苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是嘀嘀哒哒的电报码,遥测信号是间断的。中国的卫星信号应该是什么样的?卫星总体组的组长何正华认为,中国应该超过苏联,发射一个连续的信号,且这个信号要有中国特色,全球公认。当时
中央人民广播电台
对外呼号是“东方红”乐曲,某种意义上“东方红”也成了“红色中国”的象征。出于对
毛泽东
的崇敬,何正华亦提出了卫星命名为“东方红一号”的建议。这些提议在“651”会议上得到了专家的赞同。1966年5月,经国防科工委、中国科学院、七机部负责人
罗舜初
、张劲夫、
裴丽生
、钱学森等共同商定,将中国第一颗人造卫星取名为“东方红一号”。1967年初正式确定中国第一颗人造卫星要播送《东方红》音乐,让全球人民都能听到中国卫星的声音。
人造卫星
“红色风暴”
中国第一颗人造卫星工程的整个研制工作,大部分都是在“文化大革命”最动乱的年月里进行的。那时席卷全国的“红色风暴”冲击到承担卫星工程任务的每一个单位。1967年初,中国科学院和七机部及下属单位均被“群众组织”夺权,卫星设计院的原来的领导都“靠边站”了,很多的科学家当时被定为“
反动学术权威
”、“特务”、“牛鬼蛇神”遭到批斗。即使普通的科技人员,也有不少亲属和社会关系在运动中受到冲击和株连。卫星的研制工作与“革命”发生了冲突。
当时的“革命”要求大家手捧“宝书”,口念语录,心地虔诚地表忠献忠。卫星研制只能等参加完“革命”才能去做,否则就会被扣上“不突出政治”的帽子。科学家被批判时,科技业务骨干还要参与陪“斗”。武斗不断,交通受阻,器材供应不上,卫星研制事业已面临夭折的危险。
在这种情况下,1967年初,周恩来总理与
聂荣臻
副总理采取了一系列措施,宣布:组建
中国空间技术研究院
,钱学森任院长,编入军队序列,不开展“文化大革命”的“四大”(即大鸣、大放、大字报、大辩论)。空间技术研究院从许多单位抽调出精兵良将,把分散在各部门的研究力量集中起来,实行统一领导,使科研生产照常进行,保证了中国第一颗卫星的如期发射。
在空间技术研究院建院之初,研制卫星所需的物质条件十分缺乏,如测试设备少,试验设备不齐,加工设备不足等等。卫星制造厂是由科学仪器厂转产的,在人员、技术、设备和管理方面都面临很多困难。铆接,是卫星制造中必不可少的一道工序。可当时卫星厂未干过,在卫星的初样和试验阶断,没有铆枪,更没有固定工件的桁架,工人们就靠一把小锤,用自己的身体当桁架,将铆钉一个个敲上去。就是在这样的条件下,卫星厂解决了铆接、阳极化
电抛光
、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项工艺问题。
为了检验设计的正确性与合理性,“东方红一号”卫星从元件、材料,到单机分系统以至整星都要在地面进行多种
环境模拟试验
。发射场预定发射卫星的时间气候寒冷,而卫星厂又没有符合要求的试验场地,“热控试样星”的试验是1968年的夏季于海军后勤部的一个冷库中进行的。很多的困难都是靠科技人员因陋就简、土法上马、群策群力解决的。卫星上天后,许多国际友人来空间技术研究院参观卫星,当时的环境条件让参观者大为感叹:“东方红一号”能诞生,是个奇迹!
