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星光遍洒万家福——纪念东方红一号卫星发射40周年
    日期:2010年04月23日    字体:【】【】【

   “东方红,太阳升……”1970年4月24日,当人们耳熟能详的乐曲《东方红》第一次由太空中一颗星星清晰地演唱时,中国人被一种特殊的激情点燃了。人们奔走相告:我国首颗人造地球卫星上天了!
    
  这是中国航天史上具有里程碑意义的重要事件,标志着中国从此进入了太空时代。它使中国成为继前苏联、美国、法国和日本之后,第5个完全依靠自己力量成功研制、发射和运行卫星的国家,大大提高了中国在世界上的地位。正如邓小平同志所说:没有“两弹一星”,就没有中国的大国地位。
  从那以后,我国一颗又一颗功能各异的卫星陆续飞上太空,利用其优势为人类造福。
  40年来,我国已经形成了七大卫星系列,其中“东方红”系列通信卫星、“风云”系列气象卫星、“北斗”系列导航卫星、“资源”系列资源卫星、“海洋”系列海洋卫星、“返回式”系列遥感卫星等六大系列应用卫星和“实践”系列科学技术试验卫星。它们为发展我国国民经济和增强国防力量,立下了赫赫战功。


  通信卫星
  让“地球村”成为现实
  在应用卫星的“集团军”里,运行在36000公里地球静止轨道上的通信卫星又可谓是一支“王牌部队”。它率先形成了产业,使人类关于“地球村”的构想开始成为现实。
  东方红一号卫星发射成功后不久,我国就迫切希望拥有自己的通信卫星。
  1984年4月8日,我国成功发射了第一颗地球静止轨道卫星——东方红二号。该卫星携带2台C频段转发器,虽然容量较小,但实现了中国通信卫星从无到有的跨越。
  此后不到两年,东方红二号甲实用通信卫星便问世了。它采用了新的设计方案,较大地提高了性能。星上通信转发器由2台增至4台(C频段),使电视转播能力由2个频道增至4个频道,话音传输能力由1000路增至3000路。
  1988年3月7日、12月22日,1990年2月4日,中国相继成功发射了3颗东方红二号甲实用通信卫星。
  通信卫星使中国的卫星通信和电视转播跨入一个新阶段,大大改变了边远地区收视难、通信难的状况,尤其是促进了卫星电视教育的发展。
  在广播电视方面,国产卫星传送了中央人民广播电台30路对外广播,中央电视台第一、二套节目,并向云贵、青藏、新疆地区转发中央台节目。
  到1995年年底,我国用国产通信卫星开通了8000多条国内话路,在石油、煤炭、水利、电力等部门建设了十几个专用卫星通信网和数千个卫星甚小孔径天线终端站。
  东方红二号卫星及东方红二号甲卫星都采用中国第一代地球静止轨道卫星平台——东方红二号。随着时间的推移,已经不能满足中国卫星通信事业快速发展的需要。
  从1986年开始,中国正式启动了第二代通信卫星——东方红三号卫星平台的研制工作。1997年5月20日,东方红三号卫星成功定点。
  与东方红二号甲相比,东方红三号卫星的转发器数量增加了6倍,设计寿命延长了2倍,大大缓解了中国卫星通信的紧张状况。该卫星使中国通信卫星水平一下子跨越了20年。
  东方红三号卫星也是中国首颗面向社会的商业卫星。星上24路转发器全部投入实用,用于电视节目传输、语音、电报、传真和数据传输等通信业务。电视节目包括每年“两会”期间各电视台的新闻传送、重要体育赛事转播、昆明世界博览会转播和新闻转发等,受到了用户的好评。
  该卫星平台已经成为中国性能最稳定、成熟度较高的中等容量地球静止轨道平台,先后用于“中星”系列通信卫星、鑫诺三号通信卫星、“北斗”系列导航卫星和嫦娥一号月球探测卫星等,还可用于电视直播卫星、数据中继卫星等。
  在此基础上,中国威尼斯平台登录公司所属中国空间技术研究院又推出了输出功率大、承载能力强和服务寿命长的东方红四号卫星平台。该平台可用于大容量广播通信、电视直播、音频广播、数据中继、区域移动通信和宽带多媒体等多种国民经济建设和国内外市场急需的业务类型,并具有确保信息传输安全、可靠的有效技术手段。
  目前,中国的通信卫星已经出口到了亚洲、非洲、拉丁美洲等。


