“小不点儿”航天器

打开电视，马上可以看到各地“卫视”精彩的节目；拿起小小的手机，立刻可以与远方的亲人通话；通过卫星云图，人们可知三天内气候变化情况……这些，都有太空人造卫星的功劳啊!

　　

　　人类飞向太空50周年

　　

　　地球上空出现的各式各样的航天器，已成为一道新的亮丽风景线。什么叫航天器呢?它是人类为达到某种用途发射到地球大气层外的人造天体。每个航天器都承担着不同的科研或工程任务。

　　今年是人类飞向太空50周年纪念，第一个航天器是1957年10月4日苏联发射的“人造卫星”1号。接着有许多苏联和美国的航天器发射。不到4年时间，即1961年4月12日第一艘载人的航天器“东方”1号载着苏联航天员加加林进入轨道。此后数年内许多载人和不载人的航天器被送入太空，发射国家除美苏外，还有加拿大、法国、澳大利亚、联邦德国、日本、中国、印度等国。至今全世界各国共发射人造卫星、载人航天器、深空探测器共6000个左右，再加上形形色色的太空垃圾，天空真是很拥挤。‘

　　我们知道，航天器分载人和无人两种。载人航天器目前有三类：即载人飞船、航天飞机和太空航天站；无人航天器占绝大部分。而人造卫星又是无人航天器中最庞大的家族，它的数量居然占到航天器总数的90％，还有少数的太空探测器，像奔向火星的“勇气”号和奔向土星的“卡西尼”号探测器等等。

　　

　　小型——大型——小型

　　

　　实际上，在人类进入太空初期，所发射的都是小型卫星，苏联发射的世界上第一颗人造地球卫星，是一只用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重量83．5千克，第二年美国发射的圆柱体卫星重量仅有8．3千克。但随着运载能力的提高和技术的进步，卫星的体积变得越来越大，设备越来越复杂，功能也越来越强大。因此导致卫星价格非常昂贵，设计和制造的周期大大延长，使空间技术局限掌握在少数国家中。

　　现代航天器的设计异常复杂，尤其是载人航天器。它包含几百万个部件，要求高度微型化但可靠率要达到99．9999％以上。航天器还需要电源来带动所携带的各种设备。不载人的航天器大多采用太阳电池板和相连的蓄电池。在载人航天器上，通常用燃料电池，有时则为燃料电池与太阳电池的组合。

　　最重的航天器是美国发射的“天空实验室1号”，这个航天器长35米，直径7米，容积335立方米，整个航天器重76．5吨。航天器内设备齐全，生活和工作环境几乎与地面上的实验室一样舒适。它自1973年5月14日上天后，先后接待了三批(共9名)宇航员进入这个实验室工作，这个“天空实验室1号”已于1979年7月11日完成任务后坠毁。保持航天器长度方面记录的，是美国1973年6月10日发射的“射电天文探测器B号”。这颗航天器的形状像一只神话中的大蜘蛛，它的两根天线长达450米。

　　航天器基本上是无动力的，依靠运载火箭，通常为第二级火箭提供的初速度来飞离地球。运载火箭在燃料耗尽后就自动分离，向地球下落；航天器或者进入绕地球轨道，或者在给以动量情况下，继续飞向太空目的地。如果能减轻一些重量，对发射火箭推力的要求就可以降低很多，从而可以降低宇航工程的成本。根据计算，宇航器的重量减轻1千克，可以使推动火箭减少500千克：如果能减轻15％，那么可以使宇航器的飞行距离与上升速度各增加10％!小卫星以其性能高、质量轻、价格低、研制周期短等优点而异军突起，备受青睐。

　　

　　异军突起“微型航天器”

　　

