虽然人造卫星冲不出太阳系,在发射失败或寿终正寝时会消失于天际,但无可争议的是,它是人类目前所发明出的最有用的航空器,没有之一,只有唯一。
⊙记者 王文嫣 ○编辑 龚维松
“你们的偶像是明星,而我的偶像是一颗卫星。”这是最近热映的公路片《后会无期》中一句给人留下深刻印象的台词。片中人物阿吕在边境荒漠中指着天际,向同行者解释着已经飞出太阳系的“旅行者1号”。
翻阅资料就会发现,“旅行者1号”是真实存在的,于1977年9月5日发射,截至2014年7月仍然正常运作,曾经近距离地“造访”过木星和土星,如今已经进入了恒星际空间,永远不会回来。遗憾的是,如此具有传奇色彩的“旅行者1号”准确地来说,它并不是一颗卫星,它是一艘无人行星和行星际探测器。
今天,就让我们来探讨一下真正的人造卫星在做什么?能做什么?
让每一个人都受益
和“旅行者1号”一样,人造卫星也归类于无人航天器范畴内,同样需要运载火箭将它送出地球。作为一个卫星,不管是天然还是人造的,它的宿命是围绕另一颗行星运转,所以每颗卫星都会有它的运转轨道。可区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道,大椭圆轨道和极轨道。这些卫星以不同的速度飞行,像一枚枚鹰眼俯瞰地球,传回大量遥感信息,同时与地面不断进行信息交换,为人类提供各种各样的服务。
最先让千家万户受益的莫过于地球同步卫星,当这种卫星沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时,同时围绕地球运转的周期也和地球自转保持一致,相对位置一致看起来有一种静止感。上世纪80年代,同步卫星功能已足够强大,性能也足够可靠。于是卫星直播应运而生。地面上的人们则通过一个个白色锅状的接收天线接收电视信号,一度成为一道奇特的风景。如今国内也出现了几十家卫视频道,丰富了大众的娱乐生活,更无须赘述。
如今绝大多数手机都具备卫星导航功能,成全了不少人乃至是路盲来场说走就走的旅行。事实上卫星导航功能源自20世纪70年代美国国防部(US Department of Defense)建立的“全球定位系统”(GPS),原本是军用项目,主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,上世纪90年代开始免费向民间开放。此外,俄罗斯、欧洲以及我国也分别建立了类似的卫星导航系统,并称全球四大卫星导航系统。
与通信广播卫星不同的是,导航卫星其实是组网的卫星群,在距离地面高度较低的轨道上运行。例如GPS系统由24颗卫星组成。我国的北斗卫星导航系统目前已经发射了16颗卫星。到2020年,将建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。用户位置由无线信号在接收器和4颗(乃至更多)卫星之间的传输时间来确定,这些卫星均配备了极为精确的原子钟。
地球观测是另一个由军用扩展到民用的卫星技术衍生领域。与导航相似的是,这项应用最初也是用于国防。利用卫星不受领土、领空和地理条件限制,视野广阔,一张卫星图片可获取大量遥感信息的特点,从事间谍活动。如今,普通人只需要通过谷歌地球等各种地图应用,坐在中国的电脑前看到美国加州某栋民居的清晰影像,甚至是正在门口修剪草坪的屋主的面孔。
使用领域还在拓宽
值得注意的是,卫星技术除了在上述已趋成熟的领域得到广泛应用,同时也在满足一些新的领域的需求。
近年来,雾霾污染问题深深地困扰着中国,“喂人民服雾”的现状也刺痛了各级政府的神经,他们希望试图通过立法、财政鼓励等各种手段改善大气污染。在这场战役中,科技手段也至关重要。
近日,IBM宣布其设在中国的研究中心也将参战。这项名为“绿色地平线”计划中,IBM将利用卫星数据、传感器网络以及无人机可提前48小时预测农作物状态,建立可以提前3天精确预测空气污染水平的模型。帮助北京市政府在大气污染治理方面作出更好的决策。
这是一前所未有的尝试。不过对于IBM来说,卫星技术应用方面可谓得心应手。一则有趣的旧闻显示,IBM公司曾经和美国犹他州的一家公司合作,建设一个卫星数据网络,采集该州农牧场饲养的每一头牛的体温。让犹他州政府提早预防牲畜疾病。
如果说IBM立志于让卫星网络覆盖到每只有“四只脚和一条尾巴”的农场动物。而科学家利用高分辨率卫星图管理的范围则更宽泛。
据外媒报道,研究人员正在通过卫星图像计算南极帝企鹅的数量,他们利用自动融合技术试图进一步提高图像分辨率,分辨出图像中的海鸟、冰块、阴影甚至是帝企鹅粪便。而NASA冰川科学家则利用卫星照片研究北极圈格陵兰岛冰盖的融化情况,为全球气候问题研究获取更精确的数据。
虽然人造卫星冲不出太阳系,在发射失败或寿终正寝时会消失于天际,无可争议的是,它是人类目前所发明出的最有用的航空器,没有之一。