  气象卫星
  风云变幻尽在掌握中
  中国是世界上自然灾害最多、最严重的国家之一。其中,气象灾害占70%以上,造成的直接和间接经济损失每年约为2000亿元~3000亿元,占国内生产总值的3%~6%。
  为了更准确地预测气象自然灾害、最大限度地降低灾害损失,从20世纪70年代起,我国开始研制气象卫星。1988年9月7日,首次成功发射了第一颗极轨气象卫星——风云一号A星。作为试验型卫星,它从太空获得了高质量云图照片。
  此后,风云一号B、C、D星陆续升空,性能不断提高。特别是作为业务星的C星于1999年8月交付使用后,为更精确的中长期天气预报和气候预测提供了必要的资料,并在灾害监测和环境遥感中发挥了巨大的作用。
  2000年8月,世界气象组织首次正式将该卫星列入世界气象业务极轨气象卫星的行列。
  为了极大改善区域性短期天气预报,中国还积极研制静止轨道气象卫星,并于1997年6月10日成功放飞了首个静止轨道气象卫星——风云二号A星。
  这颗气象卫星处在观测中国大陆和海区的最佳位置,填补了中国西部、西亚和印度洋区域大范围的天气资料空白。最大特点是可对观测区实施多时次的频繁观测,特别适合监测生命史较短而危害又很大的强对流灾害性天气系统的发生与发展。
  随着B星、C星、D星和E星的陆续升空,如今的“风云二号”已是名满天下。风云二号卫星总指挥徐博明风趣地说:“卫星如果稍微一打喷嚏,就会有很多地方气象台站的人打电话到中国气象局的国家卫星应用中心。”
  2006年12月,风云二号D星升空后,我国实现了“双星观测、组网运行”的业务运行方式,大大提高了观测效率。
  据国家卫星气象中心主任杨军介绍,风云二号C星日常运行过程中,每天获取28幅云图,遇汛期等特殊情况时进行加密观测,每天获取48幅云图。D星入轨后,两颗卫星按时序安排观测,每张图的时间分辨率可以由30分钟缩短至15分钟。
  由于“站得高,看得远”,风云二号卫星一个强大的功能便体现在对灾害性天气特别是台风、暴雨、洪水、干旱、积雪、森林与草原火情等重大自然灾害的监测,为公众服务和决策管理提供了极为重要的参考依据。
  据统计,1991年~2002年,共有84个台风登陆我国,平均每个台风造成的直接经济损失约41亿元。在2008年的珠海航展上,中国威尼斯平台登录公司总经理马兴瑞听到了这样一番话:“自从有了风云卫星后,广东省没有漏报过一个台风。这在无形之中,挽救了成千上万人的生命和财产。”
  2004年年底东南亚地区发生大海啸之后,温家宝总理代表中国政府作出承诺,将风云二号的云图资料公开,免费提供给各国使用。
  目前,世界上有20多个国家和地区,如澳大利亚、日本、美国、欧洲以及东南亚的一些国家,包括我国的香港、澳门、台湾地区,都在使用风云卫星的观测数据。
  国家卫星气象中心利用静止气象卫星资料制作的各种信息产品已达25种,为气象、海洋、农业、林业、水利、航空、航海、环境保护等领域提供了大量的公益性和专业性服务,产生了巨大的社会效益和经济效益。
  但是,停留在光学探测上的第一代极轨和静止卫星,尚存局限性。随着气象服务要求的越来越高,气象预报需要知道大气的垂直结构。因此,迫切需要研制能够进行垂直探测的第二代极轨和静止气象卫星——“风云三号”和“风云四号”。
  2008年,风云三号A星试验星已经升空。目前,风云四号系列卫星业已立项。
  在不久的将来,“风云一号”、“风云二号”、“风云三号”和“风云四号”四大系列卫星,将组成庞大的气象监测阵容,为我国经济社会发展保驾护航。


