1、第九章 航天技術的應用回顧世界航天技術發(fā)展的歷史，作為航天技術基礎的現(xiàn)代火箭技術，在20世紀40年代就開始用于軍事，第二次世界大戰(zhàn)結束后的十幾年內(nèi)，開始出現(xiàn)包括洲際導彈在內(nèi)的各種不同類型的導彈武器。20世紀50年代蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星之后的最初幾年，蘇、美兩國也只是將發(fā)展航天技術作為顯示自己實力和科技水平的象征；到60年代中期，世界各國才開始注意發(fā)展應用衛(wèi)星和衛(wèi)星的應用，在航天器上使用各種專門儀器進行遙感、信息傳輸和搜集各種探測數(shù)據(jù)的初期試驗；70年代以來，開始對空間環(huán)境及其高遠位置進行各種開發(fā)利用試驗，突破了通信、導航、氣象、資源、科學、軍事和星際探測等眾多應用領域的關鍵技術；目前，應

2、用衛(wèi)星已經(jīng)進入國際商業(yè)化階段，極大地推動了人類社會政治、軍事、經(jīng)濟和文化生活的豐富和發(fā)展。在50多年的時間內(nèi)，航天技術飛速發(fā)展并取得一系列的成就，顯示出它對促進國民經(jīng)濟發(fā)展的重大作用。航天技術不僅為經(jīng)濟建設、科學文化和社會生活等各個領域提供了有力的工具，帶來了傳統(tǒng)技術無法達到的經(jīng)濟和社會效益，而且，它的發(fā)展已成為體現(xiàn)一個國家綜合國力和科學技術發(fā)展水平的重要標志。航天技術的廣泛應用，正在使越來越多的人們親身體驗到航天技術在經(jīng)濟建設和日常社會生活中的重要作用?？梢灶A見，隨著航天技術的發(fā)展和對空間資源的進一步開發(fā)利用，必將對人類未來的經(jīng)濟發(fā)展、社會文明和進步產(chǎn)生巨大而深遠的影響。20世紀50年代后期

3、，我國開始發(fā)展航天事業(yè)，經(jīng)過40多年的努力，取得了舉世矚目的成就，躋身于世界先進行列。我國將研制和發(fā)展應用衛(wèi)星，作為發(fā)展航天技術的主要方針，建成了研制各類人造地球衛(wèi)星和運載火箭的科研生產(chǎn)基地。截止2003年底，我國自行研制并成功發(fā)射了57顆不同類型的科學試驗衛(wèi)星、返回式遙感衛(wèi)星和地球同步通信廣播衛(wèi)星。與此同時，利用國內(nèi)外衛(wèi)星建立了衛(wèi)星氣象地面系統(tǒng)，衛(wèi)星通信廣播地面系統(tǒng)，資源衛(wèi)星地面系統(tǒng)，衛(wèi)星定位系統(tǒng)。這些應用衛(wèi)星和衛(wèi)星應用系統(tǒng)的建立和投入使用，使我國航天技術進入了實際應用階段。航天技術應用的逐步擴大，對促進經(jīng)濟發(fā)展，帶動科技進步，增強國防實力，提高我國的國際地位等方面，正在發(fā)揮越來越大的作用。

4、下面，將就航天技術應用的主要方面作進一步介紹。9.1 航天技術在基礎產(chǎn)業(yè)建設中的應用9.1.1 在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設中的應用農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎，利用航天技術為農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化建設服務，是航天技術應用的一個重要方面，也是航天人義不容辭的責任和義務。我國航天事業(yè)發(fā)展的實踐證明，通信廣播衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、返回式遙感衛(wèi)星，均在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設中得到廣泛的應用。取得明顯的經(jīng)濟和社會效益。航天高科技與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術相結合，正在形成一門新興的科技產(chǎn)業(yè)航天農(nóng)業(yè)。這將對推進高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出新的貢獻。（1） 衛(wèi)星遙感對農(nóng)業(yè)土地資源的調(diào)查土地資源是最重要的農(nóng)業(yè)資源。發(fā)展農(nóng)業(yè)首先必須了解土地，根據(jù)土壤不同

5、質(zhì)地，因地制宜地實施耕作、種植、施肥和土壤改良。土地資源的數(shù)量、質(zhì)量及其利用狀況，很大程度上制約著一個國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的水平。只有全面掌握土地資源數(shù)據(jù)，才能制定出科學的、切合實際的農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。進行農(nóng)業(yè)土地資源調(diào)查，一般需要運用航空、航天、地面調(diào)查等各種手段相結合的方法，采用可見光、紅外、多光譜等不同的遙感手段。運用航天遙感手段調(diào)查監(jiān)測土地資源的主要內(nèi)容和作用如下：a根據(jù)遙感圖象的判讀和分析，掌握各種土壤、土地的分布情況，繪制出縣、地、省以至全國或大地區(qū)、大流域的各種比例尺的土壤、土地分布圖。b. 根據(jù)遙感圖象的判讀和分析，調(diào)查研究各地區(qū)土地利用狀況，分析土地利用強度和利用管理水平，以及管理中成功

6、的經(jīng)驗和存在的問題，尋找宜農(nóng)、宜林、宜牧的后備土地資源，進行各類土地面積的數(shù)量統(tǒng)計和質(zhì)量評價，為進一步合理開發(fā)利用土地資源制定科學規(guī)劃，進行合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展分區(qū)。c. 根據(jù)遙感圖象分析探測土壤肥力狀況，包括耕作層結構，腐殖質(zhì)含量、溫度、濕度，地下水位深度，土壤侵蝕程度，土壤鹽漬化、沼澤化、風沙化程度，以及影響植物正常生長的因素等，繪制全國土地侵蝕圖，為制定水土保持規(guī)劃提供依據(jù)。同時，還可對土壤改良、水資源等進行動態(tài)調(diào)查和監(jiān)測。我國已利用航天、航空遙感技術，進行了全國土壤普查、土地利用狀況調(diào)查、西藏高原土地資源詳查、全國水土流失概查?；旧喜榍辶藝临Y源的狀況，包括水田、旱地、水澆地面積；森林、草

7、原、沼澤、湖泊、水庫、戈壁、沙漠、鹽堿灘面積；冰川、雪山、荒坡的數(shù)量等。為建立土地利用信息管理系統(tǒng)奠定了基礎。（2） 利用衛(wèi)星對農(nóng)作物進行監(jiān)測和估產(chǎn)航天遙感技術可用以對農(nóng)作物進行監(jiān)測，為政府有關部門及時掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀提供了十分有效的手段。包括對各類糧食和經(jīng)濟作物的播種面積，各生長期的長勢情況進行監(jiān)測，以適時地指導田間管理，如灌溉、施肥、中耕、防治病蟲害等。同時借以估計糧食產(chǎn)量，指導調(diào)整國家的糧食調(diào)撥、貯存、進口和出口，為宏觀決策部門提前對糧食、經(jīng)濟作物的預測、預報提供依據(jù)。美國是世界糧食出口大國，為掌握主動權，20世紀70年代末，美國開始利用氣象衛(wèi)星對前蘇聯(lián)、澳大利亞、中國、阿根廷、印度和加

