第5章
- 航空航天科學(xué)知識(青少年科普知識閱讀手冊)
- 張娟主編
- 8797字
- 2021-05-25 16:29:15
地球
在茫茫宇宙中,地球是個(gè)很不起眼,但又得天獨(dú)厚的星球。行星際探測的結(jié)果表明,地球是太陽系中唯一適宜于生命存在的天體,只有它處于太陽系的“生態(tài)圈”內(nèi),如果想尋找其他智慧生物居住的星球,必須飛出太陽系,至少在4.2萬光年的范圍里是不會找到的。
20世紀(jì)50年代后。科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速,為大地測量開辟了多種途徑,高精度的微波測距,激光測距,特別是人造衛(wèi)星上天,再加上電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)用和國際間的合作,使人們可以精確地測量地球的大小和形狀了。通過實(shí)測和分析,終于得到確切的數(shù)據(jù):地球的平均赤道半徑為6378.14千米,極半徑為6356.76千米,赤道周長和子午線方向的周長分別為40075千米和39941千米。測量還發(fā)現(xiàn),北極地區(qū)約高出18.9米,南極地區(qū)則低下去24~30米。所以有人說,地球像一個(gè)倒放著的大鴨梨。其實(shí)地球確切地說,是個(gè)三軸橢球體。
在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數(shù)千千米的大氣層。探空火箭在3000千米高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣,有人認(rèn)為,大氣層的上界可能延伸到離地面6400千米左右。據(jù)科學(xué)家估算,大氣質(zhì)量約6000萬億噸,差不多占地球總質(zhì)量的百萬分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外還有水汽和塵埃等。
地球軌道
地球軌道是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的路線,形狀為一非常接近圓形的橢圓。太陽位于橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)之一。公轉(zhuǎn)軌道最靠近太陽的一點(diǎn)稱近日點(diǎn),距太陽約14710萬千米,地球于每年7月經(jīng)過該點(diǎn)。遠(yuǎn)日點(diǎn)約15210萬千米。日地平均距離為14960萬千米,即1個(gè)天文單位。軌道全長約為94000萬千米。
1957年10月4日,在前蘇聯(lián)哈薩克共和國威海附近的拜科努爾宇宙飛行器發(fā)射場上,矗立著一枚高大的兩級液體燃料運(yùn)載火箭。
這顆世上首先進(jìn)入太空的衛(wèi)星是沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行的。其軌道近地點(diǎn)為228.5千米,遠(yuǎn)地點(diǎn)為946.1千米;軌道傾角(軌道平面與地球赤道面的夾角)為65度;運(yùn)行周期(繞地球一圈的時(shí)間)為96.17分鐘。“人造地球衛(wèi)星-1”呈圓球形,其直徑為58厘米,星體結(jié)構(gòu)材料是鋁合金的。衛(wèi)星周圍均布四根彈簧鞭狀天線伸向后方,其中一對天線長240厘米,另一對長290厘米,其無線電頻率為20.005兆赫和40.002兆赫。衛(wèi)星內(nèi)裝有兩臺功率為1000毫瓦的無線電發(fā)射機(jī)、化學(xué)電池、測量星內(nèi)溫度與壓力的感應(yīng)元件、磁強(qiáng)計(jì)和輻射計(jì)數(shù)器等,整個(gè)衛(wèi)星僅有83.6千克重。
第一顆人造衛(wèi)星——“人造地球衛(wèi)星-1”號
第一枚液體燃料火箭
