人造卫星绕地球转为什么没有能量损耗

人造卫星绕地球转为什么没有能量损耗,第1张

在太空中环绕行星旋转的星体,叫做卫星。如果我们利用火箭,将一些物体发射到太空,使它环绕地球旋转,这些物体就是人造卫星

要把人造卫星发射到太空,必须使用强力的多节火箭和高能的燃料。同时,火箭的速度和方向必须控制非常恰当,才能正确地使人造卫星进入轨道。人造卫星的内部,装置著各种精密的仪器。为了保护这些仪器,人造卫星内部需要填充气体,来调节压力和温度。

目前,人造卫星多用在军事、通讯、资源探测和气象观测等方面。它们将观测到的资料,透过高频率的无线电波传回地球,提供科学家参考研究。

人造卫星的外型

人造卫星的外型多半设计成球型、羽毛球型或陀螺型等流线型,以减少在太空中受到阻力。人造卫星的高度,依照它的功能而有不同。它是以惯性在太空中运转,受到阻力时,会逐渐下降,而烧毁陨落。所以,为了延长它的寿命,通常都尽量射高一点。

要把人造卫星戏上几百乃至几万公里的高空,必须要有强大的火箭发动机,以及优良的高能燃料作为推进剂;由於火箭的喷气速度很高,火箭的外壳及发动机的喷口都需用特材料制造;此外,在制造火箭体的外壳时,还需要注意到它的形体均匀完整问题。因为如果火箭体的外壳稍有皱纹或裂痕,或是对称几何的形状结构上稍有偏差,那麼,当火升空时,高速的摩擦力就会使火箭体的外壳粉身碎骨。

人造卫星是人类科学文化发展的产物。为了科学探测的需要,在人造卫星上必须装配上各种仪器,同时又因为人造卫星是在『天外』运行的物体,宇宙空间的阳光辐射和宇宙射线等等的强度,比起地面都要大上千百倍。所以,人造卫星的设计,无论在构造和质量上,需要高度技巧以适应『天外』的环境。

人造卫星的外形多数被配成为球体、半椭圆的羽毛球体或陀螺球体等流线型式。因为人造卫星不断地绕著地球运转,速度非常快,以普通的人造卫星而论,每绕地球一圈,只需114分钟,在这高度运动中,如果不设计成上述形,将会受到非常大的阻力,至少,流星、陨石和稀薄的外层大气都会将它的运动速度逐渐减低。

因人造卫星受到的太阳辐射和宇宙射线的强度特别厉害,所以,在设计上人造卫星往往是十分明亮、反光性特别好的球体,所以有些人造卫星便被制成一个转动的陀螺体或球体,使太阳辐射均匀地照在它的球面或面上,不致因阳光高度集中在一个质点,而产生高热将合金烧熔。事实上,增加人造卫星的反光性,还可以使人容易看到,为了这个原因,有些国家所发射的人造卫星,就涂成橙色或鲜红色,以利於地面上用光敏电阻仪器去追踪。

在人造卫星的内部,一般都装有许多『高级』的精密科学仪器,所以在人造卫裏面还要充入定量的气体,其目的一是保温、一是调节压力。所谓保温,因为人造卫星每绕地球一周,就有差不多一半的时间在地球背後黑暗的影子裏移动,接触不到阳光,这时候温度可以降低到摄氏零下200多度,而在晒到阳光的另一半时间裏,温度就急剧上升得很高,冷热差异十分强烈,如果不利用气体来保温调节,人造卫星内所有的无线电仪器便不能准确工作了。至於调节压力,因为地面的仪器装设都是在正常的地球大气压力下进行,一旦升到高空,因为没有大气压力,许多仪器会失灵。为此,不但要在人造卫星裏充满空气,还要把人造星密卦,并安装『强制性』的气体循环系统,以便保证人造卫星舱内的气体压力均衡,及时调节舱内的温度。

地面上把各种信号送到很远的地方,需要有强功率的发射设傋和强大的电源,发射功率愈大,所需的电源功率也就相对愈大,一般来说就要增加电源的体积和重量,但对人造卫星而言,又笨又重的电源会给它的发射增加困难。