8、拿大等國家的農(nóng)作物生產(chǎn)狀況和產(chǎn)量進行監(jiān)測，以及時調(diào)整其糧食進出口策略和價格，從中受益匪淺。目前，美國、俄羅斯、加拿大等國利用航天遙感對小麥估產(chǎn)的準確度已達到90%以上。日本、印度、巴西、澳大利亞、泰國、菲律賓等國也相繼開展小麥、水稻、大豆、玉米、棉花、甜菜、甘蔗等作物的衛(wèi)星估產(chǎn)研究，取得可喜的結果。我國利用氣象衛(wèi)星對冬小麥進行估產(chǎn)研究，經(jīng)過5年試驗，總預報準確度已達95%以上，并開發(fā)了玉米、水稻、大豆、牧草、大白菜等的估產(chǎn)試驗研究，也取得良好成績。（3） 開發(fā)太空資源培育農(nóng)作物良種航天技術開拓了太空環(huán)境資源為人類所利用，包括高遠位置、微重力、強宇宙輻射、高真空、高潔凈和太陽能等，給人類帶來了巨

9、大的利益。其中利用太空環(huán)境研究植物生長和發(fā)育變異，就是航天飛行任務的重要內(nèi)容之一。1987年以來，我國開始利用返回式衛(wèi)星和載人飛船進行農(nóng)作物種子搭載和育種試驗，取得良好的成績和效益。這種經(jīng)太空處理后，再到地面選育農(nóng)作物新品種的方法稱之為航天育種。已經(jīng)進行的項目中，糧食作物類有：水稻、小麥、大麥、高粱、玉米、谷子；豆類有：大豆、綠豆、青豆、黑豆；經(jīng)濟作物類有：棉花、紅麻、煙草、甜菜；蔬菜類有：絲瓜、黃瓜、青椒、番茄、西瓜、甜瓜、蘿卜、胡蘿卜、西蘭花；觀賞和藥用植物類有：石刁柏、雞冠花、三色堇、龍葵、菊花、甘草；林木類有：油松、白皮松等。航天育種是在距地球200400km的軌道上，利用強宇宙射線、

10、高真空、微重力等綜合空間環(huán)境條件對植物種子產(chǎn)生的誘變作用，先在地面優(yōu)選良種，再由返回式衛(wèi)星搭載上天，經(jīng)歷十多天的太空飛行后返回地面再播種，經(jīng)過34代的優(yōu)選，種子產(chǎn)生遺傳學上的變異并穩(wěn)定下來。航天育種的特點：有益變異多、變輻大、穩(wěn)定快，因而容易培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟、抗病的良種。如水稻出現(xiàn)了大穗、大粒、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的驚人效果；小麥在株高、品質(zhì)等性狀上發(fā)生了很大變化，獲得多種矮株、豐產(chǎn)、早熟的后代；青椒的優(yōu)勢特別明顯，已培育出一種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病力強、維生素含量高的新品系，最大的一個青椒重達700多克，國內(nèi)已大面積推廣種植，產(chǎn)量比一般良種提高30%以上。（4）衛(wèi)星通信是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要手段航天技術、

11、信息技術和計算機的應用，正在有力地推動農(nóng)業(yè)技術的進步。衛(wèi)星電視教育已成為提高城鄉(xiāng)勞動者文化素養(yǎng)、勞動技能的有力工具，目前全國有1000多萬農(nóng)民和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)職工收看農(nóng)村技術培訓的電視節(jié)目。衛(wèi)星電視教育已成為形成智力資源優(yōu)勢，然后轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力的重要手段。衛(wèi)星通信和衛(wèi)星遙感的綜合應用，不但形成了對風災、水災、旱災、森林火災和病蟲害等自然災害進行長期監(jiān)測的系統(tǒng)，而且為建立全國農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)綜合管理系統(tǒng)奠定了基礎。9.1.2 衛(wèi)星通信的應用與空間信息高速公路通信衛(wèi)星是各種應用衛(wèi)星中對社會影響最大、效益最顯著的衛(wèi)星。衛(wèi)星通信在促進社會進步和信息化過程起著十分重要的作用。衛(wèi)星通信具有包括光纖在內(nèi)的其它

12、現(xiàn)代通信手段所不能代替的特殊優(yōu)點：（1） 通信距離遠，覆蓋面積寬。一顆靜止軌道衛(wèi)星可覆蓋地球面積的42%。（2） 系統(tǒng)安全可靠。整個通信鏈路的環(huán)節(jié)少，通信可供性和可靠性高。（3） 無縫覆蓋。是對偏遠地區(qū)、復雜地形地貌、空中和海上任何地方，在任何時間都能提供可靠通信的最重要手段。（4） 機動靈活?？刹皇墚敃r當?shù)貤l件的限制，快速、靈活地建立話音、數(shù)據(jù)或視頻通信，實現(xiàn)世界范圍內(nèi)重大事件響應、自然災害緊急救援、以及戰(zhàn)爭情況下的通信。（5） 適應性強的網(wǎng)絡構成能力。能實現(xiàn)點對點、一點對多點、多點對多點，對稱或不對稱容量的，多種業(yè)務類型的通信網(wǎng)絡。到目前為止，全世界已發(fā)射的通信廣播衛(wèi)星有1400多顆，占全

13、部空間飛行器發(fā)射總數(shù)的26%。在軌工作的通信衛(wèi)星有200多顆，應用于包括固定通信、移動通信、軍用通信、電視直播、數(shù)據(jù)中繼、公眾互聯(lián)網(wǎng)、微機直聯(lián)等各種通信領域。我國自1984年成功發(fā)射第一顆靜止軌道試驗通信衛(wèi)星東方紅2號以來，已成功發(fā)射了6顆通信衛(wèi)星，實現(xiàn)了覆蓋全國的信號傳輸，大大改善了我國的國際通信以及西部邊遠山區(qū)的通信狀況，對國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)揮了巨大的作用。目前，中央電視臺開通了13個頻道的衛(wèi)星電視節(jié)目，各省、市、自治區(qū)也都開通了衛(wèi)星電視頻道，衛(wèi)星電視廣播已成為人民日常生活的必需品。在遠程教育方面，全國已有1500多個衛(wèi)星電視教育收轉(zhuǎn)臺，9000多座衛(wèi)星教育電視接收站，70000多個電視

14、教學點，接受遠程教育的人數(shù)達到2000多萬。人類社會正在進入信息社會，信息已成為世界上最重要的戰(zhàn)略資源。大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)，加速國民經(jīng)濟信息化，是發(fā)展我國社會主義市場經(jīng)濟，保持國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展的客觀要求。而信息高速公路，則是國民經(jīng)濟信息化的基礎設施。什么是信息高速公路？它是一個能向用戶提供大量信息，由通信網(wǎng)、計算機、數(shù)據(jù)庫，以及日用電子產(chǎn)品組成的完備網(wǎng)絡。具體地說，就是在全國范圍內(nèi)，建立以光纜為主的信息流通的干線，通過多媒體向全國提供教育、科研、衛(wèi)生、商務、金融、文化娛樂等廣泛的服務，實現(xiàn)實時信息交流和資源共享。我國幅員遼闊，地形復雜，顯然僅靠光纖和移動通信等難以形成全面覆蓋全國的完

15、備網(wǎng)絡。要進一步形成覆蓋全球的信息網(wǎng)絡就更是如此。因此，自然考慮到利用衛(wèi)星通信的無縫覆蓋、機動靈活、適應性強的特點。因此，建立信息高速公路也離不開衛(wèi)星通信的參與?？臻g信息高速公路是信息高速公路的拓展和延伸。可以將它理解為以衛(wèi)星光纖為主體，輔以其它通信手段作為“公路”，并利用集電腦、電話、電視、傳真為一體的多媒體，形成可覆蓋全國乃至全球，能夠高速傳遞信息并實現(xiàn)信息共享的大范圍的三維空間立體通信網(wǎng)絡。在空間信息高速公路中，衛(wèi)星無線電通信頻帶寬，很容易實現(xiàn)雙向高速的數(shù)據(jù)傳輸和可視電話服務，同時適合單向多通道的電視節(jié)目傳輸。而且，隨著衛(wèi)星通信技術的發(fā)展，除了利用靜止通信衛(wèi)星網(wǎng)外，還可以利用低軌道位于不