1926年3月16日,在大雪覆蓋的美國馬薩諸塞州奧本郊外的沃德農(nóng)場,戈達(dá)德檢查了發(fā)射架,把一枚長3.04米,重5.5千克的小型液體燃料火箭安裝到發(fā)射架上。他和助手特別仔細(xì)地檢查了火箭頂端長0.6米的火箭發(fā)動機(jī),又依次檢查了發(fā)射架下部的兩個(gè)液氧和煤油貯存箱,還有燃料閥門和輸送管道。當(dāng)準(zhǔn)備工作全部就緒后,下午2點(diǎn)30分,正式點(diǎn)火發(fā)射。這是戈達(dá)德研制的液體燃料火箭,它耗費(fèi)了這位注定要載入史冊的科學(xué)家20多年的心血。一聲巨響,火箭發(fā)動機(jī)尾部噴射出熊熊火焰,火箭離開發(fā)射架向空中飛去。火箭飛行了2.5秒,上升高度為12米,墜落后離發(fā)射架56.12米。世界上第一枚液體燃料火箭就這樣發(fā)射成功。
1930年7月15日,戈達(dá)德在第一個(gè)飛越大西洋的飛行員林白的幫助下,從著名慈善家古根海姆那里籌得資金,把試驗(yàn)基地遷到新墨西哥州羅斯韋爾東北的梅斯卡勒羅農(nóng)場。同年12月30日,又一枚戈達(dá)德火箭試驗(yàn)成功,發(fā)射高度610米,飛行距離300米,速度達(dá)到每小時(shí)800千米。
“德爾塔”號運(yùn)載火箭
“德爾塔”號運(yùn)載火箭是1959年開始研制的美國中等運(yùn)載能力的運(yùn)載火箭。1960年5月開始發(fā)射的第一批12枚火箭是三級火箭。第一級由“雷神”中程導(dǎo)彈修改而成,第二、三級沿用“先鋒”號運(yùn)載火箭的第二、三級。火箭全長28米,重52噸,第一級直徑2.44米,運(yùn)載能力為220千克(480千米高的圓軌道)。此后,又增加固體火箭助推器和助推器的數(shù)量,加大發(fā)動機(jī)推力,加長第一級推進(jìn)劑貯箱,擴(kuò)大第二、三級直徑等,使火箭的運(yùn)載能力不斷提高。火箭經(jīng)過13次改型,如標(biāo)準(zhǔn)型、2914型、3914型等,到1982年演變?yōu)椤暗聽査?920/PAM-D型。這個(gè)型別的火箭由4級組成。助推級(又稱零級)是捆綁在箭體下部四周的9臺固體火箭助推器,每臺推力378.6千牛(38.6噸力),第一級用液氧和RJ-1煤油推進(jìn)劑,發(fā)動機(jī)推力提高到912千牛(93噸力)。第二級用四氧化二氮和混肼推進(jìn)劑,推力43.6千牛(約4.45噸力)。第三級采用固體火箭發(fā)動機(jī),靠旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定,推力82.3千牛(8.4噸力)。火箭全長35.35米,直徑2.44米,起飛重量193.2噸。運(yùn)載能力提高到1312千克(過渡軌道)。到1982年年底,“德爾塔”號火箭共發(fā)射155次,其中失敗11次,成功率達(dá)93%。用這個(gè)火箭發(fā)射的航天器包括“先驅(qū)者”號探測器、“泰羅斯”號衛(wèi)星、“雨云”號衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星、“辛康”號衛(wèi)星、“國際通信衛(wèi)星”Ⅱ號和Ⅲ號等。
“大力神”號運(yùn)載火箭
美國以“大力神”2型洲際導(dǎo)彈為基礎(chǔ)研制的大型運(yùn)載火箭,有3A、3B、3C、3D、3E、34D等多種型別,主要用于發(fā)射各種軍用有效載荷。“大力神”3A和3B都是三級液體火箭,用“大力神”2型導(dǎo)彈的第一、二級作為前兩級,起飛推力約1913千牛(195噸力)。3A的第三級叫過渡級,長4.9米,直徑和前兩級一樣,都是3.05米,重約13噸。過渡級裝2臺推力各為35.6千牛(約3.63噸力)的發(fā)動機(jī),工作時(shí)間約480秒。發(fā)動機(jī)可以多次起動,能使火箭在較大范圍內(nèi)機(jī)動變軌,將有效載荷送入不同的軌道。3級都用四氧化二氮和混肼50推進(jìn)劑。制導(dǎo)系統(tǒng)利用“大力神”2型導(dǎo)彈的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。
3A于1964年開始發(fā)射軍用衛(wèi)星。1966年開始使用的3B用“阿金納”火箭作為第三級,用無線電指令制導(dǎo)系統(tǒng)取代慣性系統(tǒng)。
3B主要用于發(fā)射軍用偵察衛(wèi)星。3C是在3A火箭的兩側(cè)各捆綁一臺大型固體火箭助推器組成的。每個(gè)助推器長25.9米,直徑3.05米,重200噸,通過由助推器旁側(cè)的貯箱噴注四氧化二氮的方法來控制推力方向。3A和3B火箭重160~180噸,可將3.6~4.5噸重的載荷送入低地球軌道。
