书城教材教辅航空航天科学知识(青少年科普知识阅读手册)
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第24章

(2)互补功能:组合后的导航功能虽然与各分系统的导航功能相同,但它能够综合利用各分系统的特点,从而扩大了使用范围,提高了导航精度。

(3)余度功能:增强了导航系统的可靠性。

自动倾斜器

自动倾斜器又称自动倾斜仪,是将经直升机飞行操纵系统传递过来的驾驶员或自动驾驶仪的指令转换为旋翼桨叶受控运动的一种装置。因为旋翼是旋转的,自动倾斜器被用于将驾驶员的指令从不旋转的机身传递到旋转的桨叶。自动倾斜器一般由一个类似轴承的旋转(外)环和一个不旋转(内)环组成。

照相侦察卫星

照相侦察卫星是利用装有光学成像的空间遥感设备进行侦察,获取军事情报的人造地球卫星,常用的遥感设备有可见光照相机、电视摄像机、红外照相机、多光谱照相机和微波遥感设备等。

世界上第一颗照相侦察卫星是美国的“发现者”1号卫星,它于1959年2月28日发射成功。“发现者”1号是一颗试验性侦察卫星。1960年8月10日,美国又发射了“发现者”13号试验侦察卫星。8月11日,“发现者”13号接受地面指令控制,弹射出一个装有照相胶卷的密封舱,载入大气层,并在海上回收成功。这是人类从太空收回的第一卷照相胶卷。

由于卫星技术,光学遥感技术、信息传输技术和图像处理技术的进步,使照相侦察卫星性能有了很大提高。由于卫星轨道运行时间长,侦察覆盖面广,且飞行不受国界限制,又没有驾驶人员的生命安全问题,所以目前在美国卫星,已取代了大部分有人驾驶飞机来执行照相侦察任务。

战略卫星通信系统

战略卫星通信系统已成为远程战略通信的主角,它大大增强了多国部队的战斗力和安全性。在整个海湾战争期间,多国部队以美国全球军事指挥控制系统为核心,进行战略任务和组织协调工作,以国防数据网为主要战略通信手段,用三军联合战术通信系统来协同陆、海、空军的战术通信,构成了完整的陆、海、空、天一体化通信网,保障了战区通信的需要。

在这些通信网络中,卫星通信是战区中央指挥司令部与美国五角大楼总指挥部和各盟国指挥当局的主要战略通信手段。多国部队通过国防卫星通信系统,动用了14颗通信卫星,它们包括用于战略通信的“国防通信卫星”Ⅱ型2颗、“国防通信卫星”Ⅲ型4颗;用于战术通信的舰队通信卫星3颗,“辛康”Ⅳ型通信卫星4颗。还有一颗主要用于英军通信的“天网”Ⅳ通信卫星。多国部队各军兵种都配有一批国防卫星通信系统接收机和通信接口。另外,在沙特的美军部队还配有一支20人组成的卫星通信分队操作卫星地面站,用以确保卫星通信网正常运转的。

在空间站工作

1987年12月21日,由季托夫、马纳罗夫和列夫钦科组成的3人乘员组,乘坐“联盟”4M-4号飞船升空,2天后飞船与和平号轨道站对接,他们与早在站上工作的宇航员罗曼年科、亚历山德罗夫会合,共同进行了为期7天的联合研究工作。

季托夫和马纳罗夫在1年的太空飞行中,先后有“进步”34号至39号6艘货运飞船飞抵“和平”号轨道站对接,给他们运去了食品、饮水、仪器、设备、燃料和邮件。他们还接待了3艘飞船9名航天员到站上进行短期科学考察,开展联合科学实验活动。1988年2月26日,季托夫和马纳罗夫进行了一次太空行走,对太阳能帆板进行了检修,共用4小时25分钟。1988年6月7日,“联盟”4M-5号飞船载3名宇航员到“和平”号轨道站,季托夫和马纳罗夫在太空生活半年之后见到地球来的使者,同他们一起进行了10天太空合作考察活动,取得许多成果。

前苏联宇航员已经积累了长期飞行的经验,证明人是可以长期在太空生活的。“我们身体状况很好,如果需要,还可以在太空比原订计划多工作一段时间。”这2名航宇员于1988年12月21日返回人间,结束了这次长达366天的太空飞行。

在月面降落

1969年7月16日,“阿波罗”11号载着阿姆斯特朗·科林斯·奥乐林德三名宇航员飞上太空。“阿波罗”11号在第1天飞行中,向地球转播了在高空俯瞰的太平洋和美洲大陆的景象。第2天的17点32分,飞船向地球转播了宇航员的生活和工作情况,转播达34分钟。第3天飞行中,又向地球转播了1小时30分有关宇航员进入登月舱及舱内仪器设备的场景。第4天清晨,11号飞船以每秒减速800米进入月球轨道。当飞船绕月3圈时,指令长尼·阿姆斯特朗主持第4次电视转播,许多地球人第1次清晰地看到了遥远月球的坑坑洼洼的表面。7月20日上午,柯林斯随飞船指令舱留在绕月轨道上,阿姆斯特朗和艾德林驾驶登月舱逐渐向月面下降。离月面2200米时,登月舱下降速度稳定在每秒6米。当登月舱离月面150米时,阿姆斯特朗发现预定着陆点资料与实情不符。这位美国最着名的宇航员果断决定改变着陆点。经过102小时39分40秒的飞行,现在,“鹰”号登月舱的4条着陆支架终于稳稳地落在被称为“静海”的月球土地上。遥远星球亘古以来的宁静被人类的使者打破了。

