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第13章 人类对宇宙不懈的探索(3)

美国宇航局的“好奇”号火星车是一个汽车大小的火星遥控设备,为美国第四个火星探测器,第一辆采用核动力驱动的火星车,是前往火星的探测器制造的有史以来最大的隔热板,其使命是探寻火星上的生命元素。2011年11月26日23时2分,“好奇”号火星车发射升空,随后顺利进入飞往火星的轨道,发射取得圆满成功。

随着这些火星探测器的陆续着陆,火星的神秘面纱正在逐步被揭开。火星其直径是地球的二分之一,重力大约为地球的三分之一,一天大约为24小时,也有四季变化,也有稀薄的大气层,也曾经有大量液态水的存在。

科学家们已经制订了载人登陆火星的时间表。向火星移民也许不是很久远的事情。人类将通过自身的努力,推动火星成为又一个美好的家园。毕竟,地球是人类的摇篮,但人类不能永远生活在摇篮里。

人造地球卫星

人造卫星早已为世人所熟知,它们都包含各种仪器设备的若干系统,这些系统可分为专用系统和保障系统。

专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统,大致又分为三大类,即探测仪器(如红外天文望远镜等)、遥感仪器(如各种照相机、测视雷达等)和转发器(如通信转发器等)。

保障系统主要有结构系统(卫星的外部壳体属结构系统的一部分)、热控系统(使卫星内保持一定的温度)、电源系统(卫星体外张开的一般为太阳能电池板)、无线电测控系统、姿态控制系统(使卫星保持一定的姿态)和轨道控制系统等。有些卫星还装有计算机系统,用以处理、协调和管理各分系统的工作。返回式卫星还有返回着陆系统等。

在人造地球卫星的大家族中,包含哪些成员呢?主要有:

通信卫星

它是在地球赤道平面内,离地面35860千米的高空上运转的同步卫星。由于它与地球同步运转,所以卫星好像静止地悬挂在空中。世界上第一颗同步通信卫星是美国于1963年发射的,其覆盖面积大约为地球表面积的40%。我国在1984年成功地发射了第一颗通信卫星。有了通信卫星,就能在大范围内迅速传播电视、电话、电报、传真图片等。

通信卫星还可以用于军事、航空、航海和飞机、船舶的导航等。如果在赤道上空的同步轨道上,等距离分布3颗通信卫星,就能实现全球通信。人们坐在家里就能收看世界任何一个电视台的节目。

气象卫星

专门进行气象观测的人造卫星。自从1960年美国发射了第一颗气象卫星,到目前为止,太空中已经有上百颗气象卫星在运转。利用气象卫星可以获得大气层中许多气象资料。例如,云、地表面温度、海水温度、大气温度和湿度的垂直分布等。气象部门根据这些资料和拍摄到的照片、云图等,就能较快、较准地作出天气预报。

此外,对于渔场分布情况,可以通过气象卫星找出冷暖海洋交界处,这里鱼饵丰富、鱼儿集中。

侦察卫星

人们也称它为太空“间谍”,它以偷窃军事情报为主。自1960年前后出现以来,发展很快,已成为有能力发射这类卫星国家获取情报的有效工具,成为现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分。在这些太空“间谍”里装有各种各样的侦察设备,如照相机、电视摄像机、红外探测器及电子侦察仪器等。按执行的任务和侦察设备的不同,侦察卫星一般可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和导弹预警卫星。侦察卫星是卫星家族中为数量多的一类,它占卫星总数的60%左右,是世界上发射数量最多的一种卫星。

导航卫星

它为地面、海洋、空中和空间用户导航定位服务。自1960年4月美国发射第一颗导航卫星“子午仪”以来,世界各国发展了数十颗各种类型的导航卫星。现在它们正在为飞机、导弹、舰船等各种用户当“向导”。

测地卫星

用于测定地面点坐标、地球形状和地球引力场参数,也可作为地面观测设备的观测目标或定位基准。它可以为洲际导弹发射测定准确的目标位置。20世纪60年代初,人们观测人造卫星运动,推算出地球扁率,利用卫星测定观测站坐标,计算地球重力场,取得较大成果,从此,美、苏、法等国相继发射了测地卫星。

地球资料卫星

它是在气象卫星基础上发展而来的。1972年7月23日,美国发射了世界上第一颗地球资料卫星。它采用20世纪60年代发展起来的航空遥感技术,如光谱遥感技术,拍摄出照片,帮助人们寻找地下的丰富矿藏,调查森林、水文、耕地种植和农作物生长等情况。地球资源卫星能迅速、全面、经济地提供有关地球资源的情况,

