一个魅影行色匆匆,忽而天地驰骋,神出鬼没,不留一点痕迹;忽而乘着黑幕,悄悄穿越火线,出现在最神秘的地方;忽而飞腾狂飙,剑指八方,擒贼先擒王。它不参加大兵团作战,专门执行太空侦察任务。尖兵,在太空开辟另一个战场。
尖兵是谁?1957年,苏联将人类第一颗人造地球卫星送上太空。人类进入航天时代。1958年,美国也发射了第一颗卫星。美苏开始一场不见硝烟的竞争——太空竞赛。冷战时期,美苏两国发射的卫星大部分是军事卫星,特别是照相侦察卫星。每当大战来临,美苏两国频频发射卫星,有时每天发射几颗卫星,达到令人恐怖的地步。
为了争取太空优势,为了在太空有发言权,为了正义和强大,中国也要研制发射照相侦察卫星。照相侦察卫星主要装载照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等,能进行可见光、红外、多光谱、紫外和微波侦察。
中国人民解放军给中国的照相侦察卫星起了个好听、形象的名字——尖兵。1966年,“尖兵”卫星开始研制,1975年首次发射成功。到2013年底,“尖兵”卫星已经发射了28颗。
“尖兵”照相侦察卫星分为返回型和实时传输型。返回型是指卫星完成拍摄侦察任务后,胶卷放在返回舱里乘降落伞返回地面。实时传输型是指卫星一面拍摄侦察,一面将图片、影像和数据传送到地面接收站。
实时传输型卫星又分为光学侦察卫星、数字成像侦察卫星和合成孔径雷达侦察卫星。光学侦察卫星主要装载了大型望远镜,在普通光线下拍摄侦察,成像清晰而且可以调节放大。数字成像侦察卫星装载了数码相机,想拍多少拍多少。合成孔径雷达卫星都有一种功能强大的合成孔径雷达,可以看见许多看不见的秘密。
“尖兵”系列卫星至少已经发展了七种型号,主要拍摄照片、测绘地图,为战略战术侦察和洲际导弹提供目标定位。为了保密,“尖兵”系列照相侦察卫星都混入“资源”号、“遥感”号等民用卫星之内。中国发射的“返回式”卫星几乎都是“尖兵-1”“尖兵-2”“尖兵-4”卫星。“尖兵-3”卫星是实时传输型的光电照相侦察卫星,都以“资源”号民用卫星的名义出现。“尖兵-6”是数字成像的光电侦察卫星,而“尖兵-5”“尖兵-7”是合成孔径雷达侦察卫星,都披上“遥感”号民用卫星的外衣。
“尖兵-1”号照相侦察卫星
1974年11月5日,第一颗“尖兵-1”号卫星在酒泉卫星发射中心发射,想不到它竟灰飞烟灭失败了。1975年11月26日,第二颗“尖兵-1”号搭乘“长征-2”号运载火箭顺利发射升空,准确进入预定轨道。
“尖兵-1”号照相侦察卫星是返回式卫星,长得很普通,就像一颗炮弹,最大直径为2.2米,高3.1米,重1 790千克,其中返回舱260千克,在轨时间3~5天,早期地面分辨率10米,后来达到0.6米。它由返回舱和仪器舱两大部分组成,分为侦察设备、结构、温度控制、姿态控制、程序控制、遥测、遥控、跟踪、天线、电源和回收等11个分系统。
“尖兵-1”号运行在近地点181千米、远地点495千米、倾角63°、轨道周期91.2分钟的椭圆型轨道上。近地点的意思是卫星距离地球最近的地点,远地点是指卫星距离地球最远的地点;倾角是卫星与地球赤道水平线的角度;轨道周期为环绕地球一周的时间。
“尖兵”号卫星穿越火线巡航地球
“尖兵-1”号卫星的近地点181千米,距离越近照片越清晰,侦察效果越好。远地点495千米,距离越远侦察范围就越大。倾角63°是一个较高的角度,可以看到北纬南纬63°以内的地区,美国苏联都在侦察视野之内。轨道周期91.2分钟,差不多每天环绕地球侦察16圈。
返回式卫星主要技术:一枚运载火箭、功能完备的卫星本体、完善可靠的航天测控网,以及卫星的调姿、制动、防热、软着陆、标位及寻找等程序和功能。返回式卫星怎样重返地球呢?怎样将侦察照片送回地面呢?