那麼人造卫星上的电台用的是什麼样的能量呢?人造卫星发射无线电讯号使用的是电池。目前使用在人造卫星上的电池有两种,化学能电池和太阳能电池。有的卫星采用化学能电池供电,供电的时间有一定的期限,当电池能量消耗完,人造卫星也就不再发送讯号。有的卫星是采用两种电池联合使用的方法,在人造卫星外表面上密集地排列著一组光电池,它是由一种半导体所制成,能将太阳光直接转换成电能,这样多个元件组成的电池组发电功率较大,太阳能是取之不尽、用之不竭的,但是由於人造卫星地球运行,有时会进入地球的阴影之内,阳光被地球遮蔽,这时太阳电池就会立即停止工作,但是人造卫星上的电台、仪器决不能因此而断电,便采另一组电池──一种类似镉镍电池的电池来供电,它可以用光电池反复进行充电,这样太阳电池和蓄电池联合使用,就能不间断地给卫星供电。

一颗人造卫星发送的讯号世界各地都能收到,其主要原因一是人造卫星发射无线电波的功率相当大,一是由於用20.009兆周的频率。

一般电台的广播采用的都是中波,是自500千周到1500千周这一段频率。中波靠地面传播,容易受到障碍而传送不远,同时为发射天线的长度与频率高低成反比,频率愈低天线就要愈长,这样电台设备就很庞大,显然在人造卫星上是不合适的。当无线电波频率大於这个范围,而渐渐升到达短波段时(一般指3兆周至30兆周),无线电波损耗就很小,而能够穿过稠密低空大气层,到达电离层(距地面约50公里),由於电离层有反射或折射短波的作用,短波被反射或折射回地面,这样电波就在地球表面和电离层之间来回射而传送远处,每当夜间由於太阳活动响减弱,电离层就升高,电波反射能传得更远,这就是为什麼使用短波能收到远处电台,并且晚间收音机特别灵敏的原因。

那麼人造卫星上采用任意频率的短波是否可以呢?人造卫星在几百公里高空,远在电离层之上,如果采用一般短波,就会受到电离层的反射而返回太空,很难到达地面。人们发现,电离层有反射短波的作用,但有一些特殊频率的短波,却能穿过电离层,人造卫星用它来传播通讯所受反射极少,就像光线能穿过窗口照进屋子裏一样,这几个频率也就称之为『窗口』频率,20.009兆周正是这种窗口频率中的一个。有了强大的电源,高频、大功率的管子,先进的电子技术,产生20.009兆周的强力电波,太空中一颗人造卫星能使其讯号通行无阻地播送到世界各地。

军事卫星

发射到太空中从事大关军事任务的卫星,叫做军事卫星。军事卫星的发明,将人类带进太空战争的时代。

目前,卫星在军事指挥上占有重要的地位:利用军事通讯卫星,可以在瞬间获得世界各地的情报;军事侦察卫星,可以侦测到敌国的飞d基地、军事基地、军舰动态、甚至潜水艇的位置;预警卫星可以测出前来攻击的飞行物体。这些资料都是制定作战计画的参考。

另外,还有杀手卫星,它具备了雷射或小型飞d,是专门用来摧毁敌国太空船或飞d的武器。目前人类的战争已从地打到高空,美国的前任总统雷根积极推动『策略性防卫计画』(俗称『星战计画』),他的目的就是要在太空中确保自由世界的安全和军事优势。

通讯卫星

地面无线电短波通讯是靠高空电离层的反射来进行,但人们逐渐发现,在某些特殊的情况下,如太阳活动剧烈时,电离层会到突然『骚扰』,这使得短波无线电讯号立即衰弱甚至完全中断,其时间短则几分钟,长者可达一小时左右。

这种通讯中断现象在军事上影响很大,利用人造卫星作通工具就是有效的措施之一;人造卫星可以作为通讯的中继站,夹转播无线电波,所以用人造星建立起来的通讯网,即使在戢时,也可以不受电离层的干扰而畅通无阻。

