第五节 人造卫星
第五节 人造卫星
第二次世界大战后，美国和前苏联在德国V—2导弹的基础上，发展了火箭技术，发射人造卫星的技术逐渐成熟。不过，前苏联在火箭方面投入的人力、物力都超过美国，终于在1957年10月4日成功发射了世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”1号。
当时美苏两国正处于冷战时期，得知前苏联发射成功了人造卫星，美国大为震惊。在舆论的强大压力下，美国政府开始集中资金、人力和物力研制人造卫星，终于于1958年1月31日成功地发射了第一颗“探险者”1号人造卫星。“探险者”1号的发射高度在2000公里以上，超过前苏联的“东方”1号。在这个高度上，辐射能急剧增加，“探险者”1号在研究辐射能方面做出了突出贡献。
“斯普特尼克”1号
此后，世界各国纷纷开始大力开展卫星制造和发射技术的研究，越来越多的人造卫星被发射升空。
1965年11月26日，法国在哈马圭尔发射场，用自己研制的“钻石”A运载火箭，成功地发射了第一颗人造地球卫星“试验卫星”1号，从而成为第三个独立自主发射人造卫星的国家。
“探险者”1号卫星
“试验卫星”1号是直径50厘米的双截头锥体，重量仅42千克。轨道的近地点为526.24千米，远地点为1808.85千米，轨道倾角为34度24分。“钻石”A运载火箭全长18.7米，直径1.4米，起飞重量约18吨，是在探空火箭基础上研制而成的三级运载火箭。
第四个成功发射人造卫星的国家是日本。日本的航天计划始于20世纪60年代中期，几经周折之后，终于在1970年2月11成功地发射了第一颗人造卫星“大隅”号。
“大隅”号卫星是在日本的鹿尔岛靶场发射成功的，卫星与末级火箭共重23千克，而自身仅重9.4千克。外观为环形，高0.45米，卫星轨道的近地点为339千克，远地点为5138千克，轨道倾角为31度7分。发射“大隅”号卫星的运载火箭为“兰达”—45四级固体火箭，火箭全长16.5米，直径0.74米，起飞重量9.4吨。第一级由主发动机和两个助推器组成，推力分别为37吨和26吨;第二级推力为11.8吨;第三、四级推力分别为6.5吨和1吨。
1970年4月24日，中国在酒泉卫星发射场用自己研制的“长征”1号运载火箭把“东方红”1号卫星送入太空。成为第五个独立自主发射卫星的国家。
“东方红”1号卫星直径约1米，重173千克，沿近地点439千米、远地点2384千米的椭圆轨道绕地球运行，轨道倾角68度5分，运行周期114分钟。发射“东方红”1号卫星的远载火箭为“长征”1号三级运载火箭，火箭全长29.45米，直径2.25米，起飞重量81.6吨，发射推力112吨。
“东方红”1号
1971年10月28日，英国成功地发射了第一颗人造卫星“普罗斯帕罗”号，发射地点位于澳大利亚的武默拉(Woomera)火箭发射场，运载火箭为英国的黑箭运载火箭。近地点537千米，远地点1593千米。该星重66千克，主要任务是试验各种技术新发明，例如试验一种新的遥测系统和太阳能电池组。它还携带微流星探测器，用以测量地球上层大气中这种宇宙尘高速粒子的密度。
除上述国家外，加拿大、意大利、澳大利亚、德国、荷兰、西班牙、印度和印度尼西亚等也在准备自行发射或已经委托别国发射了人造卫星。
相比从前的飞行器，人造卫星的问世把人类几千年的梦想变成了现实，为人类开创了航天新纪元!