　　什么是“微型航天器”(小卫星)?就是指重量在500千克以下的“小不点儿”航天器，1962年美国发射了六颗军用小卫星，最重的也不过两千克，其中头三颗都只有0．7千克，每边长20厘米，还不到大人的手臂那么长。“微型航天器”是新材料、新技术迅速发展的结果，纳米材料、微电子技术和新工艺可以使航天器的质量大大减小。早期的卫星都很小且功能很弱，所以现在一般把上世纪70年代的小卫星叫传统简单小卫星，而称80年代以后升空的小卫星叫现代高性能小卫星。

　　随着数字通信技术、大规模集成电路技术和计算机技术迅猛发展，为卫星的小型化、集成化奠定了基础。电子技术的发展是从1906年世界上第一支电子管问世开始的。到50年代，晶体管便取代了电子管，并出现了集成电路。集成电路一经面世，就以惊人的速度发展。1978年超大规模集成电路问世，其集成度为10万-1000万个元件。从此，电子技术真正进入了微电子时代。现在，元件数多于1000万个的特大规模集成电路已经出现，微电子技术的发展已进入微机电系统时代，即不仅可以将电子子系统或整个电子系统“集成”在一块硅芯片上，而且可以将各种物理、化学的传感器和执行器与信息处理系统“集成”在一起，完成信息获取、处理、执行的系统功能。

　　

　　“小不点儿”威力大

　　

　　别看它的个头儿小，重量比起那些大型航天器差多了，但是它的功能却一点都不差。美国一种名叫“观察镜”的侦察卫星，质量仅为200多千克，在700千米的高空对地面目标的分辨率达到1米，覆盖几百千米的宽度，功能与过去大型侦察卫星完全相当。

　　“小不点儿”卫星既可搭载发射，也可以“一箭多星”方式发射，科学家还准备试验从飞机上和潜艇上发射呢!可以说，小卫星较低的研制、发射成本以及灵活快捷的发射方式使得它具有非常大的活力。当前，全世界已出台了十几个中低轨道通信卫星系统。这些小卫星网的出现，大有取代大通信卫星的趋势。其中最引人注目的是美国由66颗卫星组成的“铱星”系统、美国军方由192颗小卫星组网的“移动卫星通信”系统、美国由48颗卫星组成的“全球星”系统、俄罗斯由32颗卫星组成的“个人通信系统”以及法国由80颗卫星组成的“天桥”多媒体星座等。

　　“铱星”系统于1998年11月全面开通使用。作为第二代移动卫星个人通信业务的提供者，由48颗小卫星和’4颗备份星组成的“全球星”系统，也以“一箭四星”的形式发射其组网卫星，于21世纪初提供服务。日本正在规划建立由10颗小卫星组成的星座，用于军事和环境监测，其质量只有以往具有相似功能卫星的1／10，成本只有1／4，开发周期仅1年。

　　我国于1970年成功发射了第一颗小卫星——“东方红”1号，质量为173千克。1971年，又发射了第二颗小卫星——“实践”1号，质量为221千克。2001年-2006年，我国连续成功发射了“海洋”1号、“实践”6号、“试验”2号、“创新”1号及地球空间双星探测卫星等高性能现代小卫星。目前我国已具备了多种小卫星、微小卫星系列平台的开发能力和24个月快速构建、研制小卫星的能力。世界最大的小卫星研制试验基地落户北京，设计能力年产6至8颗卫星，实现了从单一型号向系列型谱、从卫星项目到空间产业的跨越式发展。

　　以微小型化为特征的微小卫星、以新型空间系统和应用为特征的卫星星座与编队飞行等，都正在成为新的技术前沿。最近又传来消息，俄罗斯专家正在研制俄第一颗“纳米卫星”，它体积比家用奶粉桶略大，仅重5千克。这颗人造卫星有望在未来几年飞赴太空，执行对地观测任务。“纳米卫星”是对一类特定重量级别卫星的称呼，以便与微型卫星相区分，“纳米卫星”的重量一般在1至10千克之间。

　　看吧!在现代宇航事业中；人造小卫星正扮演着重要的角色，21世纪的“小不点儿”航天器，将更加耀眼地闪烁在浩瀚的太空中。

　　[责任编辑]　庞云