重返地球是一个惊心动魄的过程。卫星返回舱返回之前先要调整飞行状态,即脱离原来的运行轨道。如果角度太大,卫星会陡直地进入大气层,引起猛烈的空气阻力和摩擦加热。如果角度太小,卫星仍留在轨道上,下降很慢。返回舱上的一个小型发动机控制点火时间、推力方向、推力大小与时间长短,掌控再入速度和再入角的准确度。
当降到离地面60~70千米时,返回舱因大气层摩擦产生大量的热能,表面燃烧。幸好返回舱表面都是特殊耐高温材料制成。当降落到离地10~20千米时,返回舱速度急速减慢,仍有200米/秒左右。当降落到离地面只有5千米的高度时,返回舱打开主伞,速度小于10米/秒。当降落地面后,返回舱会发出无线电信号,搜索部队按图索骥找到它。
1975年11月29日,“尖兵-1”号卫星在太空飞行47圈后,按地面遥控站发出的调姿遥控指令,正确弹射出返回舱,安全降落于贵州省六枝地区,成功回收。中国成为继苏联、美国之后,世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。
“尖兵”照相侦察卫星是中国国防重要的战略武器。它承担发现、识别、定位目标,评估打击、摧毁作战的效果等战略战术任务。经过40年的发展,“尖兵”系列卫星已经成长为“智勇双全”的侦察尖兵,地面分辨率0.5米,能看清、区别和鉴定大部分物体,分辨公文包大小的物体,美国、俄罗斯等国的战略要地和洲际导弹基地一目了然。
眼睛亮是好事。“尖兵”卫星以每小时2.7万千米的速度飞越太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋,漂亮地从亚洲、美洲、欧洲、非洲和澳洲大陆迅速闪过。在亚洲的东部,一个濒临西太平洋的魅力国度呈现在眼前,那就是我们的祖国——中国。长江长城、黄山黄河历历在目,点点白云似乎在慢慢移动。
眼睛亮也不是好事。“尖兵-1”卫星拍摄的照片地图让中国人很气愤和悲哀。中国的周边有许多领土被俄罗斯等国吞并或占领。原来,俄罗斯是东欧的一个内陆穷国家,与中国相隔很远。17世纪,俄罗斯帝国占据了西伯利亚,版图扩张到太平洋海岸,在中国东北方向接壤成为近邻。19世纪末,沙俄吞并了中亚地区的哈萨克、吉尔吉斯等国,在西北方向与中国接壤。
清朝末期的中国版图还像一片漂亮的“秋海棠”叶子,现在的中国版图像一只被拔了毛的公鸡。1860年前后,沙俄利用英法第二次鸦片战争的机会,逼迫清朝签订了丧权辱国的《瑷珲条约》《北京条约》,在中国东北方向霸占了黑龙江以北及乌苏里江以东阿穆尔、海参崴和库叶岛约100万平方千米领土。1864年,沙俄逼迫清同治签订《塔城议定书》,又侵吞新疆西北方向43万平方千米土地。1881年,沙俄在新疆北部地区煽动民族矛盾和叛乱,中俄签订《伊犁条约》,先后割让7万多平方千米土地。
十月革命以后,俄罗斯吞并了16个国家而成立苏联,拥有了北南东西方的出海口,成为世界上面积最大的国家。1945年,苏联策动外蒙古独立,中国又丢失161万平方千米领土。同时,苏联武装侵占了属于外蒙古的唐努乌梁海地区,将17万平方千米土地并入自己的版图,现在称为图瓦共和国。
2009年3月29日,“尖兵”拍摄的酒泉卫星发射基地(www.daowen.com)
从1689年清康熙二十七年以来,沙俄共掠夺和分裂中国领土588万平方千米,其中掠夺中国领土182万平方千米,其中违约侵占了数万平方千米,占中国现有领土的1/5;分裂中国领土406万平方千米。苏联成立后宣布:沙俄与中国签订的一切条约全部无效,放弃以前夺取的一切中国领土。历届中国政府不承认不平等条约,曾多次提出归还领土要求,但直到现在从未拿回一寸土地。
