《【航天技术导论】第九章：航天技术的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【航天技术导论】第九章：航天技术的应用（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 航天技术的应用回顾世界航天技术发展的历史，作为航天技术基础的现代火箭技术，在20世纪40年代就开始用于军事，第二次世界大战结束后的十几年内，开始出现包括洲际导弹在内的各种不同类型的导弹武器。20世纪50年代苏联发射第一颗人造地球卫星之后的最初几年，苏、美两国也只是将发展航天技术作为显示自己实力和科技水平的象征；到60年代中期，世界各国才开始注意发展应用卫星和卫星的应用，在航天器上使用各种专门仪器进行遥感、信息传输和搜集各种探测数据的初期试验；70年代以来，开始对空间环境及其高远位置进行各种开发利用试验，突破了通信、导航、气象、资源、科学、军事和星际探测等众多应用领域的关键技术；目前，应
2、用卫星已经进入国际商业化阶段，极大地推动了人类社会政治、军事、经济和文化生活的丰富和发展。在50多年的时间内，航天技术飞速发展并取得一系列的成就，显示出它对促进国民经济发展的重大作用。航天技术不仅为经济建设、科学文化和社会生活等各个领域提供了有力的工具，带来了传统技术无法达到的经济和社会效益，而且，它的发展已成为体现一个国家综合国力和科学技术发展水平的重要标志。航天技术的广泛应用，正在使越来越多的人们亲身体验到航天技术在经济建设和日常社会生活中的重要作用。可以预见，随着航天技术的发展和对空间资源的进一步开发利用，必将对人类未来的经济发展、社会文明和进步产生巨大而深远的影响。20世纪50年代后期
3、，我国开始发展航天事业，经过40多年的努力，取得了举世瞩目的成就，跻身于世界先进行列。我国将研制和发展应用卫星，作为发展航天技术的主要方针，建成了研制各类人造地球卫星和运载火箭的科研生产基地。截止2003年底，我国自行研制并成功发射了57颗不同类型的科学试验卫星、返回式遥感卫星和地球同步通信广播卫星。与此同时，利用国内外卫星建立了卫星气象地面系统，卫星通信广播地面系统，资源卫星地面系统，卫星定位系统。这些应用卫星和卫星应用系统的建立和投入使用，使我国航天技术进入了实际应用阶段。航天技术应用的逐步扩大，对促进经济发展，带动科技进步，增强国防实力，提高我国的国际地位等方面，正在发挥越来越大的作用。
4、下面，将就航天技术应用的主要方面作进一步介绍。9.1 航天技术在基础产业建设中的应用9.1.1 在农业现代化建设中的应用农业是国民经济的基础，利用航天技术为农业的现代化建设服务，是航天技术应用的一个重要方面，也是航天人义不容辞的责任和义务。我国航天事业发展的实践证明，通信广播卫星、资源卫星、气象卫星、返回式遥感卫星，均在农业现代化建设中得到广泛的应用。取得明显的经济和社会效益。航天高科技与现代农业技术相结合，正在形成一门新兴的科技产业航天农业。这将对推进高产、优质、高效农业的发展做出新的贡献。（1） 卫星遥感对农业土地资源的调查土地资源是最重要的农业资源。发展农业首先必须了解土地，根据土壤不同
5、质地，因地制宜地实施耕作、种植、施肥和土壤改良。土地资源的数量、质量及其利用状况，很大程度上制约着一个国家农业发展的水平。只有全面掌握土地资源数据，才能制定出科学的、切合实际的农业发展规划。进行农业土地资源调查，一般需要运用航空、航天、地面调查等各种手段相结合的方法，采用可见光、红外、多光谱等不同的遥感手段。运用航天遥感手段调查监测土地资源的主要内容和作用如下：a根据遥感图象的判读和分析，掌握各种土壤、土地的分布情况，绘制出县、地、省以至全国或大地区、大流域的各种比例尺的土壤、土地分布图。b. 根据遥感图象的判读和分析，调查研究各地区土地利用状况，分析土地利用强度和利用管理水平，以及管理中成功
