第4讲 星图和空间技术.ppt

空间技术和星图 1.空间资源 ⑴空间位置资源 通信卫星的出现和广泛应用，已带来了世界通信体制的根本性变革。通信卫星中最重要的是同步通信卫星。同步通信卫星位于赤道上空35 786千米高处，它绕地心转动一周的时间与地球自转一周的时间相同。从地面看去，这颗卫星好像挂在高空静止不动。从某地区的卫星地面站把微波信号发送到同步通信卫星上去，再由卫星上的转发器把信号放大并发送回另一地区的卫星地面站，这样就构成了两地之间的通信。只要在赤道上空的同步轨道上，等距离地分布三颗通信卫星，就可以实现全球通信和传播。 美国于1958年发射世界上第一颗实验通信卫星，1963年发射第一颗同步通信卫星。 现在的通信卫星种类很多，有固定通信卫星、移动通信卫星、电视直播卫星、跟踪与数据中继卫星，并拟建太空信息高速公路。通信卫星轨道也由单一的静止轨道向中低轨道拓展。 国际通信卫星组织的国际通信卫星已发展到第八代，其总容量为22 500条模拟活路，112 500条数字话路和3个电视频道。它承担了全球商业通信业务的85%以上。 我国目前使用的“东方红3号”同步通信卫星，有24台转发器，能够同时传送8100路电话和6路彩色电视，基本上满足了国内电视、广播、通信的需要。 民用遥感卫星（包括气象卫星和地球资源卫星）已在气象、资源、测绘等领域发挥了重要的作用。气象卫星的出现，使气象的观测发生了重大的变革。它可以利用各种气象探测仪器，拍摄全球的云图，精确地测量全球各处的气温、降水量，监视台风、暴雨等灾害性天气的变化，从而可以提高气象预报的准确性，减少自然灾害给人们带来的损失。 地球资源卫星上装有高分辨率的电视摄像机、多光谱扫描仪、微波辐射仪和其他遥感仪器，可用来完成多种任务，如勘测地球表面的森林、水力和海洋资源，调查地下矿藏和地下水源，观察农作物的长势和估计农作物的产量，监视农作物的病虫害和环境的污染情况，以及进行地理测量等。应用卫星的大家族中还有导航卫星、军事卫星、科学卫星、技术试验卫星等，它们各有其特殊的用途。 ⑵空间环境资源 宇宙空间有着地球上所不具备的失重、高真空、强辐射、超低温等条件。具有这些特殊条件的环境虽然不适合于人类生活，但却可以带来一些难得的机会。例如，外层空间没有大气层，高真空，将天文观测站架设在这种空间里，可以获得清晰的天体图像，有利于揭示天体的真实面貌。已在预定轨道上运行多年的哈勃太空望远镜，具有极高的分辨能力和灵敏度，能观测到140亿光年远处的天体，用它视察物体所得图像的清晰度比地面上最好的望远镜高10倍。又如，利用外层空间高真空、高洁净等条件，可以制造人类需要的新材料和太空药，它既能保证产品的高质量，又能保证生产安全和方便。 ⑶空间物质资源 宇宙空间中的物质资源主要是太阳能资源、月球资源以及其他行星资源。 太阳内部进行着剧烈的聚变反应，放出大量的能量。在外层空间设置太阳能电站，能充分地吸收太阳能，有效利用太阳能。 月球离地球最近，它上面虽然没有生命，却蕴藏着大量的金属原料和其他原料。铁、镍、铝、锰、钴、钛、铀、钍等重要金属原料样样都有，氦—3的储量相当丰富。据探测，如果仅将月球上的资源开发出来，人类可使用1000年以上。月球的开发，不仅可以成为人类新的生产基地，还可以成为宇宙航行的中继站。有的国家已计划在若干年之后在月球上建立太空基地。 2. 空间技术 2.1空间技术的产生和发展 人类探空活动的历史，大致经历了气球、火箭、人造卫星等几个阶段。 18世纪80年代，就有科学家利用气球升空进行科学考察。到了20世纪20年代，各种气球（主要是氢气球和氦气球）已在科学考察、交通运输、军事侦察等方面发挥了不小的作用。然而，气球的结构决定了它只能上升到50千米左右，大气密度的降低使气球对更高的空间只能望“空”兴叹。要到更高的空间进行科学探索，必须依靠另外的运载工具，这种运载工具就是火箭。 火箭是中国首先发明的。中国在元、明朝期间应用的火箭武器是现代火箭的始祖。 1903年，俄国科学家齐奥尔科夫斯基发表了题为《利用喷气仪器研究宇宙空间》的论文，提出了利用火箭探索宇宙空间的思想，建立了著名的齐奥尔科夫斯基公式。 1926年3月，美国物理学家戈达德独立地研究了火箭的推进原理，设计、制造并发射了世界上第一枚液体火箭。此后，许多国家的科学家在政府的支持下，开展了对火箭制造和发射的研究。 1942年10月，德国物理学家冯·布劳恩设计制造并成功地发射了第一枚军用液体火箭V—2（最大高度80km，射程320km）。战后，科学家们利用V—2和它的改进型作为新的工具来探测50千米以上的空间，获得了许多关于高层空间的资料。 1957年10月4日，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，它标志着“空间时代”的真正开始。 1958年美国发射了人造地球卫星。