16、同軌道面的多顆衛(wèi)星來轉(zhuǎn)發(fā)地面用戶的信號。將來，還可以利用衛(wèi)星激光通信技術，將靜止軌道衛(wèi)星、低軌道衛(wèi)星、飛船、航天飛機、空間站連接在一起，形成無形的光通信網(wǎng)絡，使信息暢通無阻，成為名副其實的“高速公路”。9.1.3 在交通現(xiàn)代化建設中的應用交通運輸包括鐵路、水運、公路、民航和管道5種方式，作為物質(zhì)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，是國民經(jīng)濟的基礎之一，是社會再生產(chǎn)和商品經(jīng)濟發(fā)展的先決條件。自人造衛(wèi)星出現(xiàn)以來，衛(wèi)星便不斷被開發(fā)應用于通信、導航、氣象、勘探等領域，隨后又將其在這些領域的成果延展到航空、海運等交通運輸領域。近年，衛(wèi)星通信和定位等技術，又開始應用到鐵路和公路運輸領域，作為車輛定位、通信、調(diào)度和交通管制

17、的有力手段。航天技術與航空、航海、鐵路、公路相結合，必然大大提高現(xiàn)代高速立體交通系統(tǒng)的經(jīng)濟和社會效益，有力地促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。（1） 衛(wèi)星遙感在交通建設中的應用我國幅員遼闊，現(xiàn)有的鐵路、公路網(wǎng)密度卻遠低于美國，也低于印度，與我國國民經(jīng)濟的高速度增長很不相稱。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和西部大開發(fā)，大量的鐵路將要在自然條件復雜的山區(qū)建設。然而，由于傳統(tǒng)的鐵路勘測技術較為落后，難以適應山區(qū)艱巨的勘測任務。鐵路建設的關鍵是選好線路，除考慮政治、經(jīng)濟、國防等因素外，還必須掌握足夠的地形、地質(zhì)、水文等資料，進行反復研究，才能選出最佳方案。衛(wèi)星遙感具有測量范圍寬、視野寬廣、形象逼真，可不受交通條件的限制在室內(nèi)反復判

18、讀研究。在新線勘測中，具有指導野外作業(yè)，提高勘測質(zhì)量和效率，改善勞動條件，避免選線失誤等優(yōu)點。我國在鐵路的勘測中采用了衛(wèi)星遙感技術，取得較高的技術經(jīng)濟效益。青藏鐵路位于號稱“世界屋脊”的青藏高原，從格爾木至拉薩段全長1100km，有大約600km要跨越海拔4200m以上的常年凍土區(qū)，氣候惡劣，交通閉塞，供給困難，地質(zhì)條件復雜，野外作業(yè)地質(zhì)調(diào)查的難度可想而知。采用衛(wèi)星遙感圖象調(diào)查，只用25人，花費半年時間就完成了約4000km遙感圖片填圖作業(yè)。鐵路勘測采用衛(wèi)星遙感技術后，可行性研究較常規(guī)方法提高工作效率23倍；初測階段提高效率12倍；西北地區(qū)進行地質(zhì)測繪效率提高35倍；西南地區(qū)進行長隧道勘測和泥

19、石流調(diào)查，效率提高23.5倍；滇藏線在測制洪水水位平面圖時，工作效率提高了60%。（2） 衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是交通安全和提高運能的保證衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是利用人造衛(wèi)星對地面、海洋、空中與空間的用戶進行導航定位的技術。通常由在特定軌道上運行的若干衛(wèi)星向用戶發(fā)布測距碼和時間信息，用戶接收距離最近的34顆衛(wèi)星的信號，根據(jù)信號的時延即可測算與衛(wèi)星之間的距離，從而確定自己所處的三維位置坐標。如美國發(fā)射的，由24顆衛(wèi)星組成的GPS全球定位系統(tǒng)，可以保證地球表面（包括近地空間）任何一點在任意時刻都可以同時觀察到最少4顆衛(wèi)星，裝有GPS接收機的用戶隨時可以利用它進行定位、測速或定時。用戶根據(jù)授權不同，單獨接收粗碼

20、的用戶定位精度約為100m，測速精度為50cm/s，定時精度為386ns；同時接收粗碼和精碼的用戶，定位精度約為10m，測速精度為20cm/s。定時精度為100ns；而軍用碼的精度可達米級。目前，GPS幾乎已進入到世界各國的軍、民用的各個領域。在交通運輸領域成為保證安全、提高運輸效率不可缺少的現(xiàn)代化手段。衛(wèi)星導航定位具有覆蓋范圍大，全天候、全天時、高精度、實時性和用戶終端設備輕便等優(yōu)點，所以一出現(xiàn)就得到廣泛的重視和應用。地面、海上和空中的各種交通工具，只要安裝有定位系統(tǒng)的用戶機，就可以隨時知道自身的準確位置，導航就變得非常簡單；海上航行的遠洋輪船，就可使輪船準確沿著最短線航行，從而大大節(jié)省航行

21、時間和燃料消耗。據(jù)估算，一艘大型油輪穿過大西洋，采用衛(wèi)星導航一個航次就能節(jié)省幾百萬美元。不僅大大降低了運輸費用，而且提高了航行的安全。民航飛機可以獲得連續(xù)實時的三維位置和速度信息，不僅使導航精度大大提高，而且對空中交通管制、控制兩機之間的間隔、著陸進場安全等都有顯著的改善。鐵路上運行的列車通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將隨時所獲得的準確位置和速度信息傳送給調(diào)度中心，調(diào)度中心通過計算機的控制與調(diào)整，可最大限度地發(fā)揮線路的通過能力，做到每車間隔優(yōu)化，從而使運能成倍提高。目前正在試驗推廣的“先進列車控制系統(tǒng)”就是利用衛(wèi)星定位與地面定位相結合，對列車運行進行監(jiān)控和優(yōu)化的調(diào)度系統(tǒng)。原來采用傳統(tǒng)的自動閉塞方式運行時，每

22、隔8分鐘才能發(fā)一列車，采用“先進列車控制系統(tǒng)”后，可以做到每隔4分鐘發(fā)一列車。使得一條線路當兩條用，運能提高一倍。（3） 衛(wèi)星移動通信是現(xiàn)代交通通信的發(fā)展方向衛(wèi)星移動通信是指地面的移動終端通過衛(wèi)星與另一移動終端或固定終端之間的通信。它能為行進中的車輛、船舶、飛機等移動物體提供多種通信業(yè)務。目前用于移動業(yè)務的衛(wèi)星有海事衛(wèi)星、航空通信衛(wèi)星、陸地移動通信衛(wèi)星，以及相關的導航定位、搜救和營救衛(wèi)星等。由于遠洋船只航行安全和通信的需要，船上又容許安裝較昂貴的跟蹤天線，因而船載衛(wèi)星移動通信首先得到發(fā)展。目前國際上已有5000多艘船只安裝了衛(wèi)星通信設備。我國的遠洋船只也正在按照國際海事衛(wèi)星組織的要求，逐步安裝