同时,如果在人造卫星上装上特殊的摄影机和电视机,它就可以仔细地拍摄地形,侦察军事基地,并将这些地方的位置精确测量出来,然後再把资料用无线电波传回地面。如果在人造卫星上附设一些仪器,如红外线传感器、X射线侦察器等,就可以用来辨别导d的发射,作为空中警戒站,也可用来观察高空的核爆情况,另外在人造卫星上也可以装自动武器,如导d核武器等。

在高空中的卫星,可以将从甲地接收到的讯息,传给距离遥远的乙地,便称通讯卫星。我们在台湾可以同时从电视上收看到正在美国举行的世界少棒赛,就是透过通讯卫星。

通讯卫星可以传递电话、电报、广播和电视画面等讯息。方法是利用微波(高频率的无线电波),载送要传递的讯号,穿过地球大气的外层,到达卫星上的接收器,卫星把收到的电讯放大後,再传到地面上等待接收的地点。这样的通讯方式,不但打破了地理上的障碍,也使得国际之间交换资料更加方便。

人类从1950年美国发射第一枚气球式通讯卫星以,来,便不断地改进和增加它的功能。1964年8用美国发射同步通讯卫星三号,是第一枚将电视画面横贯太平洋,从美国传到东方的通讯卫星。未来,卫星通讯的业务,将发展卫星群和高动力通讯卫星连线作业,并且制造像口袋般大小的收发器,让人类在世界各个角落,都能互相通讯联络。

资源卫星

资源卫星的完整名称是地球资源探测卫星。它的功能是用来探测地球表面的资源分布情况,例如矿物的蕴藏、水的分布、农作物种植的状况、森林灾害和海水污染等现象。

资源卫星可以利用本身的照相设备,清楚地拍摄地面景像,传送到地面的资料处理中心。同时,它也能收集各地面站发送来的当地环境资料,再将这些资料传送到地面资料处理中心。科学家利用这些资料,可以制定土地运用计画、鉴定农作物病虫害、监视火山或地震等自然现象,对人类生活帮助很大。

目前,唯一做为商业用途的资源卫星,是美国的大地卫星,它能在每25秒内拍摄185平方公里的区域,这些照片直接传送到地面接收站,用电脑分析,并且印出来,提供科学家从事研究。

1、半导体行业主要是做集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域。如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。

2、今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。半导体公司通常是指借助顶尖团队和丰富的模拟射频、微波、毫米波和光子半导体产品,帮助通信基础设施公司解决网络容量、信号覆盖、能源效率和现场可靠性等领域内的复杂挑战。例如Macom。

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MACOM通过为光学、无线和卫星网络提供突破性半导体技术,来满足社会对信息,从而实现全面连通且更加安全的世界。如今,MACOM推动着各种基础设施的建设,让人们在生活中每时每刻都能方便地沟通、交易、旅行、获取信息和参与娱乐活动。MACOM技术提高了移动互联网的速度和覆盖率,让光纤网络得以向企业、家庭和数据中心传输以往无法想象的巨大通信量。

北京时间1993年10日6时正,我国在酒泉卫星发射中心发射了一颗科学探测与技术实验卫星,这是我国发射的第15颗返回式卫星。以往的14颗均回收成功,令人遗憾的是,这颗卫星原定在太空预定轨道运行8天后回收,但由于卫星故障,未能按计划返回地面。这颗卫星究竟到哪里去了?它掉下来了吗?美、英、法对此展开了一场宣传战。

美国《航空与空间技术周刊》在10月中旬就称:“中国10月8日发射的卫星将于10月底穿过大气层坠落地球,并对广大地区构成威胁。”

法新社10月28日凌晨引用美国科罗拉多北美太空飞行指挥部纳尔逊·麦考奇少校的话说:“我们有世界上最好的价值数十亿美元的监测器,它们证明中国10月8日发射的卫星今天将进入地球大气层,我敢打赌!”

