“小不點兒”航天器

打開電視，馬上可以看到各地“衛視”精彩的節目；拿起小小的手機，立刻可以與遠方的親人通話；通過衛星云圖，人們可知三天內氣候變化情況……這些，都有太空人造衛星的功勞啊!

人類飛向太空50周年

地球上空出現的各式各樣的航天器，已成為一道新的亮麗風景線。什么叫航天器呢?它是人類為達到某種用途發射到地球大氣層外的人造天體。每個航天器都承擔著不同的科研或工程任務。

今年是人類飛向太空50周年紀念，第一個航天器是1957年10月4日蘇聯發射的“人造衛星”1號。接著有許多蘇聯和美國的航天器發射。不到4年時間，即1961年4月12日第一艘載人的航天器“東方”1號載著蘇聯航天員加加林進入軌道。此后數年內許多載人和不載人的航天器被送入太空，發射國家除美蘇外，還有加拿大、法國、澳大利亞、聯邦德國、日本、中國、印度等國。至今全世界各國共發射人造衛星、載人航天器、深空探測器共6000個左右，再加上形形色色的太空垃圾，天空真是很擁擠。‘

我們知道，航天器分載人和無人兩種。載人航天器目前有三類：即載人飛船、航天飛機和太空航天站；無人航天器占絕大部分。而人造衛星又是無人航天器中最龐大的家族，它的數量居然占到航天器總數的90％，還有少數的太空探測器，像奔向火星的“勇氣”號和奔向土星的“卡西尼”號探測器等等。

小型——大型——小型

實際上，在人類進入太空初期，所發射的都是小型衛星，蘇聯發射的世界上第一顆人造地球衛星，是一只用鋁合金做成的圓球，直徑58厘米，重量83．5千克，第二年美國發射的圓柱體衛星重量僅有8．3千克。但隨著運載能力的提高和技術的進步，衛星的體積變得越來越大，設備越來越復雜，功能也越來越強大。因此導致衛星價格非常昂貴，設計和制造的周期大大延長，使空間技術局限掌握在少數國家中。

現代航天器的設計異常復雜，尤其是載人航天器。它包含幾百萬個部件，要求高度微型化但可靠率要達到99．9999％以上。航天器還需要電源來帶動所攜帶的各種設備。不載人的航天器大多采用太陽電池板和相連的蓄電池。在載人航天器上，通常用燃料電池，有時則為燃料電池與太陽電池的組合。

最重的航天器是美國發射的“天空實驗室1號”，這個航天器長35米，直徑7米，容積335立方米，整個航天器重76．5噸。航天器內設備齊全，生活和工作環境幾乎與地面上的實驗室一樣舒適。它自1973年5月14日上天后，先后接待了三批(共9名)宇航員進入這個實驗室工作，這個“天空實驗室1號”已于1979年7月11日完成任務后墜毀。保持航天器長度方面記錄的，是美國1973年6月10日發射的“射電天文探測器B號”。這顆航天器的形狀像一只神話中的大蜘蛛，它的兩根天線長達450米。

航天器基本上是無動力的，依靠運載火箭，通常為第二級火箭提供的初速度來飛離地球。運載火箭在燃料耗盡后就自動分離，向地球下落；航天器或者進入繞地球軌道，或者在給以動量情況下，繼續飛向太空目的地。如果能減輕一些重量，對發射火箭推力的要求就可以降低很多，從而可以降低宇航工程的成本。根據計算，宇航器的重量減輕1千克，可以使推動火箭減少500千克：如果能減輕15％，那么可以使宇航器的飛行距離與上升速度各增加10％!小衛星以其性能高、質量輕、價格低、研制周期短等優點而異軍突起，備受青睞。

異軍突起“微型航天器”