23、衛(wèi)星通信設施。衛(wèi)星移動通信在航空中的應用，按照國際航空組織未來航行委員會的建議，今后的飛機導航和通信將以衛(wèi)星為主，并將二者綜合應用構成自動監(jiān)視系統(tǒng)，以完成空中交通管理的功能。為確?？罩邪踩蠛娇找苿油ㄐ庞泄潭ǖ膶Ｓ妙l段，并逐步實現(xiàn)話音通信。目前，裝備衛(wèi)星通信設備的飛機已近4000架，到2010年將增至8000架。近年，我國鐵路專用衛(wèi)星通信網(wǎng)也得到迅速發(fā)展。在未來的高速列車上，衛(wèi)星移動通信將與衛(wèi)星定位設施組合成統(tǒng)一的交通管制系統(tǒng)。衛(wèi)星移動通信與衛(wèi)星定位組合的管理調(diào)度系統(tǒng)的應用前景更為誘人。目前北京等大城市的部分出租汽車已開始安裝這種系統(tǒng)。在小小的屏幕上顯示汽車所在位置附近的城市交通地圖，隨著

24、汽車行駛地圖隨之更新，并以紅點動態(tài)地顯示汽車在道路上的位置，司機和乘客可以隨時了解自身所在的位置和動向。同時，喇叭中不斷傳出調(diào)度中心發(fā)出的調(diào)度信息和道路交通狀況信息。9.1.4 在能源現(xiàn)代化建設中的應用能源是社會發(fā)展和技術進步的物質(zhì)基礎。能源的發(fā)展以電力為中心，包括煤炭、石油、天然氣等資源的勘探開采，以及核能、風能、太陽能等新能源的開發(fā)。整個能源系統(tǒng)含蓋從資源開采、運輸、儲存、加工轉(zhuǎn)換、輸送、分配到最終使用的各個環(huán)節(jié)。隨著航天技術的迅速發(fā)展，對地觀測衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導航定位衛(wèi)星等已在能源開發(fā)的各個環(huán)節(jié)得到廣泛應用并取得顯著的效益。為了保持人類社會的的持續(xù)發(fā)展，人們正在探索開發(fā)空間資源，向太陽、

25、月球要能，不斷給航天技術提出新的課題，同時也促進航天技術的進一步發(fā)展。（1） 對地觀察衛(wèi)星在資源勘探開發(fā)中的應用對地觀測衛(wèi)星在能源資源勘探開發(fā)中的應用，已顯示了前所未有的廣闊前景，成為煤炭、石油、水利、電力、地礦開發(fā)的重要手段。在世界范圍內(nèi)，從20世紀80年代開始，衛(wèi)星遙感資料就開始應用于煤田地質(zhì)勘探，煤炭儲量的全面普查，開采的地質(zhì)條件研究和煤質(zhì)的調(diào)查和預測。通過衛(wèi)星遙感進行儲量分析，不僅能反映儲量的準確性，而且還可從經(jīng)濟、工程和地質(zhì)因素進行綜合研究，建立資源信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。煤炭是我國能源的基礎，如何分析現(xiàn)狀，規(guī)劃未來，成為我國能源發(fā)展中的重要問題。我國利用國土普查衛(wèi)星開展了航天、航空遙

26、感和地面觀測三層空間的的同步遙感，形成了多方面、多時相、多波段的遙感組合，取得了重大成果。如在大興安嶺西坡圈定了18個含煤盆地（其中新發(fā)現(xiàn)4個），新增預測儲量40億噸；在大比例尺地質(zhì)填圖上應用，平均提高工效3倍，降低成本40%60%。石油是當今世界最主要的支柱能源。如何在油氣勘探中應用航天遙感技術探明儲量，促進石油產(chǎn)量大幅度增長，具有極其重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。我國石油地質(zhì)專家根據(jù)衛(wèi)星遙感圖象上的色調(diào)、紋理和水系特征，分析判讀含有油氣資源的局部構造和隱伏構造，為進一步勘探提供靶區(qū)。近年，利用衛(wèi)星遙感資料建立數(shù)據(jù)庫，通過地理信息系統(tǒng)技術，綜合分析正常含油氣的有利地區(qū)，從而達到利用衛(wèi)星遙感直接找油的

27、目的。此外，衛(wèi)星對地觀測技術在石油天然氣管道工程、油田環(huán)境監(jiān)測、地形圖修測等方面也有著廣泛的應用前景，在水利、水力發(fā)電、火力發(fā)電等工程的調(diào)研、規(guī)劃和勘測中也得到廣泛應用并取得較大效果。三峽工程的論證、庫區(qū)移民、土地資源調(diào)查、工程地質(zhì)構造分析等工作都利用了衛(wèi)星遙感圖象資料，取得良好的效果。（2） 衛(wèi)星通信在能源產(chǎn)業(yè)中的應用電力生產(chǎn)的特點是發(fā)電、輸電、變電、配電、用電在同一時刻完成。因此，為保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性，需要通過計算機和電力系統(tǒng)通信網(wǎng)對電網(wǎng)進行實時指揮和調(diào)度。衛(wèi)星通信和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)通信網(wǎng)和電網(wǎng)自動化管理的現(xiàn)代化提供了高速高效的手段。近年，我國電力衛(wèi)星通信網(wǎng)得到很快的發(fā)展

28、，已有20多個衛(wèi)星地區(qū)站在網(wǎng)內(nèi)運行，形成了以北京為中心，東到吉林云峰水電站，西到拉薩、烏魯木齊，南到?？冢钡絻?nèi)蒙古伊敏的星狀網(wǎng)。每天通過該網(wǎng)傳遞了大量的數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息和各種經(jīng)營報表，大大提高了生產(chǎn)和工作效率。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展，石油系統(tǒng)已初步建成了以河北固安地球站為中心的專用衛(wèi)星通信網(wǎng)，實現(xiàn)了與相距遙遠的16個油田的迅速、穩(wěn)定、可靠的通信，極大地改善了原來油田地處邊遠地區(qū)通信難的狀況，為及時了解石油勘探開發(fā)前線的生產(chǎn)狀況，實時指揮和生產(chǎn)調(diào)度提供了可靠的保證。與此同時，隨著石油系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡的建立和應用，勘探、開發(fā)、鉆井和其它應用數(shù)據(jù)庫的建立，通過衛(wèi)星通信網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的遠程查詢和大批數(shù)據(jù)的

29、遠程調(diào)度，正在加強和促進石油企業(yè)之間的信息交流，逐步實現(xiàn)資源和信息共享。（3） 向空間索取新能源隨著航天技術的發(fā)展，在地球上面臨能源危機的今天，向宇宙空間索取新能源不但是必要的，而且正在日趨成為現(xiàn)實可能。向空間索取能源至少存在兩種途徑：一是在空間采集太陽能并以微波形式傳輸?shù)降孛?；二是從地外天體采集核聚變?nèi)剂?。太陽能是人類至關重要的一種能源。太陽輻射的總功率為3.821023kW。在空間利用太陽能發(fā)電，可以充分發(fā)揮靜止軌道航天器的作用，在那里有90%以上的時間能接受到太陽光照射，比地面日照時間大1倍多，同樣面積的太陽能利用率為地面的5倍。同時，在空間微重力環(huán)境下，具有構筑大型太陽電池陣或太陽能搜

30、集器的有利條件。在空間采集太陽能存在兩種方案：一種是建造大型太陽能發(fā)電衛(wèi)星，即在地球軌道上部署大型太陽能電池陣，以微波形式將電能定向傳遞到地面，地面接收站通過整流天線將微波轉(zhuǎn)換成可利用的電能；另一種方案是在月球表面安裝太陽能采集器，將采集到的能量送往地球。對于從地外天體獲取核聚變?nèi)剂?，主要是利用月球上的?3作為反應堆的燃料，采用熱離子和溫差發(fā)電機等高效復合能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，直接將核能轉(zhuǎn)換為電能。設想中的月球核能源基地，將包括核燃料供應廠、核發(fā)電設施和輸電設施。月球上的電力通過高傳輸率的短波激光束輸送到地球靜止軌道上的能量中繼衛(wèi)星，再轉(zhuǎn)換成在空氣中損失少波長的激光，傳送到地面接收站，最后由地面接收

