人造卫星

风清扬斈 14年前 (2005-11-22) 教学教育 15882 0
 

  一般,把发射到绕地球轨道上的人造物体叫做人造卫星,不过,只有那些现在正在为了完成某项任务而运转着的人造卫星才是真正的人造卫星。
  人造卫星的最低速度是在地表为7.9千米/秒,这一速度叫做第一宇宙速度。那么,人造卫星不会由于地球的引力而掉落下来吗?人造卫星与地表平等地转动的状态也可以说是离心力和地球的引力正好平衡的状态。就是说,人造卫星距离地球的高度不变,始终保持着初始时的速度,就不会掉下来,会一直绕着地球飞下支。不过,这需要假定没有来自地球大气的阻力才行,如果有大气,人造卫星的速度就会减慢。所以要用火箭把卫星发射到不会受到大气阻力干扰的高度,并使卫星加速度到足可使它一直红地球转而不会掉下来,成为人造卫星的最低高度是100千米左右。如果高度达到1000千米左右,人造卫星就会半永久性地一直转下去。
  人造卫星有许多种类,除了侦察卫星等军事卫星以外,大致可分为8大类:技术开发卫星、科学卫星、通信卫星、气象卫星、地球观测卫星、航行测位卫星、测地卫星、宇宙空间站。 
 
一.調查動機 : 人造衛星是目前航太科技發展的產物,它包含各種功能用途的衛星,目前台灣還在成長中階段,所以我十分好奇想去了解衛星的構造與發展。

  二.資料來源 : 國家太空計劃室

  三.資料內容 : 
  (1).在人文學中,繞著恆星(如太陽)運轉的星球稱為行星(如水星.金星.地球.火星等),而繞著行星運轉的星求稱為衛星(如月亮),因此由人類所設計製造,靠火箭或太空梭送入太空中繞著地球或其它行星運行的飛行器我們便稱之為人造衛星。

  (2)人造衛星大至可分為
   a. 科學衛星
   b. 通信衛星
   c. 軍事衛星
   d. 氣象衛星
   e. 資源衛星
   f. 星際衛星

  (3)人造衛星的基本構造有包括結構體 熱空系統 噴進系統 姿態控制系統 電力系統 通訊指令系統。

  (4)人造衛星為何可以在太空中飛行而不掉落?依物理原理,當物體作圓周運動時會產生一離心力,此離心力的大小與轉速平方成正比。因此速度越大則離心力越強,當離心力與地心引力平衡時物體既可環繞地球不停的運轉,所以人造衛星的飛行速度必需大到能平衡地心引力的地步,才可以不停飛行而不掉落。

  (5)人造衛星對於我們日常所需要的知識貢獻很多,諸如科學 天文 通訊 氣象太空搜索等,其重要性是不可缺少的。

  四.結論 : 人造衛星是目前在研究官測與軍事用途上有相當之幫助,所以我們應該多多去了解它的用途,以便用於更廣範的研究用途上。

  五.感想 : 這次的主題報告讓我有更進一步的了解人造衛星的夠造與功能用途,對於科技的發展是無限量的,太空是一個未知的世界,可以讓我們能夠了解太空的浩瀚。
美国在40年代和50年代初,先后就人造卫星的运载火箭研制的可能性和潜在的科学技术及军事价值进行了广泛的研究和讨论,工作之细致甚至远远超过了苏联。然而由于美国政府和军事当局缺乏长远眼光,并且犯了指导思想和政策、决策的错误,致使人造卫星和运载火箭研究长期没有进入工程发展阶段,贻误了大好时机,以致于后来未能追上苏联的发展步伐。

