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日本的太空平台
1995年3月18日,随着H-2火箭的第3次成功发射,日本潜心研究多年的“空间飞行平台”开始遨游太空。
该空间站主体呈八棱柱形,直径约4.46米,高2.8米,发射时重4吨,回收时重3.2吨,2个太阳能帆板长度均为9.6米,输出功率可达3千瓦。整个平台采用模块化设计,共分8个舱,其中2个舱装载电池和计算机,其余均搭载实验设备,有效载荷占1.2吨以上。
它运行在500千米高的轨道上,主要用于从事天文、大气物理观测,包括红外、光学、β射线和γ射线等多种手段观测及小型材料和生命科学实验。它在太空运行几个月后,降低轨道至315千米高度准备与航天飞机会合。平台上还搭载了一台小型红外望远镜。该望远镜口径为15厘米,镜内载有4套红外观测仪器,可覆盖1~1000微米的红外波段,这些仪器均浸在-271℃的液氦中,以确保它们能测得宇宙深处的微弱红外线,为揭开宇宙起源等奥秘提供线索。
另外,平台上还有一项二维太阳电池阵展开实验,该阵呈六边形,边长6.4米,由可自动伸展的桁架支撑。此实验是为了开发高效、高可靠性、可展开式大型太阳电池板。
在太空平台上搭载的还有一项采用肼燃料的等离子推进器实验,该推进器重63千克,燃料1千克,比冲为1000秒。这种推进器将用于星际飞行的航天器。该飞行平台是日本第一个小型多用途空间平台,由日本太空开发总署、国际贸易工业部和宇宙科学研究所共同研制,研制工作从1987年开始,经费达418亿日元。它的成功入轨标志着日本开始空间站工作。
日本KSS-2B舰载直升机
该机1984年开始装备部队,用于反潜。旋翼直径18.9米,机身长21.9米、高5.23米(折叠后长14.4米、宽4.98米、高4.93米),机组人员4名,最大起飞重量9.3吨,最大速度267千米/小时,实用升限3720米,航程1166千米。舰载直升机不像固定翼飞机那样需要起降跑道,除了可用于航空母舰外,也可以搭载于各种军舰上执行多种作战任务。因此,舰载直升机在未来战争中,必将具有更加广泛的应用前景,发挥日益重要的作用。
人造天体
在宇宙空间基本上按照天体力学规律运行的各种人造物体,均称为人造天体。天文学中将宇宙间的各种星体统称为天体,并将天体分为自然天体和人造天体两类。人造天体包括航天器和空间垃圾。空间垃圾包括废弃的航天器、运载火箭末级残体和碎片等。
“人造地球卫星”1号工程
前苏联在1957年10月4日成功发射了世界第一颗人造地球卫星,开创了人类航天的新纪元。第一颗人造地球卫星的发射是一项复杂的工程。
“人造地球卫星”1号工程主要包括4个方面:研制运载火箭;建设发射场;研制卫星本体和卫星携带的科学探测仪器;建立地面观测网。
发射场选在咸海附近的拜科努尔发射场,进行了相应的改建,前苏联科学院确定卫星的科学探测项目,并组织研制各种探测仪器,卫星的主要探测项目包括测量200~500千米高度的大气密度、压力、磁场、紫外线和X射线等数据。卫星还携带试验动物,用以考察动物对空间环境的适应能力。
人造卫星
人造卫星就是我们人类“人工制造的卫星”。科学家用火箭把它发射到预定的轨道,使它环绕着地球或其他行星运转,以便进行探测或科学研究。围绕哪一颗行星运转的人造卫星,我们就叫它哪一颗行星的人造卫星,比如最常用于观测、通讯等方面的人造地球卫星。
地球对周围的物体有引力的作用,因而抛出的物体要落回地面。但是,抛出的初速度越大,物体就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,它将围绕地球旋转,成为一颗绕地球运动的人造地球卫星,简称人造卫星。
人工智能无人机
为使无人机真正成为“空中士兵”,国外正在积极发展人工智能无人机。如英国塞肯公司的“塞肯”观察与攻击自动飞行器,可在空中监视目标的同时自动判断目标的军事价值。当它认为目标值得攻击时,就自动调整飞行状态,精确地向目标发起俯冲攻击。
人造卫星的分类
20世纪60年代以来,人造卫星的发射数量约占航天器发射总数的90%以上,它是用途最广、发展最快的航天器。一般来说,人造卫星可按运行轨道分为:低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道、大椭圆轨道和极轨道7大类。但是人们习惯上更多是按用途划分为科学、技术试验和应用卫星3个大类。应用类卫星直接服务于国民经济和军事需要,在人造卫星中种类最繁杂,发射量也高居榜首。按用途的性质,应用卫星也可分为3个大类:信号中继——用于电话、电报、广播、电视及数据传输的广播通信卫星;对地观测——用于气象观测、资源勘探和军事侦察的卫星;导航定位基准——用于导航、定位和测量的导航及大地测量卫星。