3C于1965年開始使用,主要用來發(fā)射軍用通信衛(wèi)星。火箭重635噸,起飛推力約10498千牛(1070噸力),能把13.4噸重的載荷送入低地球軌道或把1.6噸重的載荷送入地球靜止衛(wèi)星軌道。3C火箭去掉過渡級就變成3D火箭,用“半人馬座”火箭取代3C的過渡級就變成3E火箭。3D重590噸,從1971年開始用來發(fā)射重型偵察衛(wèi)星。3E重640噸,從1974年開始用來發(fā)射“太陽神”號探測器、“海盜”號探測器、“旅行者”號探測器等行星和行星際探測器,可把3.8噸重的載荷送往金星或火星。3C火箭通過增大芯級和固體火箭助推器的長度,并用慣性上面級取代過渡級,又演變?yōu)?4D火箭。34D重780噸,從1982年開始用來發(fā)射重型軍用衛(wèi)星。“大力神”號運(yùn)載火箭在118次成功的發(fā)射中已將150多顆衛(wèi)星送入不同的軌道。
對接裝置
對接裝置是用于兩個(gè)航天器在軌道上固定連接的裝置。對接裝置一般采用“銷釘—錐孔”結(jié)構(gòu)方式。
在空間交會中,一航天器主動靠近另一航天器進(jìn)行對接,前者在對接中是主動的,它的對接裝置采取“銷釘”形式,中央有一導(dǎo)引桿;后者在對接中是被動的,它的對接裝置采取“錐孔”形式。對接時(shí)導(dǎo)引桿使兩航天器的對接裝置精確對準(zhǔn),“銷釘”插入“錐孔”,鎖緊機(jī)構(gòu)自動鎖緊,完成對接。前蘇聯(lián)“聯(lián)盟”號飛船與“禮炮”號航天站的對接和美國“阿波羅”計(jì)劃中飛船的對接都采用這種對接裝置。另一種方式是采用周向排列的導(dǎo)向裝置和對接裝置,可用于兩個(gè)都能主動對接的航天器。在“阿波羅—聯(lián)盟”號飛船聯(lián)合飛行中首次采用這種對接裝置。
“東方”號飛船
“東方”號飛船為前蘇聯(lián)最早的載人飛船系列,從1961年4月~1963年6月共發(fā)射6艘。“東方1號”飛船是世界上第一個(gè)載人進(jìn)入外層空間的航天器。“東方”號飛船用于單艘和編隊(duì)載人飛行。
飛船由球形密封座艙和圓柱形儀器艙組成,重約4.73噸。在軌道上飛行時(shí)與圓柱形的末級運(yùn)載火箭連在一起,總長7.35米。“東方”號飛船由密封座艙(2400千克)和工作艙組成,質(zhì)量約4730千克。球形座艙直徑2.3米,能乘坐1名航天員,艙壁上有3個(gè)舷窗。艙外表面覆蓋一層防熱材料。座艙內(nèi)有可供飛行10晝夜的生命保障系統(tǒng)、彈射座椅和無線電、光學(xué)、導(dǎo)航等儀器設(shè)備。“東方”號飛船在返回前拋掉末級運(yùn)載火箭和儀器艙,座艙單獨(dú)再入大氣層。當(dāng)座艙下降到離地面約7千米高度時(shí),航天員彈出飛船座艙,然后用降落傘單獨(dú)著陸。儀器艙位于座艙后面,艙內(nèi)裝有化學(xué)電池、返回反推火箭和其他輔助設(shè)備。“東方”號飛船既可自動控制,也可由航天員手控。飛船飛行軌道的近地點(diǎn)約為180千米,遠(yuǎn)地點(diǎn)為222~327千米,傾角約65°,周期約89分鐘。
1961年4月12日,前蘇聯(lián)航天員Ⅰ.A.加加林乘坐“東方1號”飛船,繞地球飛行108分鐘后,安全返回地面,開始了人類載人航天的新時(shí)代。1963年6月16日,世界第一個(gè)女航天員V.V.尼古拉耶娃-捷列什科娃乘坐“東方6號”進(jìn)入太空。“東方”號飛船系列在空間進(jìn)行了科學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究以及技術(shù)試驗(yàn)后,都安全返回地面。
“東方紅一號”衛(wèi)星
“東方紅一號”衛(wèi)星是我國于1970年4月24日發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星。按當(dāng)時(shí)時(shí)間先后,中國是繼前蘇聯(lián)、美國、法國、日本之后,世界上第五個(gè)用自制火箭發(fā)射國產(chǎn)衛(wèi)星的國家。
