知识点太阳γ射线爆发
太阳出现耀斑时经常伴随产生的持续时间仅数十秒钟﹑能量超过10电子伏甚至10电子伏的高能光子发射,这种高能光子发射就是γ射线爆发。这种爆发现象是在1958年最先发现的。更高能量的γ射线爆发则是在1972年8月4日太阳发生大耀斑时发生的。
“天空实验室”的多元使命
1973年5月14日,美国濒临大西洋的肯尼迪航天中心的发射场上,一枚高达110米的巨型火箭“土星”5号,喷射出橘红色的火焰,发出轰隆咆哮的巨响,直冲蓝天。这是美国把当时最大最重的航天器——“天空实验室”,送进环绕地球的轨道。
“天空实验室”是美国20世纪70年代执行的一项太空技术研究的重点计划,全部费用约26亿美元。它是一个多舱组合体,由轨道舱、太阳望远镜、过渡舱、多用途对接舱和“阿波罗”号飞船5部分组成,全长36米,直径6.7米,重82吨,工作容积为316立方米,相当于5个20平方米的房间大。
人们为什么要把这样一个庞然大物送到太空去呢?
我们从“天空实验室”项目及其所装备的58种仪器、设备中不难看出,它的主要任务是对地球进行探测,当然,也包括对地面进行军事侦察活动。它的使命包括勘察地球资源,研究太阳活动过程和电磁辐射现象,进行新技术、新材料的试验,研究长期失重对人体健康的影响,探明人对宇宙环境与航天因素的适应能力等。它用6种遥感仪器对地球进行了观测,共拍摄4万多张地面照片,获取了许多有关地球海洋、土地、森林、矿藏等方面的宝贵资料。这不仅对经济建设大有用处,而且具有相当高的军事价值。另外,航天员还在太空进行了合金冶炼的试验,观测了科霍切克彗星的情况。这是人类首次跨越大气的障碍,从太空亲眼观察彗星的秘密。
但好景不长,由于“天空实验室”上的能源、气源不足,从1974年2月第3批航天员从“天空实验室”离开之后,它就被关闭起来了,在太空中任其运转,遗弃不用了。
1979年7月11日(当地时间7月12日凌晨零点37分),大部分碎片纷纷坠落到澳大利亚荒凉的西南部地区,幸好没有伤到人,这场风波才算平息下来。
知识点卫星勘测地球资源
勘测和研究地球自然资源的人造地球卫星利用所载的多光谱遥感设备获取地球物体目标辐射和反射的多种波段的电磁波信息,将这些信息发送给地面接收站。地面接收站根据事先掌握的各类物质的波谱特性,对这些信息处理和判读,从而得到各类资源的特征、分布和状态等资料。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,对于资源开发和发展国民经济有重要的作用。
太阳能发电卫星建造试验
能源与工农业生产、人民生活密切相关,然而地球上的能源总会有用完的一天,能源危机日益威胁着地球上人类的生存。于是人们把目光转向了太空,人们必须探索、开发利用各种新能源,其中,太阳能是宇宙中取之不尽、用之不竭的巨大能源。
近年来,许多国家致力于探索和研究太阳能,将大型太阳能收集器设置在太空来收集太阳能,然后再把它传送到地面,转换成电能。这种太空电站就是太阳能发电卫星。
这种想法是1968年首先由美国人格拉塞提出来的。可是,太阳能发电卫星是怎样发电的呢?