人造卫星
难忘4·24
1970年4月1日,装载着两颗“东方红一号”卫星、一枚“
长征一号
”运载火箭的专门列车到达中国西北
酒泉卫星发射中心
。
4月的西北
戈壁滩
上,白天也要穿棉衣,到夜间,裹着皮大衣也感到寒冷。在离地面30多米高的
龙门塔
工作平台上,科技人员不分白天黑夜,排除一切故障,一次次地测试。
1970年4月24日3点50分,周恩来总理电话告知国防科委副主任罗舜初:毛泽东主席已经批准这次发射,希望大家鼓足干劲,过细地做工作,要一次成功,为祖国争光。
21时35分,卫星发射时刻终于到来了。“东方红一号”随“长征一号”运载火箭在发动机的轰鸣中离开了发射台。21时48分,星箭分离,卫星入轨。21时50分,国家广播事业局报告,收到中国第一颗卫星播送的“东方红”乐音,声音清晰宏亮。
1970年4月25日18点,新华社授权向全世界宣布:1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439千米,远地点高度2384千米,轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度,绕地球一圈114分钟。卫星重173千克,用20.009兆周的频率播送“东方红”乐曲。
然而,为中国的第一颗人造卫星倾注了全部心血的赵九章先生却未能等到这一刻。无端受诬陷迫害的他,早在一年半以前已经含冤去世。不少的科学家是在“牛棚”中听到“东方红”乐音的。
“东方红一号”卫星升空后,星上各种仪器实际工作的时间远远超过了设计要求,“东方红”乐音装置和短波
发射机
连续工作了28天,取得了大量工程遥测参数,为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验。
“东方红一号”的发射成功,为中国航天技术的发展打下了极为坚实的根基,带动了中国
航天工业
的兴起,使中国的航天技术与世界航天技术前沿保持同步,标志着中国进入了
航天时代
。
中国第一颗通信卫星是1984年1月29日发射的,它取得了部分成功。这是一颗试验通信卫星。
1984年4月8日成功发射的第一颗静止轨道试验通信卫星东方红二号,使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。
实用广播通信卫星东方红二号甲于1988年3月7日成功发射。该卫星大大改善了中国的通信和广播电视传输条件。
中容量广播通信卫星东方红三号于1997年5月12日成功发射。该卫星改善了中国的国际通信以及西部边远山区的通信状况。
风云
气象卫星系列
包括风云一号太阳同步轨道气象卫星和
风云二号
地球静止轨道气象卫星两大类。风云一号和风云二号分别进行过4次和3次发射,在中国
天气预报
和气象研究方面发挥了重要作用。
1988年9月7日,中国第一颗气象卫星风云一号由长征四号火箭发射升空。
中国在1997年6月10日发射第一颗地球静止轨道气象卫星风云二号甲,并于1997年12月1日正式交付用户使用。2000年6月25日又发射了风云二号乙。2004年10月19日又发射了一颗
风云二号气象卫星
。
中国已经发射的空间物理探测卫星,主要是“实践”卫星系列。1971年3月3日成功发射了
实践一号卫星
。1981年9月20日一箭三星成功发射了实践二号、实践二号A和实践二号B。1994年2月8日成功发射了
实践四号卫星
。
共发射了八颗卫星,分别是:1971年3月发射的实践一号;1981年9月20日用一箭三星发射的实践二号、实践二号甲、实践二号乙;1994年2月8日发射的实践四号;1999年5月10日发射的实践五号。2004年9月9日发射的实践六号A星和B星。
实践一号卫星是在
东方红一号卫星
的基础上增加了
太阳能供电系统
等8个空间技术试验及探测项目。1971年3月3日,实践一号卫星由
长征一号火箭
成功发射。卫星在轨道上运行了8年多,向地面发回了大量科学探测和试验数据。
实践二号卫星是专门用于空间物理探测的
科学实验卫星
。卫星重250千克,卫星主体为一个外接圆直径1.23米、高1.1米的八面棱柱体。1981年9月20日,中国发射一箭三星,实践二号是其中之一。
1970年4月24日,中国成功发射了自己研制的第一颗卫星东方红一号。该卫星重173千克,星上装有一台“东方红”电子音乐发生器及科学
探测仪器
设备。其任务是探测空间电离层和
地球大气
密度,并将有关数据传回地面。因此,东方红一号是一颗具有
空间探测
性质的技术试验卫星。
从1999年10月到2003年10月,中国共发射了3颗地球资源卫星。
从1970年4月24日到2000年10月31日,中国发射了74个航天器,它们覆盖了地球所拥有的4种轨道。其中有国产的实验飞船1艘,国产的人造卫星47颗,外国制造的卫星26颗。现以47颗国产卫星为主,
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顺行轨道
