別光看海軍節閱艦式,4.24也是個意義非凡的日子,你了解嗎?
4月24日是「中國航天日」,與前一天熱鬧非凡的「海軍節」比起來,顯然寡淡了許多。
幸好,航天人的朋友圈,還有高圓圓。
儘管長三甲系列火箭已經射了100次,幾百顆中國衛星「閃耀太空」,但50年前「土星五號」將人類送上月球的壯舉,今天聽來卻已經像洪荒時代的傳說。
儘管網上一堆人在吵吵什麼「我們的目標是星辰大海」,「我們曾經錯過海洋,決不能再錯過太空」,但從眼前的情況看,卻並非沒有錯過的可能。
不信就請自問:當我們說起太空時,我們究竟在說什麼?
宇宙奧秘?星際航行?外星人?黑洞?
呵呵,別逗了。
大航海時代,沒有一條船是為了探索海洋奧秘出發的。
不是為了黃金、白銀和香料,沒有人會闖進吉凶叵測的大海;
不是為了征服、掠奪和殖民,沒有人會冒險揚帆駛向新大陸。
千百年來,人類總是要用已知的規律去探索未知的世界,從未見過用縹緲的幻想來改造眼前的現實。
1957年蘇聯發射斯普特尼克一號衛星時,誰也不知道衛星上天能幹嘛,就連發射用的R-7導彈,本來也是被設計用來向美國發射氫彈的載具,只是由於運力太過強大,才被科羅廖夫說服赫魯曉夫,用來發射一顆人造地球衛星。
事實上,1957年是國際科學聯合會(ICSU)確定的第一個「國際地球物理年」。
年初,美國就放出風來,要在這年發射一顆衛星。但科羅廖夫無疑比他的美國對手馮·布勞恩教授更幸運,因為赫魯曉夫與艾森豪威爾比起來,好勝心顯然更強些。
斯普特尼克一號上天,為美蘇爭霸開啟了太空競賽的遊戲「副本」。從此,靜謐的太空不再安寧。
從地球表面向上大約100公里,就是地球大氣層與外太空的分界線,又被稱為「馮?卡門線」。
邁過這道門檻,會遇到上帝還是外星人,起初人們心裡並沒有譜。
隨著海拔高度的增加,空氣密度急劇下降。在100公里高度上,空氣密度約為海平面的一百萬分之一;在120公里高度,空氣密度為海平面的幾千萬分之一;在200公里高度,空氣密度就只有海平面大約五億分之一。
200公里,是人造衛星克服空氣阻力和摩擦產生的巨大熱量、保持環繞地球軌道飛行的極限,一旦高度過低,衛星就難以逃脫墜落地球的厄運。
2017年,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)發射了一顆超低軌試驗衛星——「燕子」,飛行高度大約180~250公里,衛星採用了先進的離子發動機控制飛行速度和軌道高度。
說到這裡,不禁要插幾句題外話。
日本在航天上的發展,經常被所謂的「和平憲法」所掩護,它的火箭發動機技術、制導與導航控制技術、遙感技術,更不用說通用性很強的電子設備、元器件和軟體設計等技術,毫無疑問都處於太空競賽的第一梯隊。
日本更早之前(2003年)發射的「隼鳥」探測器,著陸目標是距地球2.9億公里、長約500米、寬不足300米的小行星「糸(si)川」。
換言之,如果把隼鳥號換成核彈頭,他在3億公里外的攻擊精度就可以達到驚人的300米!
