中國星光燦爛

龐之浩

中國星光燦爛

龐之浩

人造地球衛(wèi)星是目前發(fā)射數(shù)量和種類最多、用途最廣、效益最高的航天器。從1970年4月24日發(fā)射第1顆人造地球衛(wèi)星東方紅－1升空到現(xiàn)在，我國現(xiàn)已先后獨自研制、發(fā)射和應用了試驗衛(wèi)星、科學衛(wèi)星和應用衛(wèi)星，取得巨大成果。

一馬當先的試驗衛(wèi)星

我國航天初期發(fā)射過多顆“實踐”系列試驗衛(wèi)星。2012年發(fā)射的實踐－9A、9B是我國民用新技術試驗衛(wèi)星系列的首批星，主要用于衛(wèi)星長壽命、高可靠、高精度、高性能、國產(chǎn)核心元器件和衛(wèi)星編隊及星間測量與鏈路等試驗。同年發(fā)射的“新技術驗證衛(wèi)星”和“蜂鳥”試驗載荷主要用于對新型航天器件、設備、材料、方法和微小衛(wèi)星平臺等進行在軌驗證試驗。2015年，我國發(fā)射了通信技術試驗衛(wèi)星－1和吉林－1技術驗證星等，后主要開展多模式成像技術試驗驗證。

2016年，長征－7發(fā)射了6種試驗載荷。其中多用途飛船縮比返回艙用于獲取新型返回艙飛行氣動力和氣動熱數(shù)據(jù)，驗證可重復使用設計等關鍵技術。遨龍－1空間碎片主動清理飛行器裝載了1臺機械臂，將模擬在太空抓取廢棄衛(wèi)星和其他大塊碎片，驗證碎片清除關鍵技術。2個“天鴿”飛行器的主要作用是驗證空間組網(wǎng)通信技術，在軌開展信息中繼技術試驗。在軌加注實驗裝置主要是驗證我國的太空加注燃料技術，延長航天器壽命。

別開生面的科學衛(wèi)星

科學衛(wèi)星是用于科學探測和研究。它可以不受大氣層的限制和影響，通過衛(wèi)星上的各類遙感器了解高層大氣、地球輻射帶和極光等空間環(huán)境，觀察太陽和其他天體。它又細分空間物理探測衛(wèi)星、天文衛(wèi)星、實驗衛(wèi)星、生物衛(wèi)星等多種。

我國曾成功實施過“地球空間雙星探測計劃”。2003、2004年，我國先后發(fā)射了探測－1、2衛(wèi)星，它們分別對地球近赤道區(qū)和極區(qū)兩個地球空間環(huán)境變化最為重要的區(qū)域進行寬能譜粒子、高精度磁場及其波動的探測。

我國2015年12月發(fā)射的“悟空”暗物質(zhì)粒子探測是我國的第一顆天文衛(wèi)星，該衛(wèi)星是目前觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的空間探測器，超過國際上所有同類探測器，而且成本較低。

2016年下半年升空的我國“硬X射線調(diào)制望遠鏡”與國外的相比，它具有更強大的成像能力和獨一無二的定向觀測能力，可實現(xiàn)世界最高靈敏度和最好空間分辨率的硬X射線巡天。它是“黑洞探針”的項目之一。

2016年4月6日,我國首顆微重力科學實驗衛(wèi)星——實踐－10升空。它是單次搭載空間實驗項目最多的衛(wèi)星，開展六大領域19項實驗，專門用于微重力科學和空間生命科學空間實驗研究，有些是世界首次。

2016年8月，我國將發(fā)射“量子科學實驗衛(wèi)星”，擬在國際上首次實現(xiàn)星地自由空間量子密鑰生成和分發(fā)、量子力學基本問題及非局域性檢驗等具有重要科學和實用意義的實驗。

效益多多的應用衛(wèi)星

應用衛(wèi)星主要包括通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導航衛(wèi)星，對國計民生和國防建設等具有重大推動作用。

太空中的順風耳。號稱“順風耳”的通信衛(wèi)星已成為現(xiàn)代通信的重要手段。我國已先后研制、發(fā)射和應用了三代固定通信衛(wèi)星、一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、一代移動通信衛(wèi)星。

第一代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－2衛(wèi)星平臺，裝2～4臺轉發(fā)器，壽命4年，姿態(tài)控制為自旋方式，是小容量通信衛(wèi)星。

第二代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－3衛(wèi)星平臺，可裝24臺C頻段轉發(fā)器，工作壽命達8年，姿態(tài)控制為三軸穩(wěn)定方式，是中容量通信衛(wèi)星。我國還研制了技術更先進的東方紅－3A、3B衛(wèi)星平臺，填補了東方紅－3中容量與東方紅－4大容量衛(wèi)星平臺之間的空白。

第三代固定通信衛(wèi)星采用東方紅－4衛(wèi)星平臺，具有輸出功率大、承載能力強和服務壽命長等特點，達到國際同類通信衛(wèi)星的先進水平，設計壽命15年。我國已用東方紅－4衛(wèi)星平臺打造了10多顆通信衛(wèi)星，現(xiàn)正在研制東方紅－4增強型衛(wèi)星平臺。

數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星主要用于轉發(fā)低軌航天器與地面之間的實時數(shù)據(jù)。我國已發(fā)射了3顆采用東方紅－3衛(wèi)星平臺的第一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天鏈－1,使我國測控覆蓋率接近100%，并能提供百兆以上的高數(shù)據(jù)傳輸速率。我國還將研制性能更高的第二代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星。