6、的经验和存在的问题，寻找宜农、宜林、宜牧的后备土地资源，进行各类土地面积的数量统计和质量评价，为进一步合理开发利用土地资源制定科学规划，进行合理的农业发展分区。c. 根据遥感图象分析探测土壤肥力状况，包括耕作层结构，腐殖质含量、温度、湿度，地下水位深度，土壤侵蚀程度，土壤盐渍化、沼泽化、风沙化程度，以及影响植物正常生长的因素等，绘制全国土地侵蚀图，为制定水土保持规划提供依据。同时，还可对土壤改良、水资源等进行动态调查和监测。我国已利用航天、航空遥感技术，进行了全国土壤普查、土地利用状况调查、西藏高原土地资源详查、全国水土流失概查。基本上查清了国土资源的状况，包括水田、旱地、水浇地面积；森林、草
7、原、沼泽、湖泊、水库、戈壁、沙漠、盐碱滩面积；冰川、雪山、荒坡的数量等。为建立土地利用信息管理系统奠定了基础。（2） 利用卫星对农作物进行监测和估产航天遥感技术可用以对农作物进行监测，为政府有关部门及时掌握农业生产现状提供了十分有效的手段。包括对各类粮食和经济作物的播种面积，各生长期的长势情况进行监测，以适时地指导田间管理，如灌溉、施肥、中耕、防治病虫害等。同时借以估计粮食产量，指导调整国家的粮食调拨、贮存、进口和出口，为宏观决策部门提前对粮食、经济作物的预测、预报提供依据。美国是世界粮食出口大国，为掌握主动权，20世纪70年代末，美国开始利用气象卫星对前苏联、澳大利亚、中国、阿根廷、印度和加
8、拿大等国家的农作物生产状况和产量进行监测，以及时调整其粮食进出口策略和价格，从中受益匪浅。目前，美国、俄罗斯、加拿大等国利用航天遥感对小麦估产的准确度已达到90%以上。日本、印度、巴西、澳大利亚、泰国、菲律宾等国也相继开展小麦、水稻、大豆、玉米、棉花、甜菜、甘蔗等作物的卫星估产研究，取得可喜的结果。我国利用气象卫星对冬小麦进行估产研究，经过5年试验，总预报准确度已达95%以上，并开发了玉米、水稻、大豆、牧草、大白菜等的估产试验研究，也取得良好成绩。（3） 开发太空资源培育农作物良种航天技术开拓了太空环境资源为人类所利用，包括高远位置、微重力、强宇宙辐射、高真空、高洁净和太阳能等，给人类带来了巨
9、大的利益。其中利用太空环境研究植物生长和发育变异，就是航天飞行任务的重要内容之一。1987年以来，我国开始利用返回式卫星和载人飞船进行农作物种子搭载和育种试验，取得良好的成绩和效益。这种经太空处理后，再到地面选育农作物新品种的方法称之为航天育种。已经进行的项目中，粮食作物类有：水稻、小麦、大麦、高粱、玉米、谷子；豆类有：大豆、绿豆、青豆、黑豆；经济作物类有：棉花、红麻、烟草、甜菜；蔬菜类有：丝瓜、黄瓜、青椒、番茄、西瓜、甜瓜、萝卜、胡萝卜、西兰花；观赏和药用植物类有：石刁柏、鸡冠花、三色堇、龙葵、菊花、甘草；林木类有：油松、白皮松等。航天育种是在距地球200400km的轨道上，利用强宇宙射线、
10、高真空、微重力等综合空间环境条件对植物种子产生的诱变作用，先在地面优选良种，再由返回式卫星搭载上天，经历十多天的太空飞行后返回地面再播种，经过34代的优选，种子产生遗传学上的变异并稳定下来。航天育种的特点：有益变异多、变辐大、稳定快，因而容易培育出高产、优质、早熟、抗病的良种。如水稻出现了大穗、大粒、优质、高产的惊人效果；小麦在株高、品质等性状上发生了很大变化，获得多种矮株、丰产、早熟的后代；青椒的优势特别明显，已培育出一种高产、优质、抗病力强、维生素含量高的新品系，最大的一个青椒重达700多克，国内已大面积推广种植，产量比一般良种提高30%以上。（4）卫星通信是农业现代化的重要手段航天技术、
11、信息技术和计算机的应用，正在有力地推动农业技术的进步。卫星电视教育已成为提高城乡劳动者文化素养、劳动技能的有力工具，目前全国有1000多万农民和乡镇企业职工收看农村技术培训的电视节目。卫星电视教育已成为形成智力资源优势，然后转化为实际生产力的重要手段。卫星通信和卫星遥感的综合应用，不但形成了对风灾、水灾、旱灾、森林火灾和病虫害等自然灾害进行长期监测的系统，而且为建立全国农业信息系统和农业综合管理系统奠定了基础。9.1.2 卫星通信的应用与空间信息高速公路通信卫星是各种应用卫星中对社会影响最大、效益最显著的卫星。卫星通信在促进社会进步和信息化过程起着十分重要的作用。卫星通信具有包括光纤在内的其它