    美国第一个真正的人造卫星计划出自美国陆军弹道导弹局红石兵工厂冯.布劳恩小组。在承担红石导弹和丘比特导弹研制的同时,他就一直在考虑将红石导弹改装成运载火箭的可能性。他认为,如果在红石导弹上面加装几级固体火箭,那么最末一级完全可以达到第一宇宙速度。利用这种小型火箭,不须多少时间就可能发射成功第一颗美国卫星。这就是轨道器计划的最初设想。1946625日,海军研究实验室和陆军弹道导弹局在华盛顿召开会议。他们认为利用红石导弹加装固体上面级完全有可能用于卫星发射。195483日,海军研究实验室的代表和陆军弹道导弹局又一次在亨茨威尔聚会。冯·布劳恩在会上介绍了利用改装的红石导弹发射人造卫星的技术细节。这项计划的目的是,在最短的时间并以相当低的费用改装红石导弹,并利用其他可能得到的部件,制造卫星运载火箭。这次会议正式提出轨道器计划,它是陆军和海军的联合发展计划。陆军弹道导弹局负责将红石导弹改装成运载火箭,海军研究实验室负责研制人造卫星。   

美国1955年春,海军研究实验室原海盗探空火箭计划小组提出了一个先锋计划,空军有关单位也提出了一个用阿特拉斯导弹改装成运载火箭发射卫星的计划,航空喷气工程公司和马丁公司也提出了各自的卫星计划。所有计划都递交到国防部一个特别委员会。经过几个月的研究论证,委员会大部分成员都认为轨道器计划最有可能发射成功人造卫星。但考虑轨道器负责单位的军事色彩,只好忍疼割爱,批准海军研究实验室的先锋计划作为美国惟一的卫星发展计划,同时宣布取消一切其他计划。事后证明,这个决策是个严重的错误。
美国由于先锋计划许多硬件都要重新研制,需要花费大量时间,当前苏联1957年10月卫星发射成功时,先锋火箭尚未进行过完整试验。迫于舆论压力,只好决定冒险在首次进行火箭系统试验时搭载一颗卫星。1957年12月6日,先锋火箭发射卫星遭到惨败。在这种尴尬局面下,美国国防部才批准了轨道器计划。
    红石导弹是陆军弹道导弹局研制的单级导弹。在它的基础上,又研制了丘比特中程导弹。后来,为导弹再入大气层防热研究服务,陆军弹道导弹局研制了丘比特-C三级火箭。丘比特-C火箭长20米,最大直径1.78米,火箭总重约28吨。1956920日,第一枚丘比特-C试验火箭在卡纳维拉尔角发射,成功地把载荷送到1100公里高处,最后落在5500公里远的地方。三次试验证明了烧蚀防热方法的有效性,为美国的远程导弹发展解决了一个关键的技术问题。鉴于丘比特-C取得的突破,将其改制成运载火箭已不很困难,主要是提高它的末速,使之达到8公里/秒的第一宇宙速度。这枚运载火箭被命名为朱诺-1号,它是在丘比特-C的基础上加装了一枚固体火箭构成的四级火箭。准备发射的卫星是喷气推进实验室设计制造的探险者-1号,它呈柱形结构,长约1米,直径0.15米,重仅4.8公斤,上面装有盖革计数器。为了保证发射和入轨的成功,四级火箭与卫星不分离,一同入轨。因此探险者-1号在轨道上的实际长度达2米,重量约14公斤

    1958131日,在卡纳维拉尔角,朱诺-1号火箭将探险者-1号卫星送入了60×2534公里的地球轨道,从而使美国也跨入了航天时代。探险者-1号卫星虽然个头很小,但取得的科学成就却很大。这颗卫星在远地点处,星上的盖革计数器停止了计数。范·艾伦博士分析后认为,这是因为在这个高度上存在环绕地球的辐射带(后称范·艾伦带),使计数器达到饱和之故。范·艾伦辐射带是人类认识近地空间环境的第一个伟大发现。有趣的是,探险者-1号卫星一直在轨道上运行了12年,直到1970331日才坠毁。不过由于电源之故,从1958523日起,它就成了名符其实的在轨道上运行的铁块。

    ·布劳恩把美国落后于苏联的原因归结为1955年以前,美国政府没有真正重视人造卫星和太空飞行问题。他说:“美国在19451951年间没有值得一提的弹道导弹的计划。在这些年间,俄国人显然为他们的巨大的火箭计划奠定了基础,这六年是无可挽回地丧失了……目前的困境不是由于我们现在努力不够,而是我们在战后的最初6年或10年里努力不够。” 

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    • 2007-05-08 19:42:15 回复

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