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有哪些影響廣泛的高科技航天技術?

經過幾千年的不懈努力,人類終於實現了飛上天空、探索宇宙的美好願望,迎來了標誌著人類社會文明高度發展的航天時代。隨著世界新技術革命的到來和新技術、新理念、新方法的應用,航空技術和航天技術將會有更大的飛躍,為現代人類文明的三大支柱——信息、能源和材料的發展做出更大的貢獻。

航空技術將利用微電子技術、計算機、新材料、新工藝和新能源,開發性能更好的產品,擴大應用範圍。飛機將進壹步向綜合化、集成化、信息化方向發展。新動力、新氣動布局、新材料、新技術的應用,將大大提高飛機的性能。飛機的載重能力、機動性、適應性、經濟性都會有新的突破。即使是制造出噪音低、汙染少、經濟性能好的遠程超音速客機這樣復雜的飛行器,從科技角度來看也是完全可能的。關鍵在於這種需求的緊迫性,以及是否值得花費巨大的人力物力。這種飛機將把洲際旅行時間縮短到幾個小時。航空運輸將更加普及、安全、經濟,給人類的工作、旅遊和生活帶來更多便利。飛機將更廣泛地應用於農業、畜牧業、漁業、探礦、氣象、體育和環境保護。

空間技術將進入大規模開發利用近地空間的新階段。直接服務於國民經濟和人民生活的各種應用衛星正朝著高性能、多用途的方向發展,以獲得更大的經濟和社會效益,進壹步實現航天活動的商業化。隨著航天飛機等新型航天運輸系統的使用和空間組裝維修技術的成熟,人類將有可能在太空中建造各種大型航天系統。近地空間將建立永久性空間站、太陽能發電站和太空工廠,甚至可能建立太空城市和太空旅遊。太空將成為人類頻繁交流的新場所。利用永久空間站進行長期科學研究和實驗,可以促進天文學、地球科學、生物學、物理學和化學的新突破。從太空中獲取信息、材料和能源,直接造福人類。航天活動將為解決人類面臨的能源、生態、環境和人口問題開辟許多新途徑。各種太空探測器可能會飛遍太陽系的“天涯海角”,為揭開太陽系形成和生命起源之謎提供信息。當人類在月球上建立基地,到達火星和其他星球時,仍然面臨著巨大的開支和許多困難需要克服。然而,星際旅行只有在光子火箭成功,許多相關科學技術得到更大發展後才能實現。

另壹方面,未來航天的軍事應用將進壹步加強,太空武器可能進入實用階段。但是,人類歷史總是向前發展的,和平、進步、幸福是地球上絕大多數人的願望。科技的發展最終會達到造福人類的目的。航天工業也將沿著這條道路前進。在這項人類規模空前的偉大事業中,約占人類總人口1/4的中國人民,必將做出應有的貢獻。

空間科學技術在現代通信中的應用

衛星通信是空間技術為人類日常生活服務的壹個突出例子。1958年底成功發射世界首顆通信實驗衛星。它在通信中的應用立即引起了廣泛關註。但通信衛星真正發展起來是在60年代,在隨後的幾年裏得到了進壹步的完善和提高。通信衛星的發展從探索利用衛星傳播無線電信號的可能性開始,經歷了只反射無線電波的無源通信衛星、具有放大功能的有源通信衛星、低軌道、中軌道、高軌道、圓形軌道和大橢圓軌道衛星的技術探索,直到懸掛在地球赤道上空36000公裏的地球同步軌道通信衛星的成功發射,使衛星通信達到了成熟實用階段。

衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地球上各點之間進行通信,是空間技術和通信技術相結合產生的壹種現代通信手段。它由空間和地面組成。通信衛星是由通信天線和通信中繼器組成的特殊系統,用於轉發無線電信號。向通信衛星發射無線電信號和接收通信衛星信號的組合設備可以安裝在陸地、海上船只和在大氣層中飛行的飛機上,分別稱為固定地球站和移動地球站。對在軌通信衛星進行跟蹤、遙測、遙控和監視,確保通信衛星正常工作。這些設備往往與壹個標準的衛星通信地球站位於同壹個地方,構成壹個操縱衛星、調度其他地球站業務的衛星通信控制中心。

衛星通信通過通信衛星放大轉發無線電信號,實現信號傳輸。不受高層大氣、氣候、季節、距離等條件限制,傳輸質量高、穩定可靠。每個地面站只有壹個天線系統和壹套收發設備才能工作。因為衛星通信的費用與通信距離無關,所以對於遠距離通信是最經濟的。

衛星通信系統通常工作在微波頻段,工作效率高,通信容量大。例如,目前在軌的國際通信衛星是為滿足國際電話、電視、電報和高速數據通信而發射的第五代通信衛星。衛星重約1?9噸,包括太陽能電池板,最大跨度15?7米,沿縱軸7米?3米。衛星有12000多個雙向通道。

近年來,衛星通信已向毫米波頻段推進,並取得顯著進展。通信衛星的尺寸變得更小,通信容量變得更大。因為毫米波天線反射器可以得到規定的增益和指向,所以地面終端也可以做得小而輕。目前,世界上已經出現了便攜式地面衛星通信設備,重量只有20公斤。使用毫米波衛星通信在可靠性、使用壽命和成本方面具有優勢。