对资源开发和国民经济有重要作用。地球资料卫星分为陆地资料卫星和海洋资料卫星。

科学卫星和天文卫星

它可以帮助人们研究地球周围的空间、太阳和天体物理。其中天文卫星又分为以观测太阳为主的太阳观测卫星和以探测太阳系以外的天体为主的非太阳探测天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星和Y射线天文卫星等。

此外,还有用于拦截敌方卫星的反卫星等。人造卫星的种类远不止上面所说。世界各国对卫星的研制、发射正方兴未艾,我国也在急起直追,成绩斐然。

哈勃空间望远镜

我们常在电视新闻中听到,“哈勃空间望远镜”又发现了哪些天体现象,为人类又做出了哪些耀眼的天文成就,那么,这个“哈勃空间望远镜”究竟是什么呢?它真有如此大的功效吗?

建造“哈勃空间望远镜”的初衷

如果你在地面利用望远镜观测过某些天体,就会知道,不论望远镜口径制作得多大,仍会有很多天体观察不到。这是因为许多天体不仅发出可见光,而且还发出一些我们肉眼看不见的光,如红外线、紫外线、X射线等,它们在穿过地球厚厚的大气层时,绝大部分被大气层反射或吸收了,只有可见光、射电波和一小部分红外线能够照射到地面,被我们的望远镜捕捉到。即使我们能观测到的这一部分光,也因为大气的折射、抖动而使观测精度受到影响。看来地球的大气层是进行天文观测的一个重大障碍。

美国人的解决之道

在这个时候,哈勃空间望远镜应运而生了。1990年4月,美国用航天飞机把一个口径为2~4米的光学望远镜送入了太空,并以美国著名的天文学家哈勃的名字命名,称为哈勃空间望远镜。为什么人类要把耗资21亿美元和长达40多年的时间才建成的望远镜发射到太空中呢?

送入太空的哈勃空间望远镜,所要完成的任务是探测、测量遥远星空中由恒星或星系发出的光。对于那些肉眼看不到的光则用特殊的仪器来测量。当哈勃空间望远镜的主镜对准某一发光星球时,来自遥远星空的光会被聚焦到望远镜中的各种仪器上,然后其将收集到的数据转换成无线电信号,并借助通信卫星转发回地球,地球上的计算机再将接收到的信号还原成可供天文学家研究的各种图像,从而揭开宇宙的许多秘密。

目前,宇航员已经给“患了近视”的哈勃空间望远镜矫正了“视力”,现在发送回的图像非常清晰。天文学家把哈勃空间望远镜誉为“观天法宝”,相信有了它人类可以看到更多更远的天体。

哈勃望远镜能够避开地球上厚厚的大气层,接收到许多在地球上接收不到的红外线、紫外线、X射线等,并借助通信卫星转发回地球。

奔向太空——人类未来的家园

如今,地球上人口爆炸,资源即将枯竭,如果人们不早做打算,未来的前景就很不乐观。这个时候,人类将目光投向了广阔的太空,在那里寻找新的家园。

有关专家论证说,人类要想移居太空,起码要具备3个条件:

首先,要拥有强大的运载工具。目前,世界上已经能够研制和发射大推力、大容量的载人飞船、航天飞机和多座空间站。因此,这方面的技术已经日趋成熟。

其次,要研制出能仿造地球基本生活条件的载人航天器。这种航天器要具备和地球相似的空气、温度、湿度等,以满足人类生活和工作需要。在这方面,俄罗斯、美国和中国都发射了载人空间站进行相关试验,取得了一些成就。

再次,还有统筹太空环境对人体的影响。科学家们经过长期研究发现,人类在太空中,由于缺乏重力的吸引,全身的体液向上半身和头部转移,会使人血浆容积减少、血液浓缩,导致贫血。同时,微重力环境对于人体的肌肉、骨骼同样会产生不利的影响。此外,超低温、强辐射以及在飞船起降过程中的巨大加速度和减速度,也会对人体产生无法预料的影响。

因此,人类移居太空,是一项长期而又复杂的系统工程,需要科学家们的继续努力。

失重的生活

奇妙的失重现象

当人们进入太空的时候,就会出现和地球上截然不同的事情。吊着的灯绳,再也不会拉直;松开手中的杯子,它也不会坠落摔碎;走起路来,只要稍微用力,身体就会漂起来,吃饭时必须闭上嘴咬,如果碎屑飘进舱内,就会往人的眼睛、鼻孔里钻。更夸张的现象是,如果你用铅笔在纸上写字,很有可能会被铅笔芯戳起来,像撑竿跳一样。如果你写一个逗号,身体居然会扭转起来。

这就是失重现象。

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