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                    戚發軔院士:中國的未來取決于航天

                    來源:《知識就是力量》雜志社

                      戚發軔,空間技術專家,神舟號飛船首任總設計師,中國工程院院士,國際宇航科學院院士。1957年畢業于北京航空學院。分配到國防部第五研究院。1967年調入現中國空間技術研究院從事衛星和飛船的研制,擔任過多顆衛星和飛船的總設計師,曾任研究院副院長、院長?,F任中國空間技術研究院技術顧問,兼任北京航空航天大學宇航學院名譽院長,曾任國際空間研究委員會中國委員會副主席。第九屆、第十屆、第十一屆全國政治協商會議委員會委員。

                      他在主持東方紅一號研制工作時,提出了完整的地面實驗方案,為保證發射成功做出貢獻。他在主持東方紅二號和三號時,也提出了一系列新的設計原則和技術,使中國通信衛星上了一個新臺階。他在主持神舟號飛船時制訂了具有中國特色、符合中國實際情況的總體方案,使之完成了首次載人飛行。曾獲國家科技進步獎特等獎二次、一等獎、三等獎各1次,航空航天部勞動模范,全國五一勞動獎章獲得者。

                      戚發軔院士:

                      中國的未來取決于航天

                      摘要

                      正如俄羅斯科學家齊奧爾科夫斯基所言,地球是人類的搖籃,但是人類不會永遠躺在搖籃里。在地球面臨人口爆炸和資源危機的今天,發展航天技術,開發太空資源,乃至如科幻作品中描繪的那樣殖民太空,將成為人類拓展生存空間的必由之路。

                      對于中國這樣一個人口眾多、人均資源有限的大國來說,未來的發展前景,很大程度上取決于航天技術的進步。

                    戚發軔院士;空間技術

                     

                     


                     

                     

                      知識鏈接

                      地球同步軌道

                      所謂“地球同步軌道”,就是位于這種軌道上的衛星或者其他航天器在環繞地球一周的同時,地球也剛好自轉了一周。因此,如果想象這些航天器與地球中心之間有一條虛擬的線,那么在一年中的每一天里,這條虛線都會在同一時刻,穿過地球表面上的同一個點。

                    戚發軔院士;空間技術

                      地球繞自轉軸自轉,從北極點上空看呈逆時針旋轉,從南極點上空看呈順時針旋轉

                      航天時代

                      改變人類社會面貌

                      21世紀初,時任中國國家主席的胡錦濤和美國總統喬治?W?布什,不約而同地描繪了有效利用太空資源帶給人類的美好前景。無垠的太空是全人類的財富,而探索太空也是全人類的追求。

                      人類為何要把目光投向遙遠的太空?那是因為太空中有豐富的資源,而有效地利用它們,將會為人類社會帶來巨大的改變??梢哉f,雖然自1957年蘇聯發射第一顆人造衛星計算以來,人類進入太空時代還不到60年,但航天活動已經極大地改善了地球上大多數人的生活。

                      就像古人不再滿足于陸地而開拓海洋,近代人不再滿足于陸海而嘗試飛向藍天一樣。半個多世紀以來,人類嘗試探索大氣層之外的世界,是因為那里有豐富的資源亟待開發。

                      僅僅在地球周圍,可供衛星、空間站、載人飛船等航天器運作的軌道,就是一種雖然無形、卻為世界各國重視和爭搶的珍貴資源。最珍貴的軌道叫作“靜止軌道”,位于赤道上空3.6萬千米的地方,是地球同步軌道中極為特殊的一條。

                      赤道上空那一條靜止軌道的珍貴之處,在于運行其上的航天器可以有很廣的覆蓋范圍。假如在這條軌道上均勻分布著3顆衛星,就可以覆蓋地球上絕大多數有人居住的區域,只有南北極各有很小一片是例外。而高效地服務于全球通信,只是靜止軌道的功用之一。

                    戚發軔院士;空間技術

                      太空服能夠確保航天員

                      在太空中正常工作和生活

                      另外兩種常用的航天器軌道,分別是“太陽同步軌道”和“極地軌道”。使用太陽同步軌道的航天器,其軌道平面會與太陽保持相對固定的取向。也就是說,這些航 天器可以被設計成每天的某一時刻從地球某一點的上空經過,比如每天下午2點從中國或者美國上空經過,以完成不同的任務。極地軌道則是指飛越地球兩極上空的軌道。由于地球的自轉,使用這一類軌道的航天器,每隔一段時間就把地球表面全部“掃描”了一次,天氣變化和資源狀況都能“看”得一清二楚。

                      延伸閱讀

                      工業品與微重力

                      現代制造業會用到很多不同種類的合金,比如鋁合金、鈦合金等,這些合金的制造就依賴于微重力環境。合金意味著不同元素的混合,而元素之間總會存在比重的差異。在地球的重力環境下,比較輕的元素會“浮”在上面,而比較重的元素會“沉”在下面,從而使合金的均勻性面臨難以逾越的障礙,無論攪拌得多么充分都難以解決。只有在微重力環境下,這個難題才能迎刃而解。