什么是“微型航天器”(小衛星)?就是指重量在500千克以下的“小不點兒”航天器，1962年美國發射了六顆軍用小衛星，最重的也不過兩千克，其中頭三顆都只有0．7千克，每邊長20厘米，還不到大人的手臂那么長。“微型航天器”是新材料、新技術迅速發展的結果，納米材料、微電子技術和新工藝可以使航天器的質量大大減小。早期的衛星都很小且功能很弱，所以現在一般把上世紀70年代的小衛星叫傳統簡單小衛星，而稱80年代以后升空的小衛星叫現代高性能小衛星。

隨著數字通信技術、大規模集成電路技術和計算機技術迅猛發展，為衛星的小型化、集成化奠定了基礎。電子技術的發展是從1906年世界上第一支電子管問世開始的。到50年代，晶體管便取代了電子管，并出現了集成電路。集成電路一經面世，就以驚人的速度發展。1978年超大規模集成電路問世，其集成度為10萬-1000萬個元件。從此，電子技術真正進入了微電子時代。現在，元件數多于1000萬個的特大規模集成電路已經出現，微電子技術的發展已進入微機電系統時代，即不僅可以將電子子系統或整個電子系統“集成”在一塊硅芯片上，而且可以將各種物理、化學的傳感器和執行器與信息處理系統“集成”在一起，完成信息獲取、處理、執行的系統功能。

“小不點兒”威力大

別看它的個頭兒小，重量比起那些大型航天器差多了，但是它的功能卻一點都不差。美國一種名叫“觀察鏡”的偵察衛星，質量僅為200多千克，在700千米的高空對地面目標的分辨率達到1米，覆蓋幾百千米的寬度，功能與過去大型偵察衛星完全相當。

“小不點兒”衛星既可搭載發射，也可以“一箭多星”方式發射，科學家還準備試驗從飛機上和潛艇上發射呢!可以說，小衛星較低的研制、發射成本以及靈活快捷的發射方式使得它具有非常大的活力。當前，全世界已出臺了十幾個中低軌道通信衛星系統。這些小衛星網的出現，大有取代大通信衛星的趨勢。其中最引人注目的是美國由66顆衛星組成的“銥星”系統、美國軍方由192顆小衛星組網的“移動衛星通信”系統、美國由48顆衛星組成的“全球星”系統、俄羅斯由32顆衛星組成的“個人通信系統”以及法國由80顆衛星組成的“天橋”多媒體星座等。

“銥星”系統于1998年11月全面開通使用。作為第二代移動衛星個人通信業務的提供者，由48顆小衛星和’4顆備份星組成的“全球星”系統，也以“一箭四星”的形式發射其組網衛星，于21世紀初提供服務。日本正在規劃建立由10顆小衛星組成的星座，用于軍事和環境監測，其質量只有以往具有相似功能衛星的1／10，成本只有1／4，開發周期僅1年。

我國于1970年成功發射了第一顆小衛星——“東方紅”1號，質量為173千克。1971年，又發射了第二顆小衛星——“實踐”1號，質量為221千克。2001年-2006年，我國連續成功發射了“海洋”1號、“實踐”6號、“試驗”2號、“創新”1號及地球空間雙星探測衛星等高性能現代小衛星。目前我國已具備了多種小衛星、微小衛星系列平臺的開發能力和24個月快速構建、研制小衛星的能力。世界最大的小衛星研制試驗基地落戶北京，設計能力年產6至8顆衛星，實現了從單一型號向系列型譜、從衛星項目到空間產業的跨越式發展。

以微小型化為特征的微小衛星、以新型空間系統和應用為特征的衛星星座與編隊飛行等，都正在成為新的技術前沿。最近又傳來消息，俄羅斯專家正在研制俄第一顆“納米衛星”，它體積比家用奶粉桶略大，僅重5千克。這顆人造衛星有望在未來幾年飛赴太空，執行對地觀測任務。“納米衛星”是對一類特定重量級別衛星的稱呼，以便與微型衛星相區分，“納米衛星”的重量一般在1至10千克之間。

看吧!在現代宇航事業中；人造小衛星正扮演著重要的角色，21世紀的“小不點兒”航天器，將更加耀眼地閃爍在浩瀚的太空中。

[責任編輯] 龐云