12、现代通信手段所不能代替的特殊优点：（1） 通信距离远，覆盖面积宽。一颗静止轨道卫星可覆盖地球面积的42%。（2） 系统安全可靠。整个通信链路的环节少，通信可供性和可靠性高。（3） 无缝覆盖。是对偏远地区、复杂地形地貌、空中和海上任何地方，在任何时间都能提供可靠通信的最重要手段。（4） 机动灵活。可不受当时当地条件的限制，快速、灵活地建立话音、数据或视频通信，实现世界范围内重大事件响应、自然灾害紧急救援、以及战争情况下的通信。（5） 适应性强的网络构成能力。能实现点对点、一点对多点、多点对多点，对称或不对称容量的，多种业务类型的通信网络。到目前为止，全世界已发射的通信广播卫星有1400多颗，占全
13、部空间飞行器发射总数的26%。在轨工作的通信卫星有200多颗，应用于包括固定通信、移动通信、军用通信、电视直播、数据中继、公众互联网、微机直联等各种通信领域。我国自1984年成功发射第一颗静止轨道试验通信卫星东方红2号以来，已成功发射了6颗通信卫星，实现了覆盖全国的信号传输，大大改善了我国的国际通信以及西部边远山区的通信状况，对国民经济和国防建设发挥了巨大的作用。目前，中央电视台开通了13个频道的卫星电视节目，各省、市、自治区也都开通了卫星电视频道，卫星电视广播已成为人民日常生活的必需品。在远程教育方面，全国已有1500多个卫星电视教育收转台，9000多座卫星教育电视接收站，70000多个电视
14、教学点，接受远程教育的人数达到2000多万。人类社会正在进入信息社会，信息已成为世界上最重要的战略资源。大力发展信息产业，加速国民经济信息化，是发展我国社会主义市场经济，保持国民经济持续、快速、健康发展的客观要求。而信息高速公路，则是国民经济信息化的基础设施。什么是信息高速公路？它是一个能向用户提供大量信息，由通信网、计算机、数据库，以及日用电子产品组成的完备网络。具体地说，就是在全国范围内，建立以光缆为主的信息流通的干线，通过多媒体向全国提供教育、科研、卫生、商务、金融、文化娱乐等广泛的服务，实现实时信息交流和资源共享。我国幅员辽阔，地形复杂，显然仅靠光纤和移动通信等难以形成全面覆盖全国的完
15、备网络。要进一步形成覆盖全球的信息网络就更是如此。因此，自然考虑到利用卫星通信的无缝覆盖、机动灵活、适应性强的特点。因此，建立信息高速公路也离不开卫星通信的参与。空间信息高速公路是信息高速公路的拓展和延伸。可以将它理解为以卫星光纤为主体，辅以其它通信手段作为“公路”，并利用集电脑、电话、电视、传真为一体的多媒体，形成可覆盖全国乃至全球，能够高速传递信息并实现信息共享的大范围的三维空间立体通信网络。在空间信息高速公路中，卫星无线电通信频带宽，很容易实现双向高速的数据传输和可视电话服务，同时适合单向多通道的电视节目传输。而且，随着卫星通信技术的发展，除了利用静止通信卫星网外，还可以利用低轨道位于不
16、同轨道面的多颗卫星来转发地面用户的信号。将来，还可以利用卫星激光通信技术，将静止轨道卫星、低轨道卫星、飞船、航天飞机、空间站连接在一起，形成无形的光通信网络，使信息畅通无阻，成为名副其实的“高速公路”。9.1.3 在交通现代化建设中的应用交通运输包括铁路、水运、公路、民航和管道5种方式，作为物质生产的一个重要环节，是国民经济的基础之一，是社会再生产和商品经济发展的先决条件。自人造卫星出现以来，卫星便不断被开发应用于通信、导航、气象、勘探等领域，随后又将其在这些领域的成果延展到航空、海运等交通运输领域。近年，卫星通信和定位等技术，又开始应用到铁路和公路运输领域，作为车辆定位、通信、调度和交通管制的有力手段。航天技术与航空、航海、铁路、公路相结合，必然大大提高现代高速立体交通系统的经济和社会效益，有力地促进国民经济的发展。（1） 卫星遥感在交通建设中的应用我国幅员辽阔，现有的铁路、公路网密度却远低于