2016年8月6日，我國首顆移動通信衛(wèi)星——天通－1的01星升空。該衛(wèi)星采用東方紅－4衛(wèi)星平臺和傳輸損耗小、雨衰小的S頻段，技術指標與能力水平能夠達到國際第三代移動通信衛(wèi)星水平，能夠滿足用戶多樣化通信需求，可以為車輛、飛機、船舶和個人等移動用戶提供語音、數(shù)據(jù)等通信服務，并可以實現(xiàn)用戶終端的小型化、手機化。

居高臨下觀六路。號稱“千里眼”的遙感衛(wèi)星可對地球進行連續(xù)的、快速的、大面積的詳細觀測。根據(jù)用途它又分為陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星。我國已研制、發(fā)射和應用出這三種遙感衛(wèi)星。

在陸地衛(wèi)星方面，我國研制了返回式衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、高分衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、商用衛(wèi)星等。

返回式衛(wèi)星是中國最早的應用衛(wèi)星，先后24顆入軌，23顆回收。用這些返回式衛(wèi)星不僅進行了遙感、微重力實驗和新技術試驗，還為掌握載人飛船返回技術提供了重要借鑒。未來將研制可重復使用衛(wèi)星。

至今，我國與巴西合作研制并成功發(fā)射了4顆資源－1衛(wèi)星，最高分辨率為2.36m。中國自己還獨自研制了3顆資源－2和2顆資源－3衛(wèi)星，其中資源－3是我國民用立體測繪衛(wèi)星，最高分辨率為2.5m。

2013年4月26日,我國發(fā)射了高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星——高分－1，其最大特點就是同時兼有高空間分辨率和時間分辨率。

2014年8月19日，我國發(fā)射了首顆分辨率為亞米級的高分－2，裝有2臺分辨率優(yōu)于1m/4m的全色/多光譜相機，總幅寬45km。

2015年12月29日，高分－4升空。它是“高分”專項首顆高軌道高分辨率光學遙感衛(wèi)星，也是目前世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星，光學分辨率為50m。2015年，我國還發(fā)射了高分－8、9。

2016年8月10日發(fā)射的高分－3是我國首顆分辨率達到1m的C頻段多極化合成孔徑雷達成像衛(wèi)星，有12種成像模式，是世界上成像模式最多的。

此后，我國還將發(fā)射的高分－5是我國第一顆高光譜綜合觀測衛(wèi)星，且擁有多部大氣環(huán)境和成分探測設備；高分－6的載荷性能與高分－1相似；高分－7屬于高分辨率空間立體測繪衛(wèi)星。

2015年10月7日發(fā)射的吉林－1組星是我國首批開發(fā)的商用遙感衛(wèi)星。其中1顆是光學A星，分辨率0.72m；2顆是視頻星，分辨率1.12m；1顆是技術驗證星，用于開展多模式成像技術驗證。

2008年9月6日，我國環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座的首批衛(wèi)星——環(huán)境－1A、1B升空。它們可獲高時間分辨率、中等空間分辨率觀測數(shù)據(jù), 對我國大部分地區(qū)實現(xiàn)每天一次重復觀測。2012年11月19日，環(huán)境－1C星升空。它是我國首顆民用雷達衛(wèi)星，與環(huán)境－1A、1B組成2＋1星座。

在氣象衛(wèi)星方面，我國是世界第三個同時擁有極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星的國家，風云－1、3為前者；風云－2、4為后者。目前，在軌工作的有3顆第二代極軌氣象衛(wèi)星風云－3和4顆第一代靜止氣象衛(wèi)星風云－2。

風云－3可在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)全天候、多光譜、三維、定量氣象探測，大幅提高了我國氣象觀測能力和中期天氣預報能力。

2016年底，我國將發(fā)射首顆第二代靜止氣象衛(wèi)星風云－4。它采用三軸穩(wěn)定控制，接替采用自旋穩(wěn)定的風云－2，其連續(xù)性、穩(wěn)定性可大幅度提高我國靜止氣象衛(wèi)星探測水平。衛(wèi)星的輻射成像通道將增加到14個，接近歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星的16個通道。風云－4還配備了有912個光譜探測通道的干涉式大氣垂直探測儀，可在垂直方向上對大氣結構實現(xiàn)高精度定量探測，這是歐美第三代靜止氣象衛(wèi)星不具備的。

我國自主研制的首顆全球大氣二氧化碳觀測科學實驗衛(wèi)星（簡稱“碳衛(wèi)星”）將于2016年發(fā)射。該衛(wèi)星旨在為全球?qū)W者開展碳排放和氣候變化，為我國政府開展氣候變化談判和環(huán)境外交提供重要支撐。

在海洋衛(wèi)星方面，我國現(xiàn)已發(fā)射了2顆海洋－1水色衛(wèi)星和1顆海洋－2海洋動力環(huán)境衛(wèi)星。海洋－1衛(wèi)星用于探測葉綠素濃度、懸浮泥沙含量等。海洋－2用于探測海面風場、海面高度、浪場、流場以及溫度場等協(xié)動力環(huán)境要素。

天上星星參北斗。衛(wèi)星導航與互聯(lián)網(wǎng)、移動通信已成為21世紀信息技術領域的三大技術之一，是當今社會重要的空間信息基礎設施。因此，我國很重視衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設，并分三個階段實施。

2000—2007年為第一階段。我國先后發(fā)射了4顆“北斗”導航試驗衛(wèi)星（也叫北斗－1），成為世界第3個擁有衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。該系統(tǒng)不僅可提供區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ?，還能進行雙向數(shù)字報文通信和精密授時。

2007—2012年底為第二階段。我國陸續(xù)發(fā)射了16顆“北斗”導航衛(wèi)星，建成了區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

2012—2020年為第三階段，將建成由35顆“北斗”組成的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

另外，我國2016年將發(fā)射世界首顆“脈沖星導航專用試驗衛(wèi)星”。（北京空間科技信息研究所）