顺行轨道的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。在这种轨道上运行的卫星,绝大多数离地面较近,高度仅为数百千米,故又将其称为近地轨道。中国地处北半球,要把卫星送入这种轨道,运载火箭要朝东南方向发射,这样能够利用地球自西向东自转的部分速度,从而可以节约火箭的能量。
地球自转速度
可以通过赤道自转速度、发射方位角和发射点
地理纬度
计算出来。不难想象,在赤道上朝着正东方向发射卫星,可利用的速度最大,纬度越高能用的速度越小。
由于地球表面不是理想的球形,其重力分布也不均匀,使卫星轨道平面在
惯性空间
中不断变动。具体地说,地球赤道部分有些鼓涨,对卫星产生了额外的吸引力,给轨道平面附加了1个力矩,使轨道平面慢慢进动,进动方向与轨道倾角有关。当轨道倾角大于90度时,力矩是逆时针方向,轨道平面由西向东进动。适当调整卫星的
轨道高度
、倾角和形状,可使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度,恰好等于
地球绕太阳公转
的日平均角速度,这就是应用价值极大的圆形太阳同步轨道。
在太阳同步轨道上运行的卫星,可在相同的时间和光照条件下观察卫星云层和地面目标。气象、资源、侦察等应用卫星大多采用这类轨道。中国用长征四号火箭发射的2颗
风云一号气象卫星
和2颗测量
大气密度
的地球卫星,用长征四号2火箭发射的1颗风云一号气象卫星、1颗中国和巴西合制的资源一号卫星、1颗中国资源二号卫星、1颗实践五号科学试验卫星,都采用这种轨道。它们都是从太原发射中心升空的。长四乙火箭在发射资源一号卫星时,还用1箭双星的方式把1颗巴西小型科学应用卫星送入太阳同步轨道。
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赤道轨道
赤道
轨道的特点是轨道倾角为0度,卫星在赤道上空运行。这种轨道有无数条,但其中的一条地球静止轨道具有特殊的重要地位。由于卫星
飞行速度
随距地面的高度而变化,轨道越高,速度越小,环绕周期越长,故由计算可知,当其在赤道上空35786千米高的圆形轨道上由西向东运行1周的时间,恰好是23小时56分4秒,正与地球自转一周的时间相同,这条轨道就被称为地球静止轨道。因为卫星环绕周期等于地球自转周期,两者方向又一致,故相互之间保持相对静止。从地面上看,卫星犹如固定在赤道上空某一点。在静止轨道上均匀分布3颗通信卫星即可进行全球通信的科学设想早已变为现实。世界上主要的通信卫星都分布在这条轨道上。有的气象卫星、预警卫星也被送入静止轨道。中国用长征三号火箭先后发射了1颗试验卫星、5颗东方红二号系列通信卫星、2颗风云二号气象卫星、用长征三号甲火箭发射了1颗实践四号探测卫星、2两颗
东方红三号通信卫星
、1颗中星22号通信卫星,这些卫星中有10颗进入静止轨道预定位置。发射这类卫星,星上要携带
远地点发动机
,运载火箭把卫星送入大椭圆同步转移轨道后,地面再发出指令,让星上远地点发动机点火,将卫星移入静止轨道。
20世纪50年代由贝克和努恩设计的大型高精度人造卫星跟踪
照相机
,首批12台设置在环绕地球的±35°纬度带内。这种照相机采用焦距50厘米、口径也是50厘米的特殊设计的
施密特
光学系统(见
施密特望远镜
),改正镜由三片透镜组成,视场5°×30°。焦面是半径50厘米的近似球面。采用宽约56毫米的长感光胶卷,借6~7千克拉力变形后伏贴在胶片
支承
板上。机架为三轴式装置,以大圆弧逼近卫星视轨迹最高点近傍±30°弧段,进行跟踪,角速度可在每秒0~7000之间连续调节。对于角速度为每秒1°的卫星,当跟踪误差为±1%时,可拍摄到星等为11等的暗卫星。照相机以固定方式工作时,可拍摄到6等的卫星。它有一扇圆筒状断口快门,围绕着焦面高精度地旋转,在
恒星
或卫星的星像拖痕上截出用作测量标志的断口,每转一周截出两个断口,另一扇“蛤壳”状总快门同心地紧围在断口快门之外。蛤壳每启闭一次,完成一次曝光,在此期间,星像拖痕被断口快门截出5个断口。曝光时间有0.2、0.4、0.8、1.6、3.2秒五种。在形成第三个断口的中央时刻,子钟度盘(分、秒、0.01秒盘)和100
周圆
扫描
阴极射线管
的记时亮点被投射到底片端部。记时精度达1毫秒,位置精度达2。当照相机以固定式拍摄低速卫星时,由于曝光时间较长,恒星像明显地拖长,降低了测量精度。贝克-努恩照相机改进型的设计,是将原来的垂直轴斜置成极轴,照相机绕极轴恒速运转,使恒星成为点像。
2015年4月,美国宇航局发布了由信使号飞船搭载的“可见光与红外光谱仪”(VIRS)拍摄的图像,显示水星地表上一些可能是火山管道或是新鲜撞击坑的景物。为了凸显地质特征,这些图像与来自信使号探测器上的“水星双成像系统”(MDIS)拍摄的黑白图像进行了叠加。
美国宇航局的“信使号”(Messenger)水星探测器主动坠落水星表面。撞击具体发生的时间将是在2015年5月1日凌晨3:30。然而,当撞击发生时,信使号飞船将位于水星背面,因此无法从地球进行观测。信使号飞船传回的图像中可以看到有高度达到2千米的悬崖,其切穿了一个名为“Duccio”的陨石坑。这是在水星早期冷却收缩过程中形成的挤压性断层,是其内部强烈应力作用在地表的体现。