载人航天器

载人航天器是按飞行和工作方式分为载人飞船、航天站和航天飞机。载人飞船包括卫星式载人飞船和登月载人飞船。航天飞机既是航天器又是可重复使用的航天运载器。

载人飞船

载人飞船是能保证宇航员在空间轨道上生活和工作,执行航天任务并返回地面的航天器,它的运行时间有限,仅能一次性使用,可独立进行航天活动,也可以作为往返于地面和空间站之间的“渡船”,还能与空间站或其他航天器在轨道上对接后进行联合飞行。典型的载人飞船由对接装置、轨道舱、返回舱、仪器设备(主要装有动力和电源设备等)舱和太阳帆板等部分组成。

载人飞船容积较小,所载消耗性物质数量有限,不具备再补给能力,不能重复使用。但它是第一种将人直接送入太空的航天器,是航天技术在人造卫星技术基础上的新的突破。载人飞船能担负的军事使命有:作为地面与空间站的军事运输工具,可向空间站运送各种军事补给物资以及接送人员,进行空间救护等;试验新的军用航天设备;用于特定目标的侦察与观察等。

1961年4月12日,前苏联发射了世界上第一艘“东方”号飞船,后来又发射了“上升”号飞船和“联盟”号飞船。与此同时,美国也相继发射成功“水星”号飞船、“双子星座”号飞船和“阿波罗”号飞船等载人飞船。70年代后,美国放弃了飞船,转而发展技术难度更大的航天飞机,而前苏联则继续改进完善“联盟”号飞船,使其性能有了很大的提高。例如,“联盟T”和“联盟TM”是前苏联在“联盟”号基础上研制而成的高性能的载人飞船,至今“联盟TM”载人飞船仍在使用。

载人机动装置

载人机动装置是能载送航天员在太空自由飞行的个体装备。最初航天员靠系在身上的安全带走出载人飞船、航天站或航天飞机到舱外,活动范围受到较大限制。为改变这种被动状况,人们研制出飞行自如的载人机动装置。载人机动装置外形像一个背包,由压缩氮气箱、供气系统、喷气推进器、电子控制设备、温度控制装置和蓄电池等组成。它供给航天员呼吸用氧,维持人体所需温度、湿度等生命保障条件,还装有使航天员与航天器保持在同一轨道上的专门设备。

载人机动装置以高压氮气作为失重环境下的飞行动力。航天员操纵左右机械手臂上的手控器控制高压氮气从安装在不同部位的推进喷管喷出,以改变飞行的速度、方向和姿态,实现上下、左右和前后移动,达到顺转或逆转等机动目的。机动装置装有两套互为备份的氮气箱和供气系统,防止发生故障危及航天员安全。

制动火箭

制动火箭是运载火箭和航天器上的一种小型辅助火箭发动机,用来产生与飞行方向相反的推力。首先使用制动火箭是在第二次世界大战的初期,在由轰炸机投掷的飞弹上装上制动火箭,它的推力可抵消飞机传递给飞弹的前进速度,而使飞弹垂直下落。后来制动火箭用于空降技术装备的降落伞喷气减速系统,以减少空降物资与地面的冲击。制动火箭无论用一枚或多枚都应使其喷管的排气方向朝向飞行的方向或与之成一定角度安装。当制动火箭点火时,其推力产生制动效应,使飞行器前进的速度减缓或向相反方向运动。制动火箭用于运载火箭的各级分离、航天器返回舱再入(如回收人造卫星)和进入其他星体时的轨道减速(如软着陆)和航天器变轨等。

制动火箭多使用固体推进剂,要求尽可能小的外形尺寸和重量,能在大加速度、真空、低温和强辐射条件下长期在宇宙空间可靠地工作。用于航天器减速或变轨的固体推进剂制动火箭多为球形,这是因为在外层空间空气阻力可以忽略不计,而球形壳体无论从内腔容积还是应力情况来看都是最佳结构。

再入防热结构

再入防热结构是使航天器在气动加热环境中免遭烧毁和过热的结构。再入航天器完成预定飞行任务后,以极高的速度穿过稠密大气层返回地面时,由于航天器对周围空气的压缩和摩擦,航天器的速度急剧减小,它的一部分动能转变为周围空气的热能。这种热能又以对流传热和激波辐射传热两种形式,部分地传给航天器本身。尽管通过适当的气动外形设计可使这种加热大为减小,但当航天器的速度足够大时,这部分热量仍足以使航天器像流星一样在空中烧毁。再入防热问题最初是从导弹弹头的防热需要提出的。解决的途径是:采用钝头原理,发展各种不同的防热结构及其相应的理论计算方法,研制新型防热材料。