软着陆
软着陆是指通过减速使航天器在接触地球或其他星球表面瞬时的垂直速度降低到最小值(理想情况为零),从而实现安全着陆的技术。软着陆的目的是保证航天员的安全和航天器上的仪器设备完好无损。为实现软着陆,必须先使航天器减速。航天器进入有大气的星球,可利用大气阻力减速。对于弹道式航天器,降落伞是最有效的气动力减速装置,辅以着陆缓冲火箭或缓冲结构即能实现软着陆。有翼航天器在稠密大气层里可利用升力控制轨道,逐步减速,最后像飞机一样水平着陆。人们在实现了地球软着陆之后,又实现了在金星和火星上软着陆。
航天器在无大气的星球上的软着陆,须应用制动火箭作为减速的动力并辅以着陆缓冲结构。反之,航天器未经专门减速装置的减速,而以较大速度直接冲撞着陆的方式称作硬着陆。由于着陆速度过大,航天器将完全或大部损坏。因此航天器硬着陆就是毁坏性的着陆,与一般航空器的“着陆”概念不同。前苏联的“月球”2号、5号、7号、8号探测器曾在月球上硬着陆;“金星”3号探测器曾在金星上硬着陆。
热气球
长久以来,人类一直幻想能在空中邀游。1783年,法国巴黎上空终于升起了第一个载人热气球,实现了人类多年的梦想。
早期的热气球很简陋,人们只能在地面上给气球中的空气加好温,然后载人升空。而气球上的人却无法操纵气球的升降,只有等气球空气冷却才能落下,很难保证安全。因此,热气球很快被淘汰,氢气球开始出现。但氢气与氧气混合极易爆炸,人们的安全仍然受到威胁。于是,20世纪50年代末,以丙烷为空气加热燃料的现代热气球又重新出现在世界各国,并且迅速发展。这时的热气球由搭乘者自由操纵,升降起落,安全可靠。
如今,热气球已发展成为航空体育运动项目之一,世界大赛、越洋大赛频繁举行。同时,热气球还成为蓝天游览的工具,新鲜、刺激,而空中监测大气污染,摄影录像,更是人类对热气球的最新利用。
热控百叶窗
热控百叶窗是航天器中用以调节固体表面热辐射性能的主动热控制装置。它利用机械方法自动适应航天器外界环境温度(或热流)和内部温度(或热流)的变化,不断改变一些固体表面的热辐射性能,调节热量的传递来控制它们的温度。
热控百叶窗主要用于调节航天器舱体或仪器的散热能力,配合其他手段以控制航天器各部分的温度。热控百叶窗由散热底板、转动叶片、驱动机构组成。散热底板的辐射率较高,转动叶片的辐射率很低。驱动机构用双金属片或充液波纹管等温度敏感元件制成,它根据散热底板的温度变化带动转动叶片旋转,改变遮挡散热底板的面积,获得不同的连续变化的组合辐射率,从而调节散热底板的温度。另一种叫作热控旋转盘的热控制装置,作用与热控百叶窗相似。它利用一平面扇轮作旋转运动,改变对散热底板的遮挡来调节温度。它的辐射率变化的可调倍数较小,但结构更为简单。
热控百叶窗最初用于航天器背阳面的红外辐射区,随着低吸收率、高辐射率涂层材料的出现,也已用于日照区。美国在1968年将第一组热控百叶窗应用于“雨云”号卫星。随后美国和前苏联在许多科学卫星、气象卫星和空间探测器上应用了热控百叶窗。中国在1971年3月3日发射的科学试验卫星“实践”1号上采用了一组热控百叶窗。
热管
热管是在航天器热控制中应用的一种有效的传热元件。它具有极高热导效果,一般由管壳、管芯和工质(工作介质)组成。1942年美国R.S.高勒提出了热管的概念。1963年美国G.M.格罗弗发明热管,此后热管的研究和应用得到迅速发展。1967年,美国第一次把一根“水—不锈钢”热管装在卫星上,进行了空间飞行试验,次年首次应用于“测地卫星”。从此热管在航天器热控制中的应用日益广泛。中国在1976年12月发射的返回型人造卫星上首次应用了热管。
软管漏斗式加油
这种加油设备由一个漏斗、一根长20~30米的软管和一个绞盘组成,漏斗是一个很轻的锥形容器,漏斗连在软管上,软管绕在绞盘上。空中加油时,加油机内的人员把加油装置选定在工作状态,绞盘转动,软管从飞机里自行放出。受油机的驾驶员看到加油机尾部的黄褐色灯亮,就知道一切都准备好了。他操纵飞机把机上受油管伸进漏斗,漏斗内部的加油接头自动夹紧受油管,油就开始自动流进受油机。加油完毕后,受油机驾驶员操纵飞机,降低飞行速度,在预定拉力下,受油管与漏斗断开。以上两种加油方式,虽然载油较多,但飞行速度慢、飞得低。但舰载飞机的速度快、飞得高,用上述方法给舰载机加油比较困难,于是又出现了一种新的加油方式,叫“伙伴加油”。它是两架性能基本相同的飞机,一架做加油机,机上带油和一套软管漏斗装置,另一架带武器。它们同时去执行同一任务。在离目的地2/3的空域时,加油机将油输给带武器的攻击机,而加油机则在某处等待,以便给自己的“伙伴”再加油。因此,人们将这种加油机称为“伙伴加油机”。