航天器里的“小不点儿”

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  航天器是人类为达到某种目的发射到地球大气层外的人造天体。一般航天器分载人和无人两种,载人航天器包括载人飞船、航天飞机和空间站。而无人航天器占绝大部分,其中人造地球卫星是航天器中最庞大的家族,它的数量占到航天器总数的90%,此外还有少数的空间探测器,像奔向火星的“勇气”号和奔向土星的“卡西尼”号探测器等。如今地球的上空,各种航天器越来越多地出现,天空变得越来越拥挤。
  人类向宇宙发射的首个航天器是1957年10月4日苏联发射的“斯鲁特尼克1号”人造卫星。1961年4月12日,第一个载人航天器“东方一号”宇宙飞船载着苏联航天员加加林进入太空。
  航天器的主力军“微型航天器”
  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,这个要求有多高?我们打个比方,汽车的零件如果达到同样可靠性的话,就可无故障运行100年。
  人类进入太空初期,使用的都是小卫星,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,设备也越来越复杂,导致卫星价格昂贵,设计和制造的周期大大延长,而且空间技术掌握在少数国家中,也限制了卫星技术的应用和推广。进入新世纪,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,功能密度高、技术性能强的现代小卫星应运而生。小卫星以其性能高、质量轻、价格低、研制周期短等优点而备受青睐。
  卫星都属于“微型航天器”,那什么是“微型航天器”呢?就是指质量在1000千克以下的“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。
  “小不点儿”威力大
  别看这些卫星个头儿小,质量比起那些大型航天器差多了,但麻雀虽小,五脏俱全,它们的功能却一点儿都不差,威力非常强大。美国“观察镜”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”卫星是真正的“小精灵”,不但可以“一箭多星”方式搭载发射,科学家甚至试验从飞机上和潜艇上发射呢!小卫星研制的低成本和灵活快捷的发射方式使得它的应用前景十分广阔。
  如今,世界各国研发了很多中低轨道通信卫星系统,其中最引人注目的是美国摩托罗拉公司由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、俄罗斯由32颗卫星组成的“个人通信系统”及法国由80颗卫星组成的“天桥”多媒体星座等。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4月24日成功发射了第一颗小卫星——“东方红一号”,质量为173千克。1971年3月3日,又发射了第二颗小卫星——“实践一号”,质量为221千克。2001年一2006年,我国连续成功发射了“海洋一号”“实践六号”“试验二号”“创新一号”及地球空间双星探测卫星等高性能现代小卫星。2009年12月15日,我国第一颗科普公益小卫星“希望一号”在太原卫星发射中心发射成功,“希望一号”只有60千克重,是专门为我国青少年科技爱好者研制的小卫星。
  2004年12月,“小卫星应用国家工程研究中心”在北京航天城竣工,是当时世界上最大的小卫星研制试验基地。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,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。现代宇航事业中,人造小卫星正扮演着越来越重要的角色,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!
  知识链接
  小卫星分类
  根据卫星的质量,科学家通常将质量小于1000千克的卫星称为广义的小卫星,其中500-1000千克的称为小卫星,100-500千克的称为微小卫星,10-100千克的称为显微卫星,小于10千克的称为纳米卫星。
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