31、站將能量分配到各地區(qū)用戶。也可將氦-3從月球運送至地球。用氦-3做原料，核反應堆成本可降低一半，而且無污染。世界各國的科學家在開發(fā)空間能源方面已做了大量有意義的工作，一旦取得突破，人類將源源不斷地從空間獲取潔凈的能源，人類將不再受到地球能源短缺的困擾。9.1.5 空間資源的開發(fā)利用和空間產(chǎn)業(yè)宇宙空間蘊藏著極其豐富的資源。從技術角度空間資源可分為兩類：一類是是天然存在的，如高真空、強輻射、超低溫和高潔凈環(huán)境資源、太陽能資源、月球和其它行星資源等；另一類是由于航天器在軌道上運行而產(chǎn)生的，如航天器相對于地面的高遠位置資源、航天器微重力環(huán)境資源等。對于這些資源的開發(fā)應用，我們在前幾節(jié)已經(jīng)做了一些介紹，

32、如衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航定位、衛(wèi)星遙感和對地觀察技術等，就是利用航天器相對于地面的高遠資源；航天育種開發(fā)利用的是高真空、強輻射、微重力等綜合環(huán)境作用下對種子的誘變作用；太陽能和核聚變?nèi)剂蟿t是宇宙空間天然存在的資源。本節(jié)主要介紹以開發(fā)利用空間微重力資源而產(chǎn)生的空間材料加工和空間藥品加工。在空間高真空、微重力環(huán)境下，物體能自由懸浮，冶煉金屬可以不用容器，用微弱的靜電力或電磁力即可約束它的位置進行加熱。一方面沒有空氣和容器的接觸，無污染，可以獲得很高的金屬純度；另一方面，由于不受容器耐熱能力的限制，可以冶煉鋯、鎢等高熔點金屬。在微重力條件下，液體中不同密度物質(zhì)的分層和上浮、下沉現(xiàn)象消失，不同密度物質(zhì)可以

33、均勻混合，可以制作組織和成分都非常均勻的合金或復合材料；還可以利用熔融物質(zhì)內(nèi)部不產(chǎn)生熱對流的條件，制造沒有絲毫輝紋、具有極好光學性能的玻璃。在微重力條件下，由于沒有自重，表面張力使液態(tài)金屬自然形成圓球，可制造具有理想球形的滾珠和吹制薄壁空心滾珠；固體金屬不產(chǎn)生自重變形，可制造橢圓度極小的球體、極薄的金屬膜和極細的金屬絲。在微重力條件下制取半導體單晶，可得到高純度、無缺陷的大塊單晶體，其尺寸比地面上提取的大幾十倍?；衔锇雽w晶體的空間生長又大、又快、又好。在太空利用微重力條件，可以大大提高電泳法制取生物藥品的效率和純度。電泳法的原理是利用電場作用，使溶液中不同質(zhì)量，帶有不同電荷的細胞、血球等生

34、物微粒分離出來。在地面由于重力的影響，生物微粒常常沉底或者因?qū)α鞫祀s。在太空電泳法的生產(chǎn)效率比地面提高400倍，純度提高5倍。目前，至少可制取十幾種特效生物藥品，如治療糖尿病的細胞、治療侏儒病的生長激素、治療貧血的紅血球生長素、抗溶血因子、治療病毒性疾病和癌癥的干擾素等。9.2 航天技術與減災防災、環(huán)境保護和國土資源管理9.2.1 航天技術在減災防災中的應用生活在地球上的人類，時刻面臨著各種自然災害的襲擊。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，全世界自然災害造成的經(jīng)濟損失，20世紀60年代約400億美元，70年代為600億美元，80年代為1200億美元。90年代以來全世界因自然災害損失的增長速度顯著加快，僅1994

35、年就達650億美元，1995年高達1000億美元。我國是一個人口眾多，幅員遼闊的國家，也是個多災的發(fā)展中國家。水、旱、風、雹、地震、滑坡、泥石流和病蟲害等重大自然災害頻頻發(fā)生，近年自然災害造成的損失也有明顯上升的趨勢，平均每年自然災害造成的損失高達人民幣1000億元以上，成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的一大因素。將衛(wèi)星技術用于減災防災，是航天技術應用的一個重要方面。將氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星等用于自然災害的監(jiān)測、預測、預報和控制，為人類防止或減輕自然災害服務，正在發(fā)揮越來越重要的作用。氣象衛(wèi)星出現(xiàn)之前，海洋、沙漠、極地等占地球表面80%的地方是氣象觀察的空白區(qū)，人們很難掌握整個大

36、氣層的運動規(guī)律，大大影響了大尺度天氣預報的準確率。氣象衛(wèi)星的應用為人們提供了能夠連續(xù)觀察全球整個大氣層運動規(guī)律的有力工具，為全球天氣預報和中、長期天氣預報奠定了基礎，同時還可及時發(fā)現(xiàn)熱帶風暴、暴雨、暴風雪等災害性天氣，進行演變過程監(jiān)測和路徑預報，從而提前采取防御措施，減少和避免生命和財產(chǎn)損失。利用氣象衛(wèi)星資料進行準確的降水區(qū)和雨量預測，有效地了解降水的發(fā)展和運動方向，幫助決策部門及時采取措施減小洪水和洪澇災害的損失。利用氣象衛(wèi)星資料還可進行受災地區(qū)洪水前后和歷年同期綠度值的變化分析，從而估計受災范圍和程度，進行災情評估，提高救災工作的針對性和效率。例如1998年我國長江、嫩江和松花江流域發(fā)生特

37、大洪水期間，利用多顆國內(nèi)外遙感衛(wèi)星對受災地區(qū)進行了全過程、全區(qū)域的動態(tài)監(jiān)測，及時準確地獲取了汛情發(fā)生和發(fā)展的重要數(shù)據(jù)，為國務院、國家防總和各省市防總制定抗洪救災決策提供了科學依據(jù)。陸地資源衛(wèi)星的主要用途是對包括農(nóng)、林、水利、礦產(chǎn)等資源進行勘測，同時也可用于對自然災害的動態(tài)監(jiān)測方面。其主要功能是：監(jiān)測水土流失、土地沙漠化、河湖變遷；確定森林、草場火災發(fā)生的時間、地點、災情、火勢曼延速度和方向，指導撲滅火災；利用衛(wèi)星圖片顯示斷裂帶數(shù)量、分布、延伸及走向，判斷應力方位，確定地震重點監(jiān)測區(qū)，監(jiān)測和預報地震。海洋遙感衛(wèi)星是專門監(jiān)測海洋表面狀況和動態(tài)的衛(wèi)星。幾乎全球所有的氣候變化，以及風災、水災和旱災的形

38、成，無一不與海洋有關，因而要研究和控制這些自然災害，也要從海洋環(huán)境的研究入手。海洋衛(wèi)星通常裝載有合成孔徑雷達、雷達高度計、微波輻射計和紅外輻射計等遙感器，可以獲取波浪高度、長度和波譜、海洋風速、風向、海水溫度、海流、環(huán)流、海貌、海冰、水色、全球水準面和大氣含水量等海洋數(shù)據(jù)。海洋衛(wèi)星的出現(xiàn)和實際應用，使海洋研究有了突飛猛進的發(fā)展。測地衛(wèi)星的主要功能是測量平均海平面高度的變化、海洋表面幾何形狀變化和起伏、觀察陸地冰川移動、測定地球板塊運動、研究地殼運動和大陸漂移。從而可以為板塊運動理論提供統(tǒng)一的解釋，探討地震發(fā)生的機制，建立精確的全球地震模型，為地震預報提供信息。所以，測地衛(wèi)星在地震預報中具有顯著

