邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[去科技馆学科学]太空先锋——卫星

胡 滨/中国科学技术馆

2019-07/总第280期

阅读数0

纲要Logo.png

卫星一般指人造卫星,是由人类建造,通过运载工具(如火箭)发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其他行星的装置,是人类探索太空的急先锋,也是一项系统工程。《义务教育小学科学课程标准》要求学生掌握“工程技术的关键是设计,工程是运用科学和技术进行设计,解决实际问题和制造产品的活动”“工程是以科学和技术为基础的系统性工作”。在中国科技馆,可以通过“太空探索”展区的展品“繁星璀璨”体验卫星是如何运用科学和技术进行工作的。

繁星璀璨

当你遥望星空时,或许会看到缓缓移动的星,那是一颗卫星,虽然距离我们非常遥远,但是它已悄然深入我们的生活之中。当你拨打越洋电话、观看“世界杯”时,“东方红”(通信卫星)为你服务;当你在手机上寻找共享单车、使用智能手表记录足迹时,“北斗”(导航卫星)可能正在为你提供服务;当你收听天气预报、预知气象灾害时,“风云”(气象卫星)为你服务;当你获取城市规划建设、地质勘探等信息时,“高分”(遥感卫星)为你服务⋯⋯卫星给我们带来了太多的便利,你是否真的了解它们呢?

201907qkjg1-1.jpg

“繁星璀璨”展品

“繁星璀璨”展品主体是一个倒金字塔造型的幻影成像装置,配合互动转盘和语音装置。通过转动转盘可选择7种不同卫星,幻影成像装置呈现3D立体画面,演示“高分二号”“东方红四号”“海洋二号”“风云二号”“环境1B”“资源三号”及“北斗导航系统”的运行轨道、结构、功能与应用等,并配合语音知识介绍。

卫星轨道为什么不一样

人造地球卫星的轨道虽然不外乎圆形和椭圆形2种,但方向和形态却是千差万别,究竟采用哪种形状的轨道,则是由其功能和用途决定的。

圆形轨道的优势是可以同地球表面保持等距离,所以用于观察地球、通信广播、导航定位和大地测量的卫星常采用这种轨道。但圆形轨道的劣势是不能覆盖高纬度地区,例如,俄罗斯的“闪电”通信卫星运行在大椭圆轨道。另外,如果是为了科学研究,使探测范围更大些,可以选择扁的轨道。

201907qkjg1-2.jpg

幻影成像装置演示北斗导航系统

常见的2种轨道是地球同步轨道和太阳同步轨道。所谓地球同步轨道,就是该轨道上的卫星绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相同,所以从地面上看去它好像是静止的。这种轨道只有1条,就是在地球赤道上空离地面35 786千米的轨道。大多数通信卫星都采用这种轨道,以便地面与卫星能连续通信。太阳同步轨道指的是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向,轨道倾角(轨道平面与赤道平面的夹角)接近90°,卫星在地球两极附近通过。其优点是不仅可以使卫星能俯瞰包括地球两极地区在内的整个地球表面,而且在卫星每次经过特定地区时,其光照条件基本不变,从而有利于获取高质量地面目标的图像,所以气象卫星、资源卫星等对地观测卫星都采用这种轨道。

我国有哪些种类的卫星

目前,我国卫星的在轨数量已超过200颗,总数位居世界第二,不仅涵盖遥感、导航、通信、空间探测和技术实验等卫星种类,还成系统地发展出了通信广播卫星系列、北斗导航卫星系列、气象卫星系列、资源卫星系列等系列卫星,多项应用卫星技术达到世界先进水平。

东方红四号是中国新一代大型通信卫星平台,容量大、寿命长,其优异性能得到了国际用户的广泛认可,打开了我国向世界出口卫星的通道。我国先后为尼日利亚、委内瑞拉、巴基斯坦、玻利维亚、白俄罗斯等国家研制了国际商业通信卫星。采用东方红四号卫星平台研制的在轨运行的民/商用通信卫星,覆盖亚洲、非洲中西部及南部、南美洲,覆盖全球约80%的陆地面积和90%以上的人口。

201907qkjg1-3.jpg

高分二号卫星拍摄的北京融合影像

高分二号是迄今我国空间分辨率最高的民用遥感卫星,它的出现标志着我国民用遥感卫星正式跨入亚米级分辨率时代,空间分辨率优于1米。从2013年至2018年,中国已发射6颗高分卫星,在测绘、农业、工程设计、地质勘探、海洋水文、灾害监测等方面发挥了重要作用。

我国已发射的风云气象卫星,包括风云二号、风云三号、风云四号等在轨运行,是世界上第3个同时拥有地球静止轨道气象卫星和太阳同步轨道气象卫星的国家。风云系列气象卫星在气象预报、气候生态变化观测、重大活动保障、防灾减灾等方面发挥了巨大作用。投入业务运行以来,全国因台风、洪涝灾害死亡或失踪人数减少了约70%,直接经济损失平均减少约40%。我国作为世界气象监视网的重要成员,为全球近百个国家和地区提供灾害监测和气候变化方面的观测资料及信息服务。

201907qkjg1-4.jpg

我国气象卫星在轨布局图

201907qkjg1-5.jpg

我国海洋卫星星座示意图

201907qkjg1-6.jpg

北斗卫星导航系统示意图

目前,我国已经初步形成了以海洋一号系列卫星、海洋二号系列卫星及高分系列卫星为代表的,包含海洋水色、海洋动力环境、海洋监视监测3个门类的海洋卫星体系,广泛应用于我国海洋资源开发与管理、海洋环境监测与保护、海洋灾害监测与预报等领域。

资源卫星是民用高分辨率光学传输型立体测绘卫星,其主要任务是长期、连续、稳定、快速获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像,为国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的应用提供服务。在双星在轨组网工作期间,将为更新1∶50 000全球基础地理信息提供高精度、长期、稳定、连续的数据源,可实现重点城市地理信息3个月更新1次、全国1年更新1次的任务要求。

北斗系统是中国自主建设、独立运行,与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统,可在全球范围全天候、全天时为各类用户提供高精度和高可靠的定位、导航、授时服务。截至2018年底,北斗系统在轨工作卫星共33颗,包含15颗北斗二号卫星和18颗北斗三号卫星。根据计划,我国将于2020年全面完成北斗三号全球组网建设,向全世界用户提供高性能、高可靠、高效益的卫星导航服务,展现开放中国的胸襟与力量。

以下平台可使用同一账号密码登录,点击开始同步密码

确认