在人造卫星大家族中，包括许多成员，比如通信卫星、侦察卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源卫星，等等。而其中，天文卫星在探测太空方面具有得天独厚的优势，能让我们一窥太空中的许多秘密，其中，就有我们熟知的哈勃太空望远镜。
由美国“发现”号航天飞机安置在距离地球610千米预定轨道上的哈勃太空望远镜，重达11吨，它的长度为13.3米，直径是4.3米，其中心部分为一面直径是2.4米的光学反射镜。望远镜的两侧各有一块长12米的太阳能电池板，看上去犹如一对大翅膀。
哈勃太空望远镜整套设备包括8种重要仪器，它会根据需要自动瞄准、跟踪星星，使望远镜准确地指向目标。其观测能力，就好像能把一束激光从华盛顿射到纽约的一个一毛钱硬币上那样神奇、准确。
有的天文学家说:哈勃太空望远镜是一种光的运输工具，它让天文学家们对“几乎是‘时间的开端’进行一次时钟倒拨的奇妙旅行”。
探索宇宙的形成和发展，必须观察研究充斥于宇宙中的各种射线或波长。由于大气层的限制，地球上的望远镜再先进也无法观察某些射线。太空望远镜则能观察到光线最微弱、最遥远的一些天体，这些光是数十亿年之前发出的。
光从太阳传到地球需要8分钟，因此人们看到的太阳是8分钟以前的样子。如果人们观察距地球10亿光年远的星系发出的光，那是在时间上倒退回去观察10亿年以前的星系。
天文学家认为，太空望远镜有助于观察十分奇特的类星体。100多亿光年以前，当类星体发出的光开始其星系间的“旅行”时，银河系还只不过是宇宙中的尘埃和气体聚合而成的云团。类星体发出的光“旅行”了100多亿年之后，这些尘埃和气体组成了上千亿个银河系的星体，包括太阳及其行星在内。令人感慨不已的是，当这种光到达太阳系时，地球上的生命已进化到能把巨大的望远镜送上轨道以探测这种“旅行”了100多亿年的光的阶段。
天文学家认为，类星体一直处于变化之中，而且很可能已不复存在。如果真是这样，天文学家看到的类星体的光已有了100多亿年的历史。
哈勃空间望远镜
按照宇宙大爆炸理论，太空望远镜可以观察到的光是大爆炸发生时射出的。宇宙的演变是在大爆炸后开始的，大约发生在150亿年以前。天文学家希望能看到各种星系开始形成的情况以了解银河系的形成过程。
哈勃太空望远镜是20世纪90年代一系列天文望远镜送入地球轨道的第一架，主要用于观察那些可见的紫外线辐射线。
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太空之眼——著名的望远镜
1.康普顿伽马射线太空望远镜
发射时间:1991年
主要功能:寻找高能伽马射线
宇宙中一些最狂暴的事件是肉眼所看不到的。它们发生在一种称为伽马射线的光谱环境下。伽马射线是电磁光谱中能量最大的光子。康普顿伽马射线太空望远镜重达17吨，于1991年经由美国的“亚特兰蒂斯”号航天飞机发射升空，用以观测宇宙中的高能射线。康普顿携带的先进仪器向世人揭示了高能伽马射线爆发的分布情况，使科学家绘制出诸如上图这样的精彩地图。
康普顿伽马射线太空望远镜
2.钱德拉X射线太空望远镜
发射时间:1999年
主要功能:观测黑洞和超新星
长期以来，科幻作家就喜欢给“超人”等虚构的超级大英雄赋予X射线般的视力，这种超能力可以使他们看清楚普通人看不到的东西。在钱德拉X射线太空望远镜1999年发射后，现实世界的天文学便具有了这种超能力。钱德拉望远镜就用以观测黑洞和以高能光形式存在的超新星等物体。它拍摄的具有340年历史的超新星残骸“仙后座A”向天文学家揭示了这种爆发的恒星可能是宇宙射线的重要来源。
钱德拉X射线太空望远镜
3.XMM—牛顿X射线太空望远镜
发射时间:1999年
主要功能:不间断观测深空
1999年12月，多镜片X射线观测卫星(现称XMM—牛顿)发射升空，欧洲天文学家从此拥有了他们自己的X射线观测台。这颗卫星装备了3部X射线望远镜，因其奇异的飞行轨道而著称，这种飞行轨道可令其长时间、不间断观测深空。XMM—牛顿让欧洲天文学界获得了诸多突破，如观测到迄今在遥远宇宙看到的最大星系团。
MM—牛顿X射线太空望远镜
4.斯皮策太空望远镜
发射时间:2003年
主要功能:穿透星际气体和尘埃
不知你是否有过爬到山顶，结果只看到烟雾缭绕景象的经历。密不透风的星际气体和尘埃给试图了解遥远恒星和星系的天文学家造成了类似问题。发射于2003年的斯皮策太空望远镜通过收集红外光，为天文学家们解决了这个难题。红外光是与某个热量有关的电磁辐射的无形模式，这种热量是气云所不能阻挡的。通过斯皮策太空望远镜携带的摄像机，天文学家对星系、新形成的行星系及形成恒星的区域进行了前所未有的勘测。
斯皮策太空望远镜
5.费米伽马射线太空望远镜
发射时间:2008年
主要功能:研究黑洞，揭开暗物质神秘面纱
黑洞被称为太空中的旋涡，将一切东西吸引在其周围。但是，当黑洞吞噬恒星时，它们还会以近乎光速的速度向外喷涌释放伽马射线的气体。为何会发生这种情况?2008年7月发射的费米伽马射线太空望远镜可能会揭开这个谜底，这部望远镜的目标是研究高能辐射物，另外还有可能揭开暗物质的神秘面纱，有助于进一步了解宇宙中最极端环境中我们闻所未闻的物质。暗物质是伽马射线爆发的来源。
费米伽马射线太空望远镜
6.詹姆斯·韦伯太空望远镜
发射时间:2013年
主要功能:寻找宇宙最早形成的恒星和星系
詹姆斯·韦伯太空望远镜定于2013年发射，将利用其7倍于哈勃太空望远镜的聚光能力对太空展开探索。詹姆斯韦伯太空望远镜被看作是哈勃的“接班人”，庞大的聚光能力将可能令其观测到宇宙最早形成的恒星和星系。
詹姆斯·韦伯太空望远镜