39、的不可替代的作用。導航衛(wèi)星能夠接收并轉(zhuǎn)發(fā)遇難飛機或船舶發(fā)出的求救信號，經(jīng)地面臺處理后獲得遇難者的位置信息。因此，導航衛(wèi)星已成為搜索和救援系統(tǒng)重要的組成部分。在進行災害信息傳遞和組織搶救時，通信廣播衛(wèi)星和移動通信衛(wèi)星具有十分重要的作用。同時也是災情上報和救災指揮調(diào)度的必要手段。綜上所述，由于航天技術的介入和應用，對自然災害的預測、預報和控制，正在形成一個綜合性的防災減災系統(tǒng)。它綜合利用各種功能的應用衛(wèi)星和其它途徑獲得的觀察數(shù)據(jù)和信息資源，通過包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的通信系統(tǒng)集中到指揮控制中心，經(jīng)過匯總?cè)诤希鞒鰷p災方案提交領導作出決策。由于應用衛(wèi)星系統(tǒng)所特有的時空優(yōu)勢，為防災減災提供了無可比擬的，全面

40、有效的信息保障，在防災減災活動中已顯示出強大的生命力，取得顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。9.2.2 航天技術在環(huán)境保護中的應用當前，人類正面臨有史以來最嚴峻的環(huán)境危機，全球再面臨著氣候變暖、臭氧層破壞、生物多樣性減少、酸雨蔓延、森林銳減、土地荒漠化、大氣污染、海洋污染、固體廢棄物污染等環(huán)境問題，人類的生存與發(fā)展遇到了巨大的挑戰(zhàn)。在環(huán)境保護中，衛(wèi)星遙感技術是重要的手段之一。例如，利用氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星都可以對氣候變化、大氣環(huán)境污染和江、河、湖、海的水質(zhì)污染以及對生態(tài)環(huán)境有重要影響的溫室效應氣體進行監(jiān)測。陸地資源衛(wèi)星和其它遙感衛(wèi)星拍攝到的衛(wèi)星照片對城市和工礦區(qū)帶有詳盡的記錄，可以從中發(fā)現(xiàn)工業(yè)對城市的污

41、染，為研究城市環(huán)境污染提供準確的資料。還可發(fā)現(xiàn)沿海、沿江城市對水域的污染，以及污染所引起的宏觀生態(tài)變異。我國環(huán)境保護部門在研究2000年春季華北地區(qū)罕見的沙塵天氣的形成、影響和防治對策時，依據(jù)歷年的衛(wèi)星遙感圖象和實時的衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，準確地圈定了沙漠化的范圍、發(fā)展趨勢、沙土的起源、遷移途徑和影響范圍。通過分析指出沙塵暴天氣是反厄爾尼諾現(xiàn)象和地表覆蓋狀況整體惡化造成的，從而制定了相應的對策。9.2.3 航天技術在國土資源管理中的應用自然資源是人類生活和生產(chǎn)資料的來源，是人類社會和經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎，也是構成人類生存環(huán)境的基本要素。我國是世界上資源豐富的國家之一，又是按人口平均資源十分短缺的國家

42、。利用包括航天技術在內(nèi)的各種現(xiàn)代技術，對國土資源進行合理的管理、開發(fā)和綜合利用，是擺在我們面前十分重要的任務。（1） 利用衛(wèi)星進行國土資源普查和管理利用人造衛(wèi)星進行國土資源普查，通常可采取如下兩種方式：一是對返回式衛(wèi)星獲取的大量空間膠片進行圖象處理，繪制各種類型的專題圖；二是在可見光、紅外、微波各個電磁波段上，從空間攝取地面的圖象，在衛(wèi)星上進行預處理后，通過無線電發(fā)回地面進一步處理、判讀和應用。衛(wèi)星資源普查可迅速獲得資料，一張衛(wèi)星照片能覆蓋地面34000km2，將全國國土勘測一遍僅需大約500張照片，而且能比較充分地錄取地面的景觀細節(jié)，是其它手段所無法比擬的。美國自1972年發(fā)射第一顆資源遙感

43、衛(wèi)星以來，先后發(fā)射了近20顆資源衛(wèi)星，獲得全球30年來的遙感數(shù)據(jù)。這些圖象真實地記錄了30年來地表變化的情況。利用高速圖象處理技術，對不同時間的圖象進行對比，可獲得諸如河道變化過程、?？谀嗌秤俜e速度、湖泊的消長演化、水土流失程度、森林覆蓋變化、土地利用狀況和城鎮(zhèn)面積擴展等與人類生存密切相關的數(shù)據(jù)信息，為可持續(xù)發(fā)展決策提供基礎數(shù)據(jù)。我國在19981999年租用了幾顆國外資源衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和資料，監(jiān)測了全國66個50萬人口以上城市在1998年10月至1999年10月期間建設占用耕地的情況。不僅及時發(fā)現(xiàn)了因執(zhí)法檢察不到位而隱漏的土地使用違法行為，為土地執(zhí)法檢查提供了科學依據(jù)，而且據(jù)此及時制定和完善了國土

44、資源規(guī)劃、管理、保護和合理利用的政策措施，在國民經(jīng)濟建設和國土資源管理中發(fā)揮了重要作用。（2） 衛(wèi)星在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的應用利用衛(wèi)星遙感技術進行地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查具有視野寬廣，快速高效等優(yōu)點。前蘇聯(lián)曾利用衛(wèi)星拍攝的照片，發(fā)現(xiàn)了3個金剛石礦，在第聶伯-頓涅茨沼澤地區(qū)發(fā)現(xiàn)了油田。美國幫助巴基斯坦找到了2個銅礦。在南非發(fā)現(xiàn)了世界上最大的鎳礦。我國在1982年開始利用衛(wèi)星遙感照片進行國土普查，用較短的時間就完成了二十萬分之一和十萬分之一的全國地質(zhì)圖；完成了200多幅五萬分之一的區(qū)域遙感地質(zhì)圖；提取了有較大價值的礦產(chǎn)資源信息。而用傳統(tǒng)方法自全國解放初到1982年，用了近30年時間，才完成二十萬分之一的全國地質(zhì)圖

45、的64% 。首都鋼鐵公司在有關部門的協(xié)同下，根據(jù)衛(wèi)星遙感資料指示的范圍，在北京郊區(qū)找到了7個成礦預測區(qū)。冶金工業(yè)部門利用衛(wèi)星遙感資料，在內(nèi)蒙古尋找金屬礦基也收到了好效果。石油部門通過對衛(wèi)星遙感照片的分析判讀，證實了柴達木盆地冷湖區(qū)的石油地質(zhì)構造，為繼續(xù)開發(fā)該油田的決策提供了可靠的依據(jù)。（3） 衛(wèi)星在海洋資源調(diào)查中的應用地球是一個“水球”，海洋面積占地球表面積的72% 。海洋上形成的臺風、洋流、海嘯，對人類居住的陸地生態(tài)環(huán)境有很大的影響。海洋中的資源、海上交通又對人類社會的繁榮和發(fā)展起著重要的作用。航天技術的實際應用，使人們對海洋的研究有了突飛猛進的發(fā)展，并產(chǎn)生了一門新的學科衛(wèi)星海洋學，為21世

