军用航天器

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地球大气层以外,基本上按照天体力学的规律,沿一定轨道运行的应用于军事领域的各类飞行器。其中,环绕地球运行的航天器,有人造地球卫星、卫星式载人飞船、航天站和航天飞机;环绕月球和在行星际空间运行的航天器,有月球探测器、月球载人飞船和行星际探测器。航天飞机是可往返于地球表面与近地轨道之间,并能重复使用的一种航天器。

军用航天器绝大部分是人造地球卫星(简称人造卫星),按用途可分为侦察卫星、 通信卫星、 导航卫星、测地卫星、气象卫星和反卫星卫星等。载人飞船、航天站和航天飞机,截至20世纪80年代中期仍是军民合用,尚未发展成专门的军用载人航天器。

轨道

军用航天器大多采用环绕地球的近圆轨道,轨道高度和倾角随具体任务而异。例如,照相侦察卫星要求在光照条件基本相同的情况下,拍摄高分辨率的像片,采用较低的轨道,其中有些是太阳同步轨道;通信卫星要求通信覆盖面积大,采用高轨道,大多是地球同步轨道。

组成

航天器由不同功能的若干系统和分系统组成。一般分为专用系统和保障系统两类。前者用于直接执行特定任务;后者用于保障专用系统正常工作。

专用系统

随航天器所执行的任务不同而异。例如,照相侦察卫星的可见光照相机或电视摄像机,电子侦察卫星的无线电接收机和天线,通信卫星的转发器和通信天线,导航卫星的双频发射机、高稳定度振荡器或原子钟,反卫星卫星的跟踪识别装置和武器等。

保障系统

一般包括:

(1)结构分系统。用于支承和固定航天器上的仪器设备,使各分系统构成一个整体,并承受力学和空间环境载荷。它一般由壳体、框架、隔板和支架等组成。

(2)温度控制分系统。用于保障仪器设备在空间环境中处于允许的温度范围之内。常用的温控材料和部件,有温控涂层、隔热材料、温控百叶窗、热管、加热器和热交换器等。

(3)电源分系统。用于为航天器上的仪器设备提供电能。它一般由一次电源、控制器、功率变换器和电缆网等组成。一次电源有太阳电池、氧化银电池、燃料电池和核电池等。

(4)姿态控制分系统。用于保持或改变航天器的运行姿态以满足任务需要,例如,使照相机镜头对准地面,使通信天线指向地球上某一区域等。 常用的姿态控制方式,有三轴控制、 自旋稳定、重力梯度稳定和磁力矩控制等。

(5)轨道控制分系统。用于保持或改变航天器的运行轨道,通常由轨道机动发动机提供动力,由程序控制装置控制或由地面测控站遥控。

(6)无线电测控分系统。包括航天器上的无线电跟踪、遥测和遥控三个部分。跟踪部分主要由信标机和应答机组成,用于发出信号以便地面测控站跟踪航天器并测量其轨道。 遥测部分主要由传感器、 调制器和发射机组成,用于测量并向地面发送航天器的各种参数。遥控部分一般由接收机和译码器组成,用于接收地面测控站发来的无线电指令,传送给有关分系统执行。

(7)计算机分系统。用于贮存各种程序、进行信息处理和协调管理航天器上各有关分系统工作。

(8)返回分系统。用于保障返回式航天器安全、准确返回地面。它一般由制动火箭、降落伞、着陆缓冲装置、标位装置和控制装置等组成。载人航天器除上述分系统外,还设有维持航天员生活和工作的生命保障分系统,以及仪表显示与手控、通信和应急救生等分系统。

军用卫星

在世界一些国家发射的航天器中,军用卫星的数量居首位,占三分之二以上。常见的军用卫星有:

侦察卫星

用于获取军事情报的人造卫星。一般可分为照相侦察、电子侦察、海洋监视和导弹预警等卫星。截至80年代中期,它们在军用卫星中发射的数量最多,已成为现代化作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分。

通信卫星

用作无线电通信中继站的人造卫星。军用通信卫星一般可分为战略和战术通信卫星两类。卫星通信不仅通信距离远、容量大、质量好、可靠性高,而且保密性好、机动性高、抗干扰能力强。

导航卫星

为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的人造卫星。卫星导航具有全球覆盖、全天候、高精度和便于综合利用等优点,在军事上具有重要价值。

测地卫星

专门用于大地测量的人造卫星。卫星测地有几何方法和动力学方法。几何方法是通过同步测定几个地面点到卫星的方向和距离,构成空间三角网,计算出地面点坐标。动力学方法则是通过精确测定卫星轨道的摄动,推算出地面点坐标、地球形状和引力场参数等。卫星测地可用来测定地上任意点的坐标和测绘所需地区的地形图,在现代战争中具有重要价值。测地卫星的设备有闪光灯、激光反射镜、无线电信标机和重力梯度仪等。

气象卫星

专门用于气象观测的人造卫星。通常将它发射到极地轨道和地球同步轨道上。气象卫星装有电视摄像机、 微波辐射计、红外分光仪等设备, 能连续、快速、大面积探测全球大气变化。

反卫星卫星

对敌方人造卫星实施拦截或使其失效的人造卫星。又称拦截卫星。它具有变轨能力,装备有跟踪识别装置和武器,可采用自身爆炸或使用强激光武器等攻击目标。

载人航天器

包括载人飞船、航天站和航天飞机等。利用它们进行航天侦察,能发挥人的作用,大大提高侦察效果。航天站在轨道上长期运行,便于连续监视地面军事目标。航天飞机兼有运载火箭、载人飞船和飞机的特点,在军事应用上有很大潜力。

简史

自1957年10月4日苏联发射世界上第一颗人造地球卫星以来,军用航天器经过试验阶段后,在60年代中期先后投入使用。从70年代起,进入提高阶段。侦察卫星提高了分辨率;通信卫星扩大了通信容量和提高了抗干扰能力;气象卫星扩大了辐射探测波段和提高了分辨率;导航卫星提高了定位精度,并向全天候、全天时导航方向发展。军用航天器有的还实现了“一星多用”。例如,照相侦察卫星兼有电子侦察和海洋监视的功能;导弹预警卫星兼有核爆炸探测的功能等。

在60年代,载人航天器主要发展了卫星式载人飞船和月球载人飞船。1961年4月12日,苏联发射了世界上第一艘载人航天飞船“东方”号。1969年7月20日,美国航天员首次登上月球。1971年、1973年,苏联和美国先后发射各自的第一个航天站。此后,苏联进行了大规模卫星式载人飞船和航天站的试验活动。美国则集中力量研制航天飞机。1981年4月12日,美国发射了世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号。

中国于1970年4月24日发射第一颗人造地球卫星,到1986年2月共发射18颗人造地球卫星。其中包括:6颗回收型卫星,用一枚运载火箭发射的3颗卫星,一颗地球同步试验通信卫星和一颗地球同步通信卫星。中国是世界上能回收卫星和发射地球同步卫星的少数几个国家之一。

军用航天器的发展趋势是:提高生存能力和抗干扰能力,实现全天时、全天候覆盖地球和实时传输信息,延长工作寿命,扩大军事用途和提高经济效益。