空間技術的發展促進了通信業務的不斷拓展和通信衛星向專業化方向發展。除國際公用通信衛星外,還出現了地區和國內公用通信衛星、海事衛星、數據中繼衛星、廣播衛星和其他專用通信衛星,增加和完善了各種專用通信網絡。如今,公共衛星通信網絡和私有衛星通信網絡遍布全球,拉近了地球上人們的距離。人們的工作和生活離不開電話、電報、傳真、數據傳輸和電視,其快速便捷的信息傳遞不僅給人們帶來了極大的便利,而且已經成為現代信息社會的支柱。比如,印尼是壹個由數千個島嶼組成的海洋國家,通信壹度是這個發展中國家最頭疼的問題。但國內公用衛星通信網建成後,壹下子把幾千個島嶼的通信連接起來,使通信業步入世界先進行列。通訊的發展極大地促進了這個發展中國家的經濟活力。

再比如,我國成功發射了自己的通信衛星,完成了廣電部、水電部、新華社、總參通信部預定的電視、廣播、電話、傳真等通信業務。現在烏魯木齊、拉薩等偏遠城市在那壹天收不到央視節目的日子已經成為歷史。此外,中國還用自己的通信衛星連接了北京至烏魯木齊、拉薩、昆明的電話線,成都至拉薩、昆明、蘭州至烏魯木齊的通信線,開通了拉薩至全國520個大中城市的長途自動撥號,加強了邊遠地區與首都和內地的聯系。這對繁榮邊境地區的政治、經濟和文化生活起著極其重要的作用。

平均只有壹輛旅行車大小的現代通信衛星,可以有24個通信中繼器。它是壹個在地球軌道上飛行的真正的空間交換站,它不斷地接收和轉發來自世界各地的無窮無盡的信息。可傳輸12000長途電話,同時轉播多個電視節目;還可以把中心城市的新聞和報紙模板送到各個城鎮的印刷廠,讓當地讀者看到當天大都市的報紙雜誌。

衛星通信在綜合數據傳輸(語音、數據、文字和圖像)網絡、電視會議、電視教育、數據采集、新聞和報紙的模板傳輸、航空和導航通信、遠程診斷和醫療、政府行政管理、電子郵件和緊急救援等領域也得到迅速發展。因此,可以說,空間技術不僅改變了通信系統,而且影響了人類社會的生活方式。

空間科學和技術在工業和日常生活中的應用

事實上,航天科技的壹些重大成果已經在國民經濟的各個部門得到推廣應用,有力地促進了經濟發展。比如,幾十種新材料被應用於機械制造;壹些試驗臺已被用來提高民用機械的壽命;航天飛機的結構試驗方法和裝置已推廣到各種飛機、新型汽車和農業機械的研制中。航天飛機的自動著陸系統也被用於民用航空和貨運飛機的全天候著陸控制;為開發航天飛機和其他航天器而開發的計算機輔助設計和計算機輔助制造技術已應用於其他行業。航天技術在民用工業技術領域的推廣應用,極大地促進了國民經濟各部門的技術升級。

空間技術也給醫療衛生事業帶來了福音,利用空間技術的成果檢查和治療疾病並不鮮見。例如,空間技術可以用來治療心臟病。現在我們可以從衛星上移植微電路和鎳鎘電池,制成可充電的植入式起搏器,幫助患者的心臟工作。這種起搏器體積小,重量輕,可以從患者體外充電,減少更換起搏器給患者帶來的痛苦。再比如用於監測載人飛船航天員身體狀況的血壓檢測儀。目前在美國各種公共場所放置,供高血壓患者檢查血壓,使用起來非常方便。該儀器可以根據血流的聲音分析人體的血液狀況,測量收縮壓和舒張壓,並自動記錄每次測得的血壓數據,供醫生參考。利用航空航天技術中的紅外攝影判讀技術,可以確定燒傷患者的燒傷程度和皮下深層組織壞死組織的範圍,從而為早期切痂植皮提供可靠的依據,避免自愈組織被誤切。利用航天器上使用的敏感輻射計,0?65438±0攝氏度的溫度變化。因為癌組織的溫度比正常組織高,所以可以用來檢測哪裏有癌。它還可以測量人體更深處的溫差。航空航天技術的成就也可以用來制造新的醫療和保健儀器。比如航天器上使用的自動微生物探測儀,在地面上可以在15分鐘內測量出液體中的微生物含量;利用航天技術,可以為下肢癱瘓的患者制作壹種可以上下樓梯的折疊助行器。太空探索中研制的自動光學顯微鏡可以將太空中拍攝的不清晰圖像增強成高分辨率的顯示圖像。在醫學上使用它可以提高X射線圖像的效果,使其他病理圖像更清晰。

地面測控中心為監測飛船上航天員的身體狀況而研制的遠程電子醫療系統,也可用於醫療衛生事業,這就是遠程醫療。它可以連接偏遠地區的醫務人員和大城市醫院的資深醫生,解決偏遠地區疑難突發疾病的治療問題。例如,1989年3月,美國在亞美尼亞提供了壹個兼容的衛星地球站,並開始了國家間的醫療咨詢。美國的醫療設施通過商業衛星公司和國際衛星公司的衛星與亞美尼亞的醫院和康復中心相連。每天提供幾個小時的單向電視和雙向通信,每周兩天,提供醫療咨詢,幫助在2月亞美尼亞地震中受傷的人,1988+65438,主要是整形手術、物理治療和心理咨詢,並支持康復工作。