“東方紅一號”衛(wèi)星是中國的第一顆人造衛(wèi)星,由以錢學(xué)森為首任院長的中國空間技術(shù)研究院研制,當(dāng)時(shí)共做了五顆樣星,結(jié)果第一顆衛(wèi)星就發(fā)射成功。該院制定了“三星規(guī)劃”:即東方紅一號、返回式衛(wèi)星和同步軌道通信衛(wèi)星,而孫家棟則是當(dāng)時(shí)“東方紅一號”衛(wèi)星的技術(shù)負(fù)責(zé)人。1967年,黨鴻辛等人選擇了一種以銅為基礎(chǔ)的天線干膜,成功解決了在100℃~-100℃下超短波天線信號傳遞困難問題。“東方紅一號”衛(wèi)星因工程師在其上安裝一臺模擬演奏《東方紅》樂曲的音樂儀器,并讓地球上從電波中接收到這段音樂而命名。
東方快車
美國的下一步載人航天目標(biāo),是建造“東方快車”空天飛機(jī)和“自由”號永久空間站。目前正在研制一種叫X30的試驗(yàn)型樣機(jī),差不多像今天的DC9客機(jī)大小,是“東方快車”的1/3。最關(guān)鍵的技術(shù)是要解決制造大型組合式推進(jìn)裝置、輕型高強(qiáng)度耐高溫材料、高超音速飛動結(jié)構(gòu)外形和先進(jìn)的控制系統(tǒng)。航天飛機(jī)能像普通飛機(jī)那樣從地面水平起飛,以高超音速在大氣層內(nèi)飛行,并直接加速進(jìn)入地球軌道飛行,完成任務(wù)后返回大氣層,又像飛機(jī)那樣水平著陸,完全達(dá)到能重復(fù)使用的目的。預(yù)計(jì)21世紀(jì)初能夠進(jìn)入軌道飛行。
地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星
美國第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星系列,英文縮寫為GOES。這個(gè)衛(wèi)星系列的第一顆衛(wèi)星GOES-1在1975年10月16日發(fā)射,到1982年發(fā)射了6顆。地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星系列是世界氣象組織從1978年開始的全球大氣研究計(jì)劃第一期全球試驗(yàn)的重要?dú)庀笥^測工具。衛(wèi)星外形是一個(gè)圓柱體,高2.6米,直徑1.9米,重294千克,工作壽命3年。衛(wèi)星采用地球靜止衛(wèi)星軌道,位置保持精度:南北向優(yōu)于1°,東西向優(yōu)于0.5°。衛(wèi)星靠自旋穩(wěn)定,自旋速率為100轉(zhuǎn)/分。衛(wèi)星攜帶的氣象遙感器是可見光、紅外自旋掃描輻射計(jì)(VISSR)。儀器的望遠(yuǎn)鏡口徑為0.4米,兩個(gè)波段為0.55~0.75微米(可見光)和10.5~12.5微米(紅外),星下點(diǎn)分辨率分別為0.9和9千米。它拍攝的云圖一幀有1820條掃描線,每幀的掃描時(shí)間為20分鐘。對連續(xù)觀測4幀以上的云圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可獲得風(fēng)速和風(fēng)向。測風(fēng)速的精度優(yōu)于3米/秒,這是地球靜止軌道氣象衛(wèi)星的一個(gè)重要特點(diǎn)。儀器獲得的原始云圖數(shù)據(jù)以28兆比特/秒的速率傳送到地面,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后每3小時(shí)通過衛(wèi)星用1700兆赫頻率向各地廣播一次適用的云圖資料。
這顆衛(wèi)星還攜有數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(DCS),可以收集1萬個(gè)地面氣象站、海洋自動浮標(biāo)和無人值守地區(qū)的自動氣象站所獲得的溫度、壓力、濕度等環(huán)境資料,它的工作頻率是401兆赫和468兆赫。衛(wèi)星還攜帶有測量太陽粒子(質(zhì)子、α粒子和電子)的空間環(huán)境監(jiān)測器(SEM)。
從此系列的第四顆衛(wèi)星開始,攜帶的氣象遙感器改為可見光、紅外自旋掃描輻射計(jì)的大氣探測儀(VAS)。這種儀器有1個(gè)可見光通道和12個(gè)紅外通道,除能拍攝云圖外,還通過15微米(CO?)波段探測大氣垂直溫度分布和3.7微米(H?O)波段探測不同高度的水汽含量分布,從而獲得大氣三維結(jié)構(gòu)的氣象資料。探測大氣垂直溫度和水汽分布的星下點(diǎn)分辨率:晴朗地區(qū)為30千米,有云覆蓋的地區(qū)為60~100千米。這樣的分辨率已足以了解風(fēng)暴的形成、發(fā)展和移動。