  导航卫星
  太空超级指南针

  现代社会,随着人类活动领域的拓宽,导航定位被提到了前所未有的高度。
  在诸多导航方式中,卫星导航是一种比较理想的方式。它能克服地面无线电导航台传播距离有限的先天不足,且不受天气条件限制,导航精度较高。
  自2000年以来,中国研制并发射了多颗“北斗”导航卫星,并成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域。
  北斗卫星导航系统与美俄最大的不同是,它不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的位置在什么地方。因此,特别适用于需要导航与移动数据通信相结合的用户,如交通运输、调度指挥、搜索营救和地理信息查询等。
  2008年5月12日,我国四川省汶川县发生里氏8级特大地震。道路中断,通信中断。1000台北斗用户终端机被紧急从北京调拨给抗震救灾一线的救援部队。北斗导航卫星为地震重灾区发出了第一束生命急救电波。
  今年4月14日,青海省玉树县发生7.1级地震。北斗导航卫星再次架起了信息桥梁,最大限度地保证了“72小时黄金抢救时间”的最有效利用。
  目前,我国正在实施北斗卫星导航系统建设工程,计划建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。按照总体规划,2012年左右,该系统将以10颗以上的组网卫星为亚太地区提供导航、授时和短报文通信服务;2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
  届时,该系统空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星;地面段由主控站、注入站和监测站等若干地面站组成;用户段由北斗用户终端和与GPS、格洛纳斯、伽利略等卫星导航系统兼容的终端组成。
  中国北斗卫星导航系统专项管理办公室称,该系统提供开放服务和授权服务两种服务方式。前者是向全球免费提供定位、测速和授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒;后者是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户,授权提供更好的定位、测速、授时和通信等服务。
  北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士表示,该系统将为我国信息产业带来全新的发展亮点。我国要在积极实施卫星组网工作的同时,努力开展地面应用设备的开发,促进自主卫星导航系统的应用和发展。


  资源卫星
  得天独厚探资源
  受自然条件的限制,地球上许多丰富的资源至今还沉睡在人类尚无法涉足的深山老林、茫茫沙漠和浩瀚大海之中。
  当今最先进的勘测手段是地球资源卫星。它具有大范围、快速、定期和综合观测等优点,同时把人类视觉从可见光扩展到紫外、红外及微波辐射区,寻找到许多未曾发现的自然资源,节省大量人力、物力和财力。
  1999年,中国和巴西合作研制的首颗中巴地球资源卫星一号(简称资源一号01星)发射升空,结束了中国没有陆地资源卫星的历史。
  2003年、2007年,资源一号02星、02B星相继升空,质量和可靠性不断提高。该卫星系统被誉为“南南合作的典范”。
  2000年,性能更加优异的中国资源二号01星升空。2002年、2004年,又陆续发射了中国资源二号02星、03星。
  与资源一号相比,中国资源二号不仅性能更加优异,荣获2003年度国家科技进步一等奖,而且工作寿命长。这标志着中国航天遥感技术日臻成熟,卫星可靠性不断增强。
  中巴资源一号、中国资源二号卫星已广泛用于农业、林业、水利、海洋、环保、国土资源和城市规划及灾害监测等领域。卫星数据在巴西、中国周边和南美洲地区也得到了广泛应用,逐步形成业务化、规模化应用。
  2009年6月底,中国资源卫星应用中心向广大用户分发陆地卫星数据100余万景。其中,包括资源一号01星、02星、02B星数据79万景,相当于覆盖国土面积600余遍。
  这些海量的数据,在贵州和西藏森林资源调查、三峡工程地质监测、青藏铁路选线、西部开发,以及淮河流域特大洪涝灾害、南方低温雨雪冰冻灾害、四川汶川特大地震、黑龙江林场火灾等灾害监测中发挥了突出作用,创造了巨大的社会效益。
  未来,我国还将发射更先进的资源一号03星、04星等多颗陆地观测卫星,从而建成更加完善的国家对地观测体系。同时,国家还将启动高分辨率对地观测系统工程,整合现有的遥感卫星地面系统,建设国家对地观测卫星数据中心。