46、紀開發(fā)海洋資源提供了有力的手段。衛(wèi)星遙感技術首先應用于對海岸帶和大洋的調(diào)查。海岸帶指海岸線向海洋延伸至1.5km等深線的地帶。海岸線從海面至海底，資源十分豐富，又是世界各國經(jīng)濟聯(lián)系的大門，因此各國都十分重視對海岸帶資源的調(diào)查和開發(fā)利用。我國擁有大約35萬平方公里的海岸帶，1980年對海岸帶資源進行綜合調(diào)查，動員了15000多名科技和管理人員，歷時4年，耗資近2億元。顯然，利用衛(wèi)星進行海岸帶調(diào)查會有十分顯著的經(jīng)濟效益，而且可進行經(jīng)常性的動態(tài)監(jiān)測。1983年以來，我國有關部門利用衛(wèi)星遙感資料進行?？诤０蹲冞w研究，查明了黃河、灤河、海河三大河流淤泥流沙的活動規(guī)律及其相互作用，為研究渤海灣內(nèi)的流系規(guī)律

47、及天津新港淤泥流沙回流問題，開發(fā)灘涂資源提供了科學依據(jù)。另外還查明了黃河每年入海的泥沙在?？谠礻懨娣e為23.5km2，淤漲岸段的海岸線平均每年向海擴展420m，入?？谏匙烀磕晗蛲庋由旒s3km。這些資料為合理開發(fā)利用灘涂資源提供了極其有用的數(shù)據(jù)。漁業(yè)資源是一種重要的海洋資源。衛(wèi)星遙感技術在漁業(yè)上的應用主要有3個方面：一是根據(jù)衛(wèi)星獲得的紅外圖象繪制海面溫度圖和漁業(yè)海況速報圖，以海洋溫度峰、中尺度旋渦和上升流等信息指導海洋捕撈。日本從1981年開始發(fā)布衛(wèi)星海況速報圖，發(fā)現(xiàn)魚群的準確率高達83%100%，受到廣大漁民的歡迎。我國于1986年開始試發(fā)海況速報圖，取得良好效果，估計每年的經(jīng)濟效益達1億元。

48、二是通過水色遙感得到海水渾濁度和葉綠素含量的分布圖，從而可確定蝦場的位置和進行海洋牧場分類。三是通過潮灘資源與環(huán)境分帶以及對紅樹林生態(tài)環(huán)境的評價，選擇水產(chǎn)養(yǎng)殖基地的位置。9.3 航天技術在軍事上的應用航天技術是國家戰(zhàn)略防衛(wèi)能力的重要支柱和保證，是國防現(xiàn)代化的重要組成部分?；鸺蛯椀能娛掠猛臼遣谎远鞯模竟?jié)主要介紹各類衛(wèi)星在軍事上的應用。9.3.1 軍用衛(wèi)星的種類和用途軍用衛(wèi)星是指用于各種軍事目的人造地球衛(wèi)星。目前，世界軍用衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)量約占衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)的2/3以上，足見軍用衛(wèi)星在現(xiàn)代軍事和國防中的重要地位。軍用衛(wèi)星按用途一般可分為偵察衛(wèi)星、軍用通信衛(wèi)星、軍用導航衛(wèi)星、軍用氣象衛(wèi)星、軍用測地

49、衛(wèi)星和攔截衛(wèi)星等。部分民用衛(wèi)星也兼有軍事用途。（1） 偵察衛(wèi)星偵察衛(wèi)星主要承擔戰(zhàn)略偵察任務，也可執(zhí)行戰(zhàn)術偵察任務或為戰(zhàn)術偵察情報提供旁證。利用衛(wèi)星從空間進行偵察有許多優(yōu)點：a. 速度快、偵察范圍廣，可在短時間內(nèi)偵察遼闊的地域；b. 可長期、反復地監(jiān)視全球，也可定期或連續(xù)地監(jiān)視某一地區(qū)；c. 可在短期內(nèi)或?qū)崟r提供偵察情報，容易滿足軍事情報的時效性要求；d. 不受國界和地理條件的限制；e. 能獲得其它手段難以得到的情報。偵察衛(wèi)星又分為照相偵察衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、導彈預警衛(wèi)星和核爆炸監(jiān)視衛(wèi)星。它們利用各種不同的遙感器或無線電接收機等偵察設備收集地面、海洋或空中目標的信息，獲取軍事情報。

50、照相偵察衛(wèi)星有光學成像和雷達成像兩種，可對地面攝影以獲得軍事情報。它將目標信息記錄在膠片或電磁存貯器上，由地面回收膠片或接收無線電傳輸?shù)膱D象信息，經(jīng)加工處理后，判讀確定軍事目標的性質(zhì)和地理位置。它可用來偵察地面機場、海港、導彈基地、交通樞紐、城市設防、工業(yè)布局、兵力集結及其它軍事設施。高級偵察衛(wèi)星上裝有長焦鏡頭，不僅能拍攝大型軍事設施，還能識別導彈和飛機的種類，區(qū)分地面各種小型軍事裝備和無線電通信設備等。最先進的光學成像偵察衛(wèi)星的地面分辨率可達0.1m。雷達成像衛(wèi)星的分辨率稍低，但可以全天候、全天時工作，排除惡劣天氣造成的障礙。電子偵察衛(wèi)星上裝有無線電接收機和天線等電子設備，專門用來竊聽和截獲

51、敵方進行軍事活動的各種無線電信號。例如各種無線電通信的內(nèi)容，預警雷達、防空雷達和反導雷達發(fā)出的電磁波，航天器和導彈試驗時發(fā)出的遙測信號等。根據(jù)截獲的信息，可以發(fā)現(xiàn)敵方導彈試驗的情況，確定雷達和各種通信設備的頻率和坐標位置、信號特征和作用距離等性能參數(shù)。海洋監(jiān)視衛(wèi)星一般裝有合成孔徑雷達、無線電接收機和紅外監(jiān)測器等遙感設備，用以監(jiān)測海情，監(jiān)視海面艦艇和水下潛艇。海洋占全球表面積的72%，若用船只或飛機進行監(jiān)視，需要動用成千上萬的船只和飛機。利用衛(wèi)星從空間向下俯視，一目了然，幾顆衛(wèi)星就能往返巡視全球的海面，發(fā)現(xiàn)和跟蹤海上的軍用船只。導彈預警衛(wèi)星通常在地球同步軌道或周期為12小時的大橢圓軌道上運行，裝

52、有紅外探測器，能探測到數(shù)千公里以外導彈發(fā)動機噴焰的紅外輻射，從而發(fā)現(xiàn)和跟蹤導彈，并迅速將信息傳至地面，從而爭取到約30分鐘的預警時間，比地面預警雷達長一倍。核爆炸監(jiān)視衛(wèi)星利用衛(wèi)星上安裝的探測器，探測核爆炸產(chǎn)生的X射線、射線，對核爆炸產(chǎn)生的中子計數(shù)，記錄核爆炸火球的閃光，測量核爆炸發(fā)射的電磁脈沖。根據(jù)這些信息可以估計核爆炸的地點和規(guī)模。（2） 軍用通信衛(wèi)星軍用通信衛(wèi)星可分為戰(zhàn)略通信衛(wèi)星和戰(zhàn)術通信衛(wèi)星兩大類。戰(zhàn)略通信衛(wèi)星通常在地球同步軌道上運行，提供全球性戰(zhàn)略通信服務。戰(zhàn)略通信衛(wèi)星通常按照核加固設計，具有抗干擾和防電子輻射的能力，在核戰(zhàn)爭場合下仍能繼續(xù)工作。戰(zhàn)術通信衛(wèi)星一般在周期為12小時的橢圓軌