地球靜止軌道氣象衛(wèi)星
地球靜止軌道氣象衛(wèi)星是美國第一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星,第一顆是1957年10月16日發(fā)射的。衛(wèi)星外形是一個(gè)圓柱體,高2.6米,直徑1.9米,重294千克;工作壽命3年。衛(wèi)星攜帶的氣象遙感器是可見光和紅外掃描輻射計(jì),星下點(diǎn)分辨率:可見光為900米,紅外為8千米。它拍攝的云圖一幀有1280條掃描線,對連續(xù)觀測四幀以上的云圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,可獲得風(fēng)速和風(fēng)向,風(fēng)速的精度約3米/秒。衛(wèi)星觀測的原始云圖數(shù)據(jù)可及時(shí)傳送到地面,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后,再通過衛(wèi)星每隔3小時(shí)向各地廣播一次適用的云圖資料,各地接收后便可以進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)。這類衛(wèi)星還攜帶數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),可以收集一萬個(gè)地面氣象站、海洋自動浮標(biāo)和無人看守的自動氣象站所獲處的溫度、壓力、濕度等環(huán)境資料。它每半小時(shí)提供一張?jiān)茍D,每天由計(jì)算機(jī)處理出1200個(gè)以上風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù),廣播400多種傳真氣象圖。在美國,除海洋大氣局外,還有200多個(gè)用戶接收它的云圖。它還為世界服務(wù),從西起澳大利亞,東至西歐和非洲,有1200多個(gè)站接收它的資料。
地球資源衛(wèi)星
地球資源衛(wèi)星是1972年才開始發(fā)展起來的新型衛(wèi)星,它是航天技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。美國于1972年7月3日發(fā)射了E2431號第一顆地球資源衛(wèi)星,隨后又連續(xù)發(fā)射了5顆陸地衛(wèi)星和1顆海洋資源衛(wèi)星。1975年11月26日,中國發(fā)射了第一顆返回式遙感衛(wèi)星,到1990年,中國共發(fā)射了12顆返回式遙感衛(wèi)星,回收成功率達(dá)100%,后來還發(fā)射了“資源1號”衛(wèi)星。這些衛(wèi)星都獲得了大量地球資源勘探資料。蘇聯(lián)從1977年起發(fā)射了“流星”系列地球資源衛(wèi)星和海洋勘測衛(wèi)星。法國于1986年也發(fā)射了先進(jìn)的“斯波特”商用地球資源衛(wèi)星。
地球資源衛(wèi)星對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和地質(zhì)、水文、海洋、礦藏、環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)平衡和預(yù)防自然災(zāi)害都有巨大作用。比如用飛機(jī)進(jìn)行航空測量中國領(lǐng)土一遍,需拍150萬張照片,費(fèi)時(shí)10年;而用地球資源衛(wèi)星測繪,則只需約500張照片,幾天就可完成。要把整個(gè)地球測量一遍,也只不過需要18天就可完成,一個(gè)星期就可拍攝和積累地面景物照片1萬張。地球資源衛(wèi)星可以尋找礦藏和油田,找水和查火,預(yù)報(bào)農(nóng)作物病蟲害和產(chǎn)量,查清牧草分布和浮游生物的分布與密度。目前,全世界有100多個(gè)國家和地區(qū)利用這種衛(wèi)星的遙感資料,發(fā)現(xiàn)了許多重要的礦藏和水利資源。
電子偵察衛(wèi)星