随后,美国太空飞行指挥部又发布了信息:重约2吨的中国卫星碎片于格林尼治时间10月28日16点09分坠落在秘鲁以西1600公里的太平洋中。

大洋彼岸的中国卫星专家们对美国人的武断轻蔑地笑了笑:“这点自信我们还是有的,掉下来的绝不是我们卫星的回收舱。”于是10月29日中国各大报纸上出现了“国家航天局新闻发言人发布的有关部门跟踪结果证实,卫星回收舱仍在轨道上运行,半年之内不会返回地面”的正式消息。

美国人自负,中国人自信,法国人也来“凑热闹”。

10月29日,法国国家空间研究中心说,中美双方关于这颗卫星是否仍在轨道上的说法“都对”,井且解释说,这颗中国卫星自10月8日发射升空以来,已有7个卫星部件返回地面,还剩下一个部件仍在轨道上运行。

法国人的说法多少有点道理。返回式卫星按其结构来讲,是可以分成星上发动机,燃料贮箱,卫星舱盖,仪器舱,返回舱等几大部分。随着卫星工作的完成,前几部分按程序应一一被甩掉,最后地面实际回收的部分是卫星的返回舱。美国人大呼小叫的"天外来客",不过是卫星在天上按预定程序正常甩掉的运载火箭的第二级发动机残骸。

人们在关心这颗卫星命运的同时,还极为关心星上搭载了什么东西。

卫星究竟搭载了些什么?

除了前几颗返回式卫星都搭载过的"冶炼"半导体材料的晶体炉,植物种子,昆虫、菌种、微生物等实验品外,新的搭载项目是一批纪念邮封和私人物品。

中国航天集邮协会特制了1000枚纪念邮封放进了卫星回收舱。这些邮封的底色呈淡蓝色,封左为一朵红白相间绽开的降落伞,伞下绘有返回式卫星的英姿。一幅长征二号丙运载火箭发射返回式卫星的照片隐约从邮封中央的底色里透出,邮封右下角有从印钞特制的防伪标记和防伪荧光暗号,在紫外线灯光下可以清晰地看出,这些暗号是0001—1000的数字,表示这枚邮封的序号。邮封的上部印有 "93—035中国首次星载回收纪念封"字样,并盖有钢印。

除此外,还有中国卫星发射代理(香港)有限公司制作的3000枚纪念邮封,分别捆在15个布包中,放进了卫星舱内。该公司还搭载了一只神秘的圆柱形金属桶,里面装满了香港客户的私人物品,说它是奇珍异宝大概并不为过。其中有尊大约10厘米高的金质观音菩萨铸像,还有一尊同样大小的如来佛金质铸像。有人说,二佛可能厌倦了人间的嘈杂,有心借着卫星到九天去避个清静,所以不让卫星回来了。

比较贵重的东西有:一枚镶着44颗钻石、正面印有毛主席晚年浮雕头像的毛泽东诞辰100周年18K纪念金币。一块号称“满天星”的手表,该表的外壳、表盘及表带上镶满了晶亮亮的钻石,所以人称“满天星”,据说价值50多万元港币。一块用24金压铸的面额为50元的美元制币模版。一对白金戒指和一只钻石戒指。

其他还有:21盘高档激光唱盘;—盘大激光视盘(因太大未能装进圆桶,单独另放);一台BP机;一把R形钥匙链牌,这是世界名牌轿车劳斯菜斯的专用品;两张xyk;七张照片,其中有几张是结婚照;还有一大叠名片,共有194张,放在最上面的是一张香港文汇报XXX的名片。

所有这些私人物品共235件。

最近,专家们透露,从卫星在太空运行的阻力衰减值推算,这颗卫星至少还会运行15个月才有可能自行陨落。至于陨落的具体时间和地点,一是还需要不断跟踪、计算,一是众所周知的原因,暂时“无可奉告”

可以让世人放心的是,这颗卫星上没有任何核装置,也没有其他令人恐怖、不安的有害污染物。

(华摘自1月15日《解放军报》作者:石磊)


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