光學(xué)A星，分辨率0.72m；2顆是視頻星，分辨率1.12m；1顆是技術(shù)驗(yàn)證星，用于開展多模式成像技術(shù)驗(yàn)證。

2008年9月6日，我國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座的首批衛(wèi)星——環(huán)境－1A、1B升空。它們可獲高時(shí)間分辨率、中等空間分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù), 對(duì)我國大部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)每天一次重復(fù)觀測(cè)。2012年11月19日，環(huán)境－1C星升空。它是我國首顆民用雷達(dá)衛(wèi)星，與環(huán)境－1A、1B組成2＋1星座。

在氣象衛(wèi)星方面，我國是世界第三個(gè)同時(shí)擁有極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星的國家，風(fēng)云－1、3為前者；風(fēng)云－2、4為后者。目前，在軌工作的有3顆第二代極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云－3和4顆第一代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云－2。

風(fēng)云－3可在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、多光譜、三維、定量氣象探測(cè)，大幅提高了我國氣象觀測(cè)能力和中期天氣預(yù)報(bào)能力。

2016年底，我國將發(fā)射首顆第二代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云－4。它采用三軸穩(wěn)定控制，接替采用自旋穩(wěn)定的風(fēng)云－2，其連續(xù)性、穩(wěn)定性可大幅度提高我國靜止氣象衛(wèi)星探測(cè)水平。衛(wèi)星的輻射成像通道將增加到14個(gè)，接近歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星的16個(gè)通道。風(fēng)云－4還配備了有912個(gè)光譜探測(cè)通道的干涉式大氣垂直探測(cè)儀，可在垂直方向上對(duì)大氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度定量探測(cè)，這是歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星不具備的。

我國自主研制的首顆全球大氣二氧化碳觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“碳衛(wèi)星”）將于2016年發(fā)射。該衛(wèi)星旨在為全球?qū)W者開展碳排放和氣候變化，為我國政府開展氣候變化談判和環(huán)境外交提供重要支撐。

在海洋衛(wèi)星方面，我國現(xiàn)已發(fā)射了2顆海洋－1水色衛(wèi)星和1顆海洋－2海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星。海洋－1衛(wèi)星用于探測(cè)葉綠素濃度、懸浮泥沙含量等。海洋－2用于探測(cè)海面風(fēng)場(chǎng)、海面高度、浪場(chǎng)、流場(chǎng)以及溫度場(chǎng)等協(xié)動(dòng)力環(huán)境要素。

天上星星參北斗。衛(wèi)星導(dǎo)航與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信已成為21世紀(jì)信息技術(shù)領(lǐng)域的三大技術(shù)之一，是當(dāng)今社會(huì)重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。因此，我國很重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，并分三個(gè)階段實(shí)施。

2000—2007年為第一階段。我國先后發(fā)射了4顆“北斗”導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星（也叫北斗－1），成為世界第3個(gè)擁有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。該系統(tǒng)不僅可提供區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ?，還能進(jìn)行雙向數(shù)字報(bào)文通信和精密授時(shí)。

2007—2012年底為第二階段。我國陸續(xù)發(fā)射了16顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星，建成了區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2012—2020年為第三階段，將建成由35顆“北斗”組成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

另外，我國2016年將發(fā)射世界首顆“脈沖星導(dǎo)航專用試驗(yàn)衛(wèi)星”。（北京空間科技信息研究所）