電子偵察衛(wèi)星是專門用來偵測對方預(yù)警、防空、反導(dǎo)彈等雷達(dá)的位置及信號特征,也可測定對方軍事通信和無線電臺位置,為本國戰(zhàn)略轟炸機(jī)、彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈執(zhí)行突防和攻擊任務(wù)提供數(shù)據(jù),也可用以偵察對方軍事演習(xí)時(shí)的指揮、通信信號,并予截獲。截獲的信號記錄在磁帶上或存儲在計(jì)算機(jī)里,在衛(wèi)星飛經(jīng)本國上空時(shí)發(fā)送到地面接收站。電子偵察衛(wèi)星通常運(yùn)行于300~500千米,甚至1000~1400千米的近圓軌道。
電子偵察衛(wèi)星按偵察任務(wù)分為雷達(dá)偵察型、無線電通信偵察型和彈道導(dǎo)彈試驗(yàn)偵察型三種。到1986年底,美國和前蘇聯(lián)已分別發(fā)射電子偵察衛(wèi)星83顆和139顆,其中,最有代表性的是美國1985年1月24日用航天飛機(jī)發(fā)射的偵察衛(wèi)星,它重13.6噸,星上載有兩種直徑為22.9米的天線,衛(wèi)星上的大型天線可截獲100兆赫到20千兆赫之間的所有頻率。
“電子”號衛(wèi)星
“電子”號衛(wèi)星是前蘇聯(lián)科學(xué)衛(wèi)星系列。1964年1~7月共發(fā)射4顆衛(wèi)星,重400~544千克。一次同時(shí)把兩顆“電子”號衛(wèi)星送入不同軌道,以期在不同高度和不同空間范圍內(nèi)同時(shí)完成對地球輻射帶等的環(huán)境測量。“電子”號衛(wèi)星的主要任務(wù)是研究進(jìn)入地球內(nèi)、外輻射帶的粒子和與其相關(guān)的各種空間物理現(xiàn)象。“電子”號衛(wèi)星帶有:高、低靈敏度的磁強(qiáng)計(jì)、低能粒子分析器、低能質(zhì)子檢測器、太陽X射線計(jì)數(shù)器、微流星探測器以及記錄微粒輻射和研究宇宙輻射成分的儀器。各種探測儀器可由程序裝置控制工作,也可由地面指令工作,“電子”號衛(wèi)星獲得了地球輻射帶、磁場、帶電粒子的特性、空間分布和能譜的大量數(shù)據(jù)。
電子戰(zhàn)飛機(jī)
電子戰(zhàn)飛機(jī)包括電子偵察飛機(jī)、電子干擾飛機(jī)和反雷達(dá)飛機(jī),是一種專門用于對敵方雷達(dá)、電子制導(dǎo)系統(tǒng)和無線電通信設(shè)備進(jìn)行電子偵察、電子干擾和攻擊的飛機(jī)。從現(xiàn)已問世的電子戰(zhàn)飛機(jī)來看,它們基本上都是由轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攻擊機(jī)等改裝而成。
隨著信息時(shí)代的到來,信息戰(zhàn)已成為未來戰(zhàn)爭的主要形態(tài)。能否奪取制信息權(quán)將直接決定著戰(zhàn)爭的勝敗。因此,在未來的信息化戰(zhàn)爭中,電子戰(zhàn)飛機(jī)在戰(zhàn)爭舞臺上仍將扮演主要角色。有鑒于此,目前世界各國都在不遺余力地發(fā)展高性能的電子戰(zhàn)飛機(jī)。美國從20世紀(jì)80年代就開始研制一種代號為“極光”的隱身電子偵察機(jī)。機(jī)上裝有先進(jìn)的合成孔徑雷達(dá)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、紅外和電子偵察設(shè)備。還有不少國家根據(jù)局部戰(zhàn)爭的經(jīng)驗(yàn),正在研制大功率、多功能的專用電子戰(zhàn)飛機(jī)。據(jù)悉,這些專用電子戰(zhàn)飛機(jī)將載有大功率干擾機(jī),可實(shí)施遠(yuǎn)距離、大范圍的強(qiáng)電子干擾。飛機(jī)上既載有雷達(dá)干擾機(jī),又載有通信干擾機(jī),還有干擾物投放器和反雷達(dá)導(dǎo)彈,可根據(jù)戰(zhàn)場需要,有選擇地使用或同時(shí)使用。
電傳操縱系統(tǒng)
電傳操縱是一種新型的飛機(jī)操縱系統(tǒng),特點(diǎn)是把駕駛員的操縱指令轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杹磉M(jìn)行操縱。由微型駕駛桿、敏感元件、計(jì)算機(jī)、同服機(jī)構(gòu)和舵機(jī)等部分組成。微型駕駛桿一般裝在座艙的側(cè)操縱臺上,當(dāng)駕駛員操縱它時(shí),電傳操作系統(tǒng)立刻將機(jī)械動作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算放大后,通過舵機(jī)使舵面偏轉(zhuǎn)。電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,體積和重量小,易于安裝和維修、操縱靈敏度高,無滯后現(xiàn)象。