一般说来,太阳能发电卫星设置在35860千米高的地球静止轨道上,它相对地面接收站是静止不动的,这样就能保证时时刻刻向地面供电。整个供电系统由空间部分和地面部分组成。空间部分是卫星,地面部分是微波接收和转换等系统。
一个能向地面提供电量为500万千瓦的太阳能发电卫星,它的结构尺寸是大得惊人的。
卫星怎样为地面用户供电呢?其实供电原理并不复杂,简单说来,卫星“站”在太空,依靠巨型的太阳能收集器,收集太阳能,然后通过太阳能电池将太阳能转换成为直流电能,再经过直流微波转换,使直流电能转换成微波能,由卫星微波发射天线从3万多千米的高空传输到地面接收站,地面接收站经整流并转换成为电能,输入供电网系统,供电网系统就可以为用户供电了。这样,地面用电户就可以得到所需要的电能。
当然,说起来似乎很容易,但做起来可复杂了。由于太阳能发电卫星的结构尺寸和重量都十分巨大,因此,不可能像目前制造常规卫星那样,先在地面上把整个卫星总装完毕后,由运载火箭或航天飞机送入地球轨道,而必须采用太空建造的方法和技术。也就是说,需要先在太空建立空间基地、空间工厂,然后由专门的运载工具把各种材料、设备、物资及人员送到空间基地,再在太空进行建造。
为了实现在太空建造太阳能发电卫星的任务,首先要在500千米高度的地球轨道上建立一个低轨道空间基地,用来中转物资及人员,并进行各种辅助设备及轨道间运载航天器的生产。再次,在35860千米高度的静止轨道上建立一个静止轨道空间基地,在那里完成太阳能发电卫星的建造与总装任务。当然,太空建造卫星过程中,需要各种专门的运载工具来运送物资与人员。
太阳能发电卫星的太空建造任务是十分繁重的,但由于采用高度自动化技术,参加太空建造的人员不会太多,建造一个500万千瓦的太阳能发电卫星,要500多人在太空工作半年左右,其中130余人在低轨道空间基地工作,400人左右在静止轨道空间基地上工作。卫星建成后,自然还需要保留一支太空维护队伍,常年在太空进行维护工作,其中多数人要在固定的空间维护基地工作,一部分人进行流动检修。凡参加太空工作的人员,一般说来每3个月轮换一次,时间太长,单调的太空生活,会使工作人员不适应,影响工作情绪。
为了完成太阳能发电卫星的太空建造,太空运输任务也十分繁忙。
有人提出一种外形类似于航天飞机的运载器,它的结构尺寸及有效载荷比航天飞机大得多。
地球低轨道间载人航天器,以航天飞机为基础改进而成,增大了第一级,总长94米,第二级为轨道级,可载航天员75名。
轨道间运载航天器是把各种物资从低轨道空间基地送至静止轨道空间基地上去,有效载荷能力为4000吨,可采用高比冲的离子驱动的电火箭提供推力。轨道间载人航天器用于运送人员,它也是两级航天器,总长56米,直径10米,每次可载人160名,以保证太空建造人员的补充和轮换。
太阳能发电卫星前景十分诱人。人们充分相信,在不久的将来,人们将使用由太阳能发电卫星向地面送来的电能。
据介绍,日本已在研制太阳能发电卫星。此卫星将固定在高3.6万千米的静止轨道上。卫星产生的电力将通过直径1千米的天线,用微波传输的方式向地面发射。日本有关方面表示,虽然目前估计此卫星的发电成本每千瓦时高达23日元,大大高于现今火力发电的每千瓦时10日元,但随着技术的进步,成本有望进一步降低。另外,微波传电,其电波比手机电波要微弱,对人体没有危害。
美国政府也开展了太阳能发电卫星研制计划。天基太阳能将使用千米级的太阳能电池板阵列在轨道上收集阳光,然后将能量以微波或激光的方式传回地球,地面通过天线进行收集,随后将其转化为电能。未来可能投资100亿美元建造一颗10兆瓦的实验星。
知识点地球静止轨道
地球静止轨道属于地球同步轨道的一种。在这条轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置。它的运动周期为23小时56分04秒,与地球自转周期吻合。由于在静止轨道运动的卫星的星下点轨迹是一个点,所以地表上的观察者在任意时辰始终可以在天空的同一个位置观察到卫星,会发现卫星在天空中静止不动。