                      這些圍繞地球的航天器軌道,被認為是太空中“固有的財富”。對于普通公眾來說,航天技術對生活最大的改變,就是衛星電視。1984年之前,中國是沒有通信衛星的。因此,中央電視臺的節目傳送要靠微波中繼的方式進行,但每隔50千米就要修建一個中繼站。對于中國廣袤的領土來說,這種方式非常低效,以至于全國的電視覆蓋率只達到30%左右。在當時,因為大部分領土還沒有被微波中繼站所覆蓋,甚至有“離開北京就看不了電視”的說法。

                      為了解決這一問題,1984年4月8日,中國用長征三號運載火箭發射了東方紅二號通信衛星。這顆衛星使用了靜止軌道,也就是赤道上空3.6萬千米的那條軌道,定點在東經125度。打個比方,這顆衛星的成功發射意味著中央電視臺擁有了一座3.6萬千米高的“電視塔”,這座

                      “電視塔”的信號可以覆蓋中國的全部領土。既然有了信號,電視也就逐漸走進了千家萬戶。

                      在衛星電視服務之外,很多為生活提供便利的社會服務,也有賴于衛星的助力。氣象衛星拍攝了天氣預報所需的云圖,GPS和中國的“北斗”等導航定位衛星,為人們提供精準的位置和行路信息,衛星電話則讓遠離陸地的人們也可以方便地通話??梢哉f,我們當下每一天的便捷生活,都離不開航天技術的鼎力相助。

                      開發太空

                      緩解資源能源危機

                      地球周圍的航天器軌道,只是太空資源中的一項。太空中其他天體蘊含的礦產和能源以及太空環境本身,于人類而言也都是珍貴的資源。對這些資源的認識與開發,將會為人類的產業和經濟形態帶來極大的改變,甚至有可能緩解人類社會目前面臨的資源與能源危機,為更具潛力的未來奠基。

                      提到太空環境,很多人的直觀印象之一便是航天員和他們的生活用品可以在宇宙飛船里“飄”起來;一些科幻作品甚至會據此來安排情節。這種奇景被稱為失重現象,它正是太空中微重力環境的真實反映。對于人類來說,長時間生活在微重力甚至幾乎是零重力的太空環境里,會帶來骨質疏松、肌肉萎縮等問題。但有些工業品只能在微重力環境下生產,方能得到最佳的質量。

                      然而,在地球上模擬微重力環境成本高昂,而且并不穩定。游樂場里的“跳樓機”,還有沿著拋物線飛行的運輸機,可以提供幾秒到幾十秒的失重,但并不能連續和持久。因此,如果人類的航天技術不斷發展,使我們能夠將冶煉合金的工廠“搬”到地球軌道上,就可以獲得持續不斷的微重力環境,滿足某些特殊工業門類產品生產的需求。

                    戚發軔院士;空間技術

                      小行星帶

                      太空中的輻照,或者說宇宙射線,也是一把雙刃劍。對于人類來說,如果長時間滯留于太空,特別是離開地球磁場的保護進行星際航行,就會受到宇宙射線的傷害;人類若長期遠離地球磁場保護,甚至可能會患上放 射病。但 對于某些產業來說,這樣的環境卻是一種資源,太空育種就是一個例子。

                      太空中的恒星和行星,還蘊含著有可能造福于全人類的礦產和能源,其中最典型的便是太陽能。相對于人類文明所經歷的時間來說,太陽能幾乎是無窮無盡的,因此被認為是一種清潔能源。但由于大氣層的阻擋,以及陰雨、霧霾等天氣的影響,到達地球表面的太陽能已經被大幅削弱?;蛘哒f,如果在太空中直接利用太陽能,顯然會更為高效。如今,絕大多數衛星以及所有的空間站都會使用太陽能,而非蓄電池或者其他能源,顯然是因為這樣更為高效。

                      太陽系中的行星和衛星以及為數眾多的小行星,也可能蘊藏著值得開采的礦產資源,從而緩解地球面臨的礦產和能源危機。以現在的地質科考結果估算,地球上的石油和天然氣資源會在大約50年后基本枯竭,煤炭也可能在100年后基本枯竭,因此未來的人類需要到深海和太空中去尋找資源。飛向月球、火星等天體并登陸的各類無人探測器,其使命之一便是尋找那些星球上是否有值得開采的資源。

                    戚發軔院士;空間技術

                      在空間站上展開的太陽能電池板

                      移民異星是科幻小說和影視作品中常常出現的情節。在現實生活中,它也是解決地球人口壓力的一種可選方案。因為水可以通過電解得到氧氣,而氧氣意味著維持生命,使人類有可能定居,因此,人們會關心火星上是否有水。不僅如此,人們還致力在宇宙中尋找適合人類居住的星球,以便終有一天在那里定居。

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