53、道上運行，主要提供地區(qū)性近程戰(zhàn)術通信，以及軍用飛機、艦艇、車輛以至單兵背負終端機的通信。與民用衛(wèi)星通信相比，現(xiàn)代軍用衛(wèi)星通信具有抗干擾性能好、機動靈活、可靠性高、生存力強等顯著特點。軍用通信的保密性靠地面通信終端對信息作特殊處理來保證。（3） 軍用導航衛(wèi)星軍用導航衛(wèi)星通過發(fā)射無線電信號為地面、海洋和空中的軍事用戶提供導航和定位服務。軍用導航衛(wèi)星定位精度高，能在各種天氣條件下在全球范圍內(nèi)提供導航信息，而且用戶終端設備簡單，質(zhì)量也很輕。軍用導航衛(wèi)星主要為核潛艇提供全天候的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?，也為地面部隊、?zhàn)車、火炮、機動發(fā)射導彈、水面艦艇、空中飛機提供精確的位置、速度和時間信息。用來為攻擊地面固定目

54、標的導彈精確制導和定位，使導彈武器的殺傷力和打擊效率倍增。特別是美國GPS全球定位系統(tǒng)投入運行以后，GPS幾乎進入了所有的軍事領域，手持型GPS接收機已裝備到單兵。用GPS制導的導彈和可制導炸彈能夠全天候作戰(zhàn)而不受惡劣天氣的影響，而且命中精度大大提高。（4） 軍用氣象衛(wèi)星利用氣象衛(wèi)星提供全球范圍的戰(zhàn)略地區(qū)和戰(zhàn)場上空的實時氣象資料，在現(xiàn)代軍事活動中具有相當重要的地位。例如，用可見光照相的偵察衛(wèi)星偵察敵方重要軍事目標或飛機執(zhí)行轟炸任務之前，需要了解當?shù)卦茖拥那闆r。海上航行的艦艇需要了解未來臺風、風浪、水流速度、是否有大霧等氣象情報。洲際導彈的命中精度更與大氣的溫度、壓力和風速等密切相關。（5） 軍

55、用測地衛(wèi)星現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要各種地球物理信息，特別需要其中的大地測量信息。大地測量包括確定地球的大小和形狀，地球重力場，城市、村莊和軍事目標的位置，以及繪制詳細地圖等等。如若不能準確得到上述資料，洲際導彈、巡航導彈等就很難命中目標。因此，各國都在利用衛(wèi)星進行全球大地測量。（6） 攔截衛(wèi)星攔截衛(wèi)星即天基武器，包括攔截衛(wèi)星的衛(wèi)星和安裝有定向能武器的大型衛(wèi)星。攔截衛(wèi)星的衛(wèi)星一般不帶炸藥，依靠紅外或微波導引接近目標，直接撞毀敵方衛(wèi)星。定向能武器有太空激光武器、粒子束武器和電磁炮等，可以擊毀敵方的衛(wèi)星、彈道式導彈、高空巡航導彈和飛機等。9.3.2 軍用衛(wèi)星在戰(zhàn)爭中的應用早在20世紀70年代初，美國和前蘇聯(lián)就在

56、當時的印巴沖突、阿以戰(zhàn)爭和塞普路斯危機期間，發(fā)射偵察衛(wèi)星從空間對戰(zhàn)場進行監(jiān)視。90年代以來的局部戰(zhàn)爭中，航天技術的應用日趨廣泛。各種軍用衛(wèi)星集中應用，已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的基本特征之一。它們發(fā)揮了其它裝備無法替代的重要作用，是當代不可缺少的現(xiàn)代軍事裝備。1991年初的海灣戰(zhàn)爭，歷時僅42天，但卻成為一場大規(guī)模的現(xiàn)代化高技術戰(zhàn)爭。幾十年來各國研制的各種最新式的武器都紛紛登臺亮相，作了淋漓盡致的表演。據(jù)統(tǒng)計，為海灣地區(qū)多國部隊軍事行動服務的軍用衛(wèi)星就有32顆以上，涉及美國12個軍用衛(wèi)星系統(tǒng)和少數(shù)民用衛(wèi)星，調(diào)用了包括通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、導彈預警衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星。另外，英國提供了“

57、天網(wǎng)4”軍用通信衛(wèi)星，法國提供了“波斯特”商用遙感衛(wèi)星。戰(zhàn)爭中，通信衛(wèi)星為沙特阿拉伯的指揮中心、地面部隊、艦隊、空軍和美國最高軍事當局提供通信聯(lián)系，并傳送各類偵察、監(jiān)視、預警衛(wèi)星送來的情報。電子偵察衛(wèi)星晝夜不停地監(jiān)聽伊拉克軍事系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系和軍事活動的各種無線電信號，為對伊進行有效的電子戰(zhàn)提供了重要情報。海洋監(jiān)視衛(wèi)星對海灣地區(qū)海面艦艇和水下潛艇的活動進行監(jiān)視，對不明船只進行探測、跟蹤定位和識別。GPS全球定位系統(tǒng)則為軍艦、飛機、地面部隊精確導航，為導彈武器系統(tǒng)提供定位和制導信息。包括可見光成像和雷達成像衛(wèi)星在內(nèi)的幾種不同功能偵察衛(wèi)星互相配合，對伊拉克方面各種戰(zhàn)略、戰(zhàn)術目標進行全天候、全天時

58、的實時偵察，獲得的情報經(jīng)通信衛(wèi)星送至美國的地面處理中心處理，然后將發(fā)現(xiàn)的目標和查明的情況以圖像的形式再送回海灣多國部隊指揮中心，供前線作為各級指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)重要決策的依據(jù)，為軍事行動的正確決策和實施創(chuàng)造了良好的條件。多年來，由于美國使用各種先進的衛(wèi)星，建立了多種全球性的衛(wèi)星系統(tǒng)，在海灣戰(zhàn)爭中占有絕對的空天優(yōu)勢，充分發(fā)揮了航天技術在軍事上的各種支援作用，使海灣戰(zhàn)爭具備了歷史上空前未有的高技術特點。1999年，以美國為首的北約發(fā)動了空襲南聯(lián)盟的科索沃戰(zhàn)爭，是又一場局部高技術戰(zhàn)爭的典型。戰(zhàn)爭中，美國和歐洲使用了十幾種不同類型的衛(wèi)星50多顆，包括美國的3顆光學成像偵察衛(wèi)星，2顆雷達成像偵察衛(wèi)星，2顆電子偵察衛(wèi)星，1顆海洋監(jiān)視衛(wèi)星，3顆小型偵察衛(wèi)星，24顆GPS導航定位衛(wèi)星，近10顆軍用通信衛(wèi)星，4顆國防氣象衛(wèi)星，4顆民用“諾阿”氣象衛(wèi)星，2顆歐洲靜止軌道氣象衛(wèi)星，英國的“天網(wǎng)”通信衛(wèi)星，法國的“太陽神偵察衛(wèi)星，以及美國的“陸地”、法國的“斯波特”等民用遙感衛(wèi)星。這些衛(wèi)星直接參與了北約部隊的偵察、評估、制導和協(xié)調(diào)等許多任務，特別是制定空中打擊目標和評估打擊的效果，在這場戰(zhàn)爭中發(fā)揮了至關重要的作用?？扑魑值貐^(qū)天氣多變，給空襲帶來很多麻煩，對拍攝特定目標圖象的偵察衛(wèi)星影響也不小，為此北約投入了10顆氣象衛(wèi)星參戰(zhàn)，為空襲行動提供全面準確的氣象服務。GPS全球定位系統(tǒng)在科索沃戰(zhàn)爭中也發(fā)揮了巨大的作用