“子午仪”号导航卫星

“子午仪”号导航卫星为美国低轨道导航卫星系列,又称海军导航卫星系统。主要功用是:为核潜艇和各类海面舰船等提供高精度断续的二维定位,用于海上石油勘探和海洋调查定位、陆地用户定位和大地测量(测定极移、地球形状和重力场)等。“子午仪”号卫星取高度约1000千米的近圆极轨道,采用双频多普勒测速导航体制,使用这样的低轨道是为了避免多普勒效应减弱。由轨道面均匀分开的4~5颗卫星组成围绕地球的空间导航网(导航星座),可使全球任何地方的导航用户能在平均每隔1.5小时左右利用卫星定位1次。实用型“子午仪”号卫星采用重力梯度稳定,使天线对地定向。卫星上装有磁力姿态控制系统,使卫星重力杆捕获当地重力垂线,杆端阻尼球用来阻尼天平动,定向精度可达3°~5°。新星号等改进型卫星在俯仰方向上还安装了偏置动量轮进行偏航控制,重力杆改用剪刀形结构,三轴姿态控制的精度优于3°。

“子午仪”号导航卫星的专用设备有:晶体振荡器、导航电文存贮器、遥控接收机。子午仪号导航卫星轨道参数预报的相对精度优于5米,绝对精度优于10米,导航定位精度一般为20~50米。

中国“长征”3号甲火箭

1994年2月8日,中国新型运载火箭“长征”3号甲成功地将“实践”4号空间探测卫星送入轨道。

“长征”3号甲是在“长征”3号的基础上改进而成的。火箭全长52.52米,火箭直径、整流罩均超过“长征”3号。“长征”3号甲同样是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,第三级为液氢液氧燃料。第三级把直径由2.25米增大到了3米,并增加贮箱长度,推进剂由8.2吨增加到17.6吨。整个起飞重量240吨,起飞推力300吨,其同步转移轨道的运载能力由原来的1.4吨提高到26吨。它是中国目前高轨道上运载能力最大的火箭,具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射要求的能力。

1994年11月30日,“长征”3号甲火箭又把中国新一代通信卫星“东方红”3号发射升空。“长征”3号甲不仅适用于各种大、小卫星发射的需要,而且其发展潜力很大。中国正在用它作芯级,并利用中国已经成熟的捆绑技术,发展“长征”3号乙、“长征”3号丙火箭,由此形成并利用中国运载能力最大的火箭群体,其中“长征”3号丙火箭的地球同步转移轨道运载能力可达48吨。

中国航天

中华人民共和国的航天事业起步于20世纪50年代末,自1970年4月24日,中国自制的第1颗人造卫星——“东方红”一号发射成功,至2005年初,中国已成功发射了40多颗人造卫星;2003年底,中国的“神舟”五号飞船将中国的第1位宇航员杨利伟送入太空,标志着中国成为第3个成功将人送入太空的国家。

中国试验通信卫星

中国试验通信卫星是中国用于电话、电报、电视和广播传输试验的第1颗通信卫星。中国试验通信卫星于1984年4月8日发射升空,是中国第1颗地球静止轨道卫星。卫星本身由结构、电源、控制、遥测、遥控、跟踪、温控、天线、远地点发动机等保障分系统和通信专用分系统组成。通信专用分系统包括机械消旋喇叭天线和两个通信转发器,使用C波段进行电话、电视、广播等各项通信试验。这颗试验通信卫星的发射成功使中国成为世界上第5个自行发射地球静止轨道卫星的国家。

问答题

1.1969年7月16日-24日,“阿波罗”11号载着三名宇航员首次成功登上了月球,首次在月球行走。一名宇航员踏上月球表面时说了一句话:“虽然对个人来说,那只是小小的一步,但对人类来说,却是一次巨大的飞跃。”这名宇航员是谁?()

A阿姆斯特朗B科林斯奥

C乐德林D加加林

2.1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星发射成功,标志着人类的活动疆域已经从陆地、海洋、大气层扩大到了宇宙空间,人类从此打开天门,放眼宇宙。这颗卫星是哪个国家发射的?()

A前苏联B美国

C中国D法国

3.1992年9月25日,美国用“大力神”3型火箭成功发射了一个探测器,对火星进行观测考察。这个探测器是下面哪一种?()

A“火星”号探测器B“火星观察者号”探测器

C“海盗”号探测器D“先驱者”10号探测器

4.航天器按其运行轨道可分为两类:环绕地球运行的航天器和脱离地球引力飞往月球、其他行星和行星际空间的探测器。环绕地球运行的航天器包括哪些?()

A空间站B卫星式飞船

C登月飞船D航天飞机

5.空中预警机系统是用于搜索、监视空中或海上目标,指引指导己方执行作战飞行任务的一种特殊军用飞机,空中预警机系统一般包括哪些系统?()

A雷达探测系统B敌我识别系统

C导航系统D电子侦察和通信侦察系统