300~500公里,是飛船、太空梭和空間站的飛行軌道。
從已經走入歷史的「禮炮號」、「和平號」空間站,「挑戰者」「哥倫比亞」「亞特蘭蒂斯」太空梭,到目前仍在使用的「聯盟」飛船、國際空間站和中國的「神舟」、「天宮」,都是這個高度上的常客。
將重達數噸的飛船和空間站艙段送上太空很不容易,所以才有「宇航員的船票價格等於自身體重等值的黃金」這樣的說法。
正因如此,各國都不會白白浪費這大把的真金白銀,都要盡量為宇航員的每次飛行安排最緊湊的工作任務,盡量利用好飛船和空間站的每一寸空間。
已經解密的蘇聯檔案顯示,7座「禮炮號」空間站中,就至少有3座是軍用空間站,其上布置了較大規模的光學、雷達成像系統,用於對地偵察。
1990年4月24日(剛好是東方紅一號衛星發射20周年的日子),美國用「發現者號」太空梭將重達11噸的哈勃望遠鏡送入太空,哈勃的故事前面已經寫過(「哈勃」掉頭,能否秒變「鎖眼」?),這裡就不贅述了。
既然能將貨物送上天,自然也能將天上的衛星摘下來。
1984年4月,「挑戰者號」飛行任務中,宇航員首次成功抓獲和修理軌道上的衛星;同年11月,「發現」號太空梭又將休斯公司的「西聯星6號」衛星從太空抓回地球,經維修翻新後賣給了香港的亞洲衛星有限公司。
低軌道衛星和航天器尤其適宜用于軍事目標探測,容易獲得目標物高解析度圖像。
這種低軌衛星最好選擇太陽同步軌道,即衛星繞地球南北極附近飛行,軌道平面繞地球自轉軸旋轉的平均角速度,恰好等於地球繞太陽公轉的角速度360度/年。
這樣就能保證,當衛星每次飛越某地上空時,太陽都是從同一角度照射該地,每次對某地拍攝的照片都是在同一照度下取得的,通過對比,可以獲得更多的信息。
這對照相偵察衛星、氣象衛星、資源衛星非常有利。
用於監視某國核試驗場地面設施變化情況的衛星,毫無疑問就是太陽同步軌道了。
由於地球半徑、公轉平均角速度的限制,太陽同步軌道衛星的軌道高度最低約700公里,最高不大於6000公里。
在這個尺度上,人類第一次遭遇了太空的威脅——范艾倫帶。
由於地球引力的作用,吸附了太陽風中的大量高能粒子,形成了包裹地球的內外兩層高能粒子輻射帶(去年剛剛發現,在內外層中間還有極薄的第三層粒子帶)。
由於地球並非正圓球形,而是在赤道部分隆起,該粒子輻射帶集中在南北緯40°~50°之間,像巨大的甜甜圈一樣包圍在地球的周圍,內帶高約1500~5000公里,外帶高約13000~20000公里。
由於早期的太空飛行對此並不了解,導致不少衛星和航天器在穿越范艾倫帶時出現電子設備失靈的情況,也正因如此,人們才加強了對航天器的電磁屏蔽和防護。
繼續遠離地面,到了35786公里,就進入了地球同步軌道。
在這個高度上飛行的衛星,繞地球飛行的軌道周期剛好等於地球自轉周期,23小時56分4秒。
當衛星飛行方向與地球自轉方向一致時,衛星軌道平面與赤道平面重合時,衛星與地面的位置將保持相對靜止,此時,這條同步軌道就被稱作地球靜止軌道。
有了這條軌道,理論上用3顆各相距120°弧度的衛星就能保持對地球表面的全覆蓋,特別適合部署通信、導航、預警、氣象衛星。
也正因為如此,環繞在地球赤道上空的這條靜止軌道越來越擁擠。
為確保各國衛星安全,國際電聯(ITU)把這個360度的圓形軌道劃分成1800個「軌位」,每0.2度圓弧算一個軌位。
按照當初的設想,每個軌位容納1顆衛星,這條軌道可以裝下全球1800顆衛星。
但截至目前,世界各國在ITU註冊的地球靜止軌道衛星已超過2400顆。
靜止軌道衛星是各國最重要的太空資產,也是通信、導航、定位、授時等國防安全基石的重要支撐。
2014年,美國啟動「地球同步軌道太空態勢感知計劃」,先後發射2組4顆衛星(明年還將發射第3組),運行在靜止軌道上下的漂移軌道,對其他國家的靜止軌道衛星進行抵近監視。
俄羅斯科學院管理的「國際科學光學監測網」監測數據表明,2014年以來,GSSAP衛星已經實施了數百次機動,並對多國的十幾顆靜止軌道衛星實施了共軌操作,最近距離達到10公里。
對於飛行速度高達3.07公里/秒的靜止軌道衛星來說,這種操作無疑是極度危險的行徑。
嚮往和平的人們,總是自以為站上了道義的制高點,而忽視迫在眉睫的危險。
「秦人不暇自哀而後人哀之,後人哀之而不鑒之,亦使後人而復哀後人也。」
航天日的喜慶過去,說幾句揭開真相的話,權當送給傻白甜們的一枝事後煙吧。
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