俗话说:远亲不如近邻,而苏俄这个近邻不是好惹的。领土丢失成了中国人民心头一块难以愈合的伤疤,时时都会刺痛不已。苏联的势力在北西南和东面海上包围中国。“尖兵-1”照相侦察卫星的最大警示是:苏俄侵占和分裂中国大量领土,山河破碎。这是中国2 000多年来最大的损失,也是最大的耻辱。落后就要挨打,富强才能保国。
2000年后,“尖兵”卫星极速发展升级,家族中增添了不少新面孔。返回式卫星进化为数字传输型卫星、光学照相卫星、数字成像卫星、合成孔径雷达卫星。新“尖兵”提高了太空情报的实时性,延长了卫星的工作寿命,照相技术不断进步,地面分辨率接近回收胶卷型的水平,完全可以取代返回式卫星。
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轨道周期
轨道周期
轨道周期,又称为运行周期,是指卫星环绕地球飞行一圈所需要的时间。轨道周期一般以分钟为单位。轨道周期与轨道高度有很大的关系。卫星的飞行高度越高,环绕地球一圈的航程越长,轨道周期的时间也越长。
例如:空间站飞行在450千米高度,轨道周期90分钟,每天环绕地球约16圈。飞行在36 000千米高度静止同步轨道的通信卫星、气象卫星、导航卫星和侦察卫星等,轨道周期24小时,每天恰好环绕地球一圈。
2000年9月1日,中国第一颗数字成像侦察卫星——“尖兵-3”号,对外宣称“资源-2A”号从太原卫星发射中心发射成功。它属于数字成像、数据传输的详查卫星,地面分辨率1米,计算机处理后可达到0.6米。分析人员很开心:我们看到了很多以前看不见的东西。
“尖兵”光学照相侦察卫星
2006年4月27日,“尖兵-5”号合成孔径雷达侦察卫星,也就是“遥感-1”号在太原卫星发射中心搭乘“长征-4B”火箭第一次发射。它采用合成孔径雷达技术,利用电磁波探测目标的距离、距离变化、方位、速度、高度、运动等信息,以及地下和水下目标,甚至可将岩石看穿。“尖兵-5”号能自动识别目标,同时扫描和跟踪,全天候实时侦察。
2007年5月25日,中国新一代数字成像侦察卫星——“尖兵-6”号,也就是“遥感-2”号在酒泉卫星发射基地发射升空,拍摄的数量和速度更快了。现在,中国已经形成了完整的照相侦察卫星系统。必须注意的是:卫星能提供战略战术信息,但不一定能打赢战争。因为每一场大战都与以往的战争不一样,都以猜测不到的战略战术和方式展开,尤其是世界大国强国之间的战争。
“尖兵”雷达侦察卫星
“尖兵”数字成像侦察卫星的眼睛
中国正在研制新的“尖兵”卫星。它们将几颗卫星组成卫星星座,地面分辨率将小于0.1米,防止核攻击、抗干扰和快速变轨,达到世界最先进水平,侦察世界的每一个角落和热点地区。最先进的卫星拥有一项独门绝技——隐形,它会“融化”在太空的黑幕中,怎样让“尖兵”卫星隐形呢?你有什么好方法?
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轨道速度
轨道速度,是指行星、卫星等天体在太空飞行、运行的速度。这里的轨道速度是指人造卫星等航天器在太空飞行的速度。轨道速度,又称为航天器飞行速度、航天器轨道速度等。轨道速度与航天器飞行的轨道以及轨道大小、形状和高度有关。
轨道速度主要分为环绕速度、逃逸速度和脱离太阳引力速度。环绕速度是指小天体环绕大天体飞行的速度。逃逸速度是指小天体逃离大天体飞行的速度,如航天器飞出地球引力之外。脱离太阳引力速度就是飞出太阳系以外的速度。
航天器在地球表面的环绕速度称为第一宇宙速度(7.9千米/秒),逃逸速度称为第二宇宙速度(11.2千米/秒)。航天器从地球表面起飞,飞出太阳系所需要的最小速度称为第三宇宙速度(16.6千米/秒)。轨道速度都随高度增加而减小。
航天器的轨道速度
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