  海洋卫星
  小平台上大作为
  与资源卫星功能较为相似的还有基于CAST968、CAST2000平台发展起来的现代小卫星,以海洋卫星和环境与灾害监测预报小卫星为代表。
  2005年,中国第一颗海洋卫星——海洋一号A星发射成功。它也是中国首颗采用CAST968平台的小型应用卫星。2007年,中国第二颗海洋卫星——海洋一号B星发射成功,观测能力和探测精度得到了进一步增强。
  没有海洋卫星之前,中国渔民只能凭经验出海作业。而利用海洋卫星数据,有关部门制作了3月~9月逐月平均的海温和叶绿素分布图,并及时向海洋渔业生产部门提供服务,从而增加产量,获得可观的经济效益。
  中国海洋卫星的发展目标是建立一整套海洋卫星体系,包括3个卫星系列,分别是海洋一号(海洋水色卫星系列)、海洋二号(海洋动力环境卫星系列)和海洋三号(海洋监视监测卫星系列),将逐步形成以卫星为主导的立体海洋空间监测网。
  和海洋卫星类似,中国第一代环境与灾害监测预报小卫星星座正在建设之中。该星座由2颗光学小卫星和1颗合成孔径雷达小卫星组成(简称“2+1”星座)。
  该星座综合考虑了谱段、时间分辨率、空间分辨率和全天候观测等探测需求,采用CAST968、CAST2000平台技术,可形成覆盖全部国土的多谱段、全天候和全天时卫星对地观测系统。
  2008年9月,“环境与灾害监测预报小卫星”A星、B星发射升空。随着“2+1”星座的运行与应用,更加完善的星座计划(“4+4”星座)也将启动,大大缩短重复观测时间。


  返回式卫星
  天地纵横显神威
  眼花缭乱的太空明星,在轨道上熠熠生辉,为我国国民经济发展作出了非凡贡献。
  然而,还有一类卫星不容忽视。它纵横于天地之间,总是不辞劳苦地将太空中获取的信息带回地面供人们研究。它就是中国早期研制的应用卫星——返回式卫星。
  中国返回式卫星的研制工作是从1966年开始的。在攻克了一道道难关后,首颗返回式卫星于1975年发射成功,并在3天后顺利返回地面。
  返回式卫星是中国目前发射次数最多的一种卫星,产生了显著的社会效益和经济效益。中国现已研制并发射了6种型号返回式卫星,功能涵盖国土普查、遥感测绘和太空育种。
  返回式卫星带回了大量遥感数据,广泛用于国土普查、地质调查、水利建设、石油勘探、地图测绘、环境监测、地震预报、铁路选线和考古研究等。利用搭载形式,还可进行一系列空间技术试验和微重力实验,在材料加工和太空育种等方面取得可喜成果。
  通过太空诱变育种试验,可选育出高产、质优和抗病能力强的青椒,产量增加25%,维生素C含量提高15%~20%,病情指数降低55%,且口味好。仅在1987年~1996年,中国就用返回式卫星进行了8次300多个品种的农作物种子微重力搭载试验,对培育新型良种和提高农作物产量、质量,起到了积极的推动作用。
  2006年,一颗专门用于太空育种的实践八号卫星发射升空。它把粮、棉、油、蔬菜、林果花卉等九大类2000余份约215千克农作物种子和菌种带到200~400千米的太空,进行太空环境下的诱变飞行试验。
  随着科技的进步,原来用于对地遥感、大地测量的返回式卫星正逐渐被无线的遥感传输手段所替代。但是,利用卫星在太空的微重力环境,开展空间生命科学、空间物理实验等方面的研究之路仍旧光明。我国先前发射的“实践”系列卫星,已经有效提高了中国空间科学探测、实验及空间技术试验的水平。   

  40年前,东方红一号卫星竖立了中国航天史上的第一个里程碑。从此,一个又一个璀璨夺目的人造地球卫星加入“太空俱乐部”。它们种类繁多,功能各异,但都为我国社会经济的发展作出了贡献。
  40年间,循着首颗人造地球卫星足迹,载人航天工程、月球探测工程相继取得成功,在中国航天史上又竖起了第二个、第三个里程碑。航天活动产生的辐射带动效应越来越大。
  赤橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞?答曰:响彻寰宇的“东方红”。

  (索阿娣)
  

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