多光譜掃描儀
多光譜掃描儀(MSS),有4個(gè)波段,分辨率80米。陸地衛(wèi)星3號上的MSS增加一個(gè)熱紅外波段,分辨率為240米。第二代陸地衛(wèi)星4~5號,從星體外形、結(jié)構(gòu)、星載儀器到數(shù)據(jù)傳輸方式均有新的改進(jìn)。星體采用多用途積木式結(jié)構(gòu),直徑2.1米,長5.4米,軌道高度705千米,傾角99°,周期99分鐘,每日繞地球18.5圈,覆蓋周期16天。星上載一臺多光譜掃描儀(MSS),一臺新一代多光譜掃描儀TM有7個(gè)波段,分辨率除熱紅外波段120米外均為30米。衛(wèi)星新增一個(gè)高增益天線,用于將遙感數(shù)據(jù)發(fā)送給跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,并由它轉(zhuǎn)發(fā)給地面接收站,從而大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速率和能力。1985年9月,陸地衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)射和管理由政府部門移交給地球觀測衛(wèi)星公司,實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。新的陸地衛(wèi)星6~7號將把MSS的分辨率提高到60米,TM則新增一個(gè)分辨率為15米的全色波段。陸地衛(wèi)星系列是20世紀(jì)70~80年代為世界各國提供航天遙感數(shù)據(jù)的主要遙感系統(tǒng),對航天遙感的發(fā)展及其應(yīng)用具有劃時(shí)代的作用。
多功能無人機(jī)
多功能無人機(jī)將集偵察、校射、監(jiān)視、戰(zhàn)果評估、目標(biāo)識別、無線電中繼、對地攻擊等多功能于一體,可在距敵較遠(yuǎn)時(shí)進(jìn)行干擾、誘騙等軟打擊,也可在必要時(shí)對地面重要目標(biāo)進(jìn)行攻擊。美國波音公司研制的“禿鷹”就是這樣一種無人機(jī)。“禿鷹”是一種大高度、長續(xù)航時(shí)間的自主式無人機(jī),可用于執(zhí)行戰(zhàn)略偵察、監(jiān)視、目標(biāo)探測、反潛戰(zhàn)、指揮、控制、通信、大氣監(jiān)測、海關(guān)與邊防巡邏等任務(wù)。該機(jī)采用全復(fù)合材料機(jī)體結(jié)構(gòu),具有很輕的大展弦比承載機(jī)翼。該機(jī)巡航速度每小時(shí)148千米,最大升限2.736萬米,航程1.48萬千米,續(xù)航時(shí)間120小時(shí)。其中升限和續(xù)航時(shí)間均創(chuàng)造了無人機(jī)的飛行記錄。
“導(dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)
“導(dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)為美國國防導(dǎo)航衛(wèi)星系列。“導(dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)從1978年2月到1980年4月共發(fā)射6顆,取中高度圓軌道,采用雙頻偽隨機(jī)噪聲測距導(dǎo)航體制。主要任務(wù)是使海上艦船、空中飛機(jī)、地面用戶及目標(biāo)、近地空間飛行的導(dǎo)彈以及衛(wèi)星和飛船實(shí)現(xiàn)各種天氣條件下連續(xù)實(shí)施的高精度三維定位和速度測定,還可用于大地測量和高精度衛(wèi)星授時(shí)等。全球定位系統(tǒng)有較高的軍用價(jià)值,定位精度可達(dá)十幾米左右,測速精度優(yōu)于0.1米/秒,授時(shí)精度優(yōu)于1微秒;民用時(shí)定位精度一般為100米左右。
