211.衛星的家族中還有優秀的“通訊兵”——通訊衛星。它是跨越高山、海洋的遠距離通訊工具。有了它,可以使世界各地從電視中看到奧林匹克運動會的實況;有了它,我們可以和遠方的親人通話,醫生可以看到遠隔重洋的某個地方正在進行的心髒外科手術,並通過它當場詢問手術中的有關問題等等。

212.氣象衛星專門用來收集氣象資料,掌握溫度、濕度、風向、風速以及雲圖等氣象因素,為提前預知災害性天氣的出現和長期氣象預報等提供了科學依據。有了氣象衛星,我們可以有效地減輕台風、寒潮等災害性氣候帶來的損失。

213.科學探測衛星也是衛星家族的成員之一。它善於開展諸如天體研究、宇宙射線、氣候變遷等重大課題的研究,是科學春天的“報春使者”,又是人們在宇宙空間建立實驗室和探測宇宙的探測器的“向導”。

214.1970年4月24日,我國成功地發射了第一顆人造地球衛星。我國第一顆人造地球衛星的質量為173千克,遠遠超過了美國和前蘇聯發射的第一顆衛星。這顆衛星用20.009兆赫的頻率播送的《東方紅》樂曲,響徹了宇宙!人們記憶猶新,那是一個多麼令人難忘的時刻!

215.1975年11月26日,我國發射了一顆返回式衛星,並於1975年12月成功地完成了這一衛星的回收,成為掌握衛星回收技術的第三個國家。1981年9月20日我國用一枚火箭發射三顆空間物理探測衛星成功;1984年4月8日,我國又成功地發射了一顆試驗通訊衛星,並於4月16日定點於東經125度赤道上空。

216.我國用於發射衛星的是自己研製的大型運載火箭長征係列火箭,有長征一號、長征二號、長征三號、長征四號,1970年把我國第一顆衛星送上運轉軌道的是長征一號,它可將300千克的衛星送人近地軌道。長征二號火箭主要用於發射近地軌道返回式衛星。長征四號用於發射太陽同步軌道的氣象和資源衛星。

217.長征三號火箭主要用於發射地球同步軌道衛星。其中長征三號乙是我國把衛星發射到地球同步轉移軌道運載能力最大的火箭。長征三號采用三級液體捆綁式,可將質量為5000千克的有效載荷送上地球同步轉移軌道。

218.衛星的飛行速度一般在4000米每秒左右,最高的可達到8000米秒。比如,通訊衛星就以3000米7秒的速度繞地球運行,比噴氣飛機還快10倍。在這種情況下,一方麵衛星在沒有其他作用力的影響下和每個勻速直線運動的物體一樣有脫離地球的力,一方麵又受到地球引力,所以衛星的軌道是圓形或橢圓形的。

219.地球的引力在地球表麵最強,一到高空就迅速減弱。地球對衛星的引力越大,衛星就必須飛得越快,否則就會在地球引力的吸引下以螺旋狀軌道落到地麵,所以衛星越低,飛得越快。在400千米的低軌道上運行時,衛星大約以8000米乂秒的速度飛行,每2小時就繞地球飛行一圈。

220.如果一顆衛星在赤道上空3.58萬千米的高度,繞地球一周的時間正好24小時。這段時間地球正好自轉一周。這就意味著衛星和地球完全同步在運動著,相對地球“靜止”了,看上去好像掛在空中一樣。這就是地球同步衛星。通訊衛星就是這樣的同步衛星。

221.衛星發射的技術水平,首先就是我們克服地球引力和大氣屏障的水平。衛星是靠火箭作為運載工具發射上天的。火箭是我國發明的。在我國南宋中期,當時有一種叫“地老鼠”的煙火,這是利用噴氣發動的真正的火箭雛形;到了宋元期間,曾經出現了一種利用火藥燃燒噴射氣體產生反作用力而把箭頭射向敵方的火箭,它可以算是現代火箭的始祖。

222.到了我國明代,這類火藥逐漸多了起來,如明代著名的軍事著作《武備誌》中,就有很多火箭圖。明代的“火龍出水”火箭,就是利用四個大火箭筒燃燒噴射所產生的反作用力把龍形筒射出去的。當這四支火箭裏的火藥燒完以後,又引燃在龍腹裏的神機火箭,把它們射向敵方。顯然,這是最早的兩級火箭。

223.由於我國封建社會不重視科學技術,我國的火箭技術由世界上最先進的地位逐漸下降了。在第二次世界大戰中,火箭技術開始運用於實戰。德國的火箭曾是希特勒幻想擺脫失敗的秘密武器。而真正提出把火箭運用於宇宙航行的是原蘇聯著名的科學家齊奧爾科夫斯基(1857-1935)。

224.齊奧爾科夫斯基認為:火箭要在宇宙空間航行,它的發動機必須具有足夠大的功率,能產生巨大的推力,使火箭能在很短的時間內經過加速達到很高的速度。為此,它必須自己帶有推進劑:燃料和氧化劑。

225.目前常用的火箭推進劑有固體和液體兩種。液體燃料的火箭上,依靠渦輪泵將液體燃料(通常是氫)和氧化劑(通常是純氧)通過一套管道係統一起送入燃燒室,在燃燒室產生爆炸性反映,反應的產物從後麵的噴口噴出,產生的反作用力就將火箭推向前進。

226.固體燃料的火箭設計簡單,燃料和氧化劑加上一些凝結劑混合後像我們玩的焰火一樣裝進一個圓柱體內,經電子點火後燃料發生爆炸性反應,產生氣體從噴口噴出就可以推動火箭前進了。從重量對比上,固體火箭的效率高,但它一旦點燃就直到燃料燒盡,不能關機,也不能調節。

227.一級火箭所能達到的速度是有限的,目前還達不到第一宇宙速度,所以采用了齊奧爾科夫斯基提出的“火箭列車”一一多級火箭設想。現在的火箭一般是三級火箭,這樣一級一級地提高火箭的速度,以達到克服地球引力和大氣屏障的目的。

228.美國用來發射載人月球飛船的是“土星5號”,第一級有5個發動機,每個發動機高5.4米,約有一輛載重汽車大小,推力為692.8噸;推進劑用液態氧和煤油,共2200多噸,在兩分半內燃燒完。