“導(dǎo)航星”系統(tǒng)(GPS)基本工作原理是計(jì)算衛(wèi)星發(fā)射機(jī)和地球上接收機(jī)之間的距離。如果同時(shí)接收來自三顆衛(wèi)星的信號,把接收每一信號的時(shí)間記錄下來,利用已知的無線電傳播速度,就能計(jì)算出接收機(jī)所在的位置,然后以每一衛(wèi)星到接收機(jī)的距離為半徑,以衛(wèi)星為中心,作一個(gè)球體,這樣,對三顆衛(wèi)星可以作出三個(gè)球體,這三個(gè)球體的交點(diǎn)就是接收機(jī)的所在位置。不過,要作精確的計(jì)算,時(shí)間上必須嚴(yán)格同步,不然,一微秒的誤差,會造成300米的定位誤差。為此,利用一個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星來授時(shí),這樣接收機(jī)同時(shí)接收來自四顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號,也就是說至少要使四顆導(dǎo)航衛(wèi)星同時(shí)出現(xiàn)在接收機(jī)的視場范圍之內(nèi),使接收機(jī)能“看得見”,才能“聽得到”。不論在地球哪一個(gè)角落,要求任何時(shí)刻都能同時(shí)收到四顆導(dǎo)航衛(wèi)星的信號,才能精確地定位。
“導(dǎo)航星”系統(tǒng)具有全球、全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)定位、精度高、抗干擾性強(qiáng)、不需要在國外設(shè)站、用戶不需發(fā)射無線電信號、使用簡單、不限制用戶等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用極其廣泛,適于航空、航海、航天領(lǐng)域的飛行器和艦船,以及地面各種車輛和部隊(duì)等,也非常適用于陸、海、空各軍種作戰(zhàn)需要,如“導(dǎo)航星”系統(tǒng)與武器系統(tǒng)相結(jié)合,會大大改善偵察敵情、目標(biāo)定位、部隊(duì)行軍、彈藥投放及聯(lián)合軍事行動等軍事活動的效果。
導(dǎo)航衛(wèi)星
導(dǎo)航衛(wèi)星是為地面、海洋、空中和太空用戶導(dǎo)航定位的人造地球衛(wèi)星。
1958年初,美國科學(xué)家在跟蹤第一顆人造地球衛(wèi)星時(shí),無意中發(fā)現(xiàn)收到的無線電信號有多普勒效應(yīng),即衛(wèi)星飛近地面接收機(jī)時(shí),收到的無線電信號頻率逐漸升高;衛(wèi)星遠(yuǎn)離后,頻率就變低。這一有趣的發(fā)現(xiàn),揭開了人類利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位的新紀(jì)元。衛(wèi)星定位導(dǎo)航,是由地面物體通過無線電信號溝通自己與衛(wèi)星之間的距離,再用距離變化率計(jì)算出自己在地球或空間的位置,進(jìn)而確定自己的航向。
這種設(shè)在天上的無線電導(dǎo)航臺,就是現(xiàn)在的導(dǎo)航衛(wèi)星,也可以說是當(dāng)今的“羅盤”。目前已有不少國家利用人造地球衛(wèi)星導(dǎo)航。這種導(dǎo)航方法的優(yōu)點(diǎn)主要是:可以為全球船舶、飛機(jī)等指明方向,導(dǎo)航范圍遍及世界各個(gè)角落;可全天候?qū)Ш剑谌魏螑毫拥臍庀髼l件下,晝夜均可利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為船舶指明航向;導(dǎo)航精度遠(yuǎn)比磁羅盤高,誤差只有幾十米;操作自動化程度高,不必使用任何地圖即可直接讀出經(jīng)、緯度;導(dǎo)航設(shè)備小,很適宜在艦船上安裝使用。于是,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了。
動力系統(tǒng)
動力系統(tǒng)由火箭發(fā)動機(jī)和推進(jìn)系統(tǒng)組成,如果是液體火箭發(fā)動機(jī),還應(yīng)有液體推進(jìn)劑和輸送系統(tǒng)。動力系統(tǒng)有火箭的“心臟”之稱,它是使火箭實(shí)現(xiàn)飛行運(yùn)動的原動力。
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