卫星导航定位系统十一

(上接第18期) 4 中国在抢占太空制高点之五 中国是个发展中国家,在空间技术、卫星事业上是后来者,在 40多 年中,中国的航天事业取得了令世人瞩目的成就。自1970年4月24日 发射第一颗“ 东方红一号”卫星以来,至今我国共自主研制并成功以射了 60余颗卫星和5艘“ 神舟”飞船。与美、俄相比,我国是个弱国。因此,我国 不能完全跟在两个大国后面亦步亦趋,要搞正面竞争,避害趋利,走中国 特色的发展空间技术之路,在纵向上要侧重追赶,在横向上要缩小差距, 在前沿上要有所突破,即采取“ 渔夫”战略。 载人航天技术的发展,一直是国际航天界十分关注的一个高科技领 域。中国发展载人航天技术,对促进科技进步,增强综合国力和国防实 力,增强民族自豪感和凝聚力,都具有非常重要意义。我国在掌握了近地 轨道返回式卫星、地球同步轨道卫星、太阳同步轨道卫星发射、测控技术 的同时,也开始了载人航天技术的预先研究。之后,在对工程进行了技 术、经济可行性论证的基础上,我国载人航天工程于1992年正式开始实 施,在全国有关部门、科研机构的大力支持、配合下,攻克了大量的关键 技术,掌握了许多新技术、新工艺,提高了我国航天技术及相关技术的整 体水平,带动了相关科学、技术的发展,并拥有了一批载人航天工程设 施,为我国航天事业的持续发展奠定了坚实的物质技术基础。 载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研 究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。根据飞行和工作方式的不 同,载人航天器可分为载人飞船、载人空间站和航天飞机三大类。载人飞 船按乘坐人数分为单人式飞船和多人式飞船,按运行范围分为卫星式载 人飞船和登月式载人飞船。载人空间站又称为轨道站或航天站,可供多 名航天员居住和工作。航天飞机既可作为载人飞船和空间站进行载人航 天活动,又是一种重复使用的运载器。 4.1“ 神舟一号”飞船 “ 神舟一号”飞船是中国第一艘不载人的航天试验飞船,于 1999年 11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的航天发射场用新型 运载火箭发射升空。飞船飞行21h,环绕地球14圈,在地面测控系统的 持续跟踪与控制下,完成了预定的空间科学试验,飞船返回舱顺利、准确 返回,在11月21日3时41分于内蒙古自治区中部地区成功着陆。 同时,北京航天指挥控制中心向世人宣告,中国已经成功掌握了载 人航天飞行控制技术,并成为继俄、美之后的世界第三大载人航天飞控 中心,他们用精湛技术和坚毅果敢,在浩瀚天宇留下一条条绚丽的轨迹。 “ 神舟一号”升空后,装载在“ 神舟”返回舱内的部分应用系统设备, 进行了设备在轨加电工程的初次试验。返回舱还搭载一些农作物种子, 包括10g左右的青椒、甜瓜、番茄、西瓜、豇豆、萝卜等品种以及甘草、板 蓝根等中药材。此外,还搭载了有利于心脑血管疾病药物开发的 Monascus生物活性菌株,这些菌株从返回舱内取出后,立即送往实验室 里,科学家们发现,菌株中“ 弱者”已经死去,而那些适应能力强的菌株不 仅更活跃,并且它们的内部结构发生了许多神奇的变化;科学家们经过 一年多的观察,对这些珍贵的菌株进行了分离、筛选和先进工艺的发酵 培育,终于研发出一种对心脑血管疾病防治具有一定作用的生物活物 质。 这次发射的试验飞船和新型火箭,是我国自主研制的,主要由中国 科技集团所属的空间技术研究院、上海航天技术研究院和运载火箭技术 研究院研制。发射用的火箭是“ 长征”二号F型火箭,它是首次研制型飞 行试验,主要目的是考核运载火箭的性能和可靠性。“ 神一”进入预定轨 道后,科技人员利用轨道舱开展了多项科学实验活动,其中包括空间材 料科学试验、空间生命科学试验、太阳观测、对地观测和空间环境观测实 验等。 4.2“ 神舟二号”飞船 这也是中国第二艘不载人的航天试验飞船,于2001年1月10日1 时 0分 03秒用“ 长征”二号 F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空, 飞船起飞13min后进入预定轨道,按预定计划在太空完成空间科学和技 术试验任务后,返回舱在 1月 16日 19时在内蒙古自治区中部地区顺 利、准确返回,这是我国载人航天工程第二次飞行试验获得圆满成功。 “ 神二”飞船遨游太空 7天期间,环绕地球运行 108圈,在北京航天 指挥控制中心的精心指挥和调度下,按预定的测控方案,分布在大西洋、 太平洋和印度洋上的四艘“ 远望号”测量船以及有关地面航天测控站,对 飞船进行了持续的跟踪、测量和控制。“ 神二”是我国第一艘正样无人飞 船,其技术状态与载人飞船基本一致,并对载人航天应用系统第一次全 系统执行在轨飞行试验,主要进行材料科学、生命科学以及空间天文和 空间环境探测试验。其中包括半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金 等多种材料的晶体生长试验,进行了蛋白质和其他生物大分子的空间晶 体的生长试验,开展了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞 组织的空间效应下的试验,提取 ! 射线和对空间环境进行探测试验。还 进行提取乌龟的心脏细胞,观察太空环境对心脏细胞的影响,进而探索 生命的奥秘。飞船还搭载鱼星藻、螺旋藻等各种藻类和灵芝大肠杆菌等 菌类。这是中国首次在自己研制并发射的飞船上进行多学科、大规模的 前沿性的空间科学与应用研究与试验。 4.3“ 神舟三号”飞船 “ 神舟三号”飞船是一艘正样无人飞船,于 2002年 3月 25日 22时 15分用“ 长征”二号F型运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。飞船 按照预定轨道,环绕地球共飞行了 108圈,飞行 6天零 18个小时,飞船 返回舱穿越大气层后,4月1日在内蒙古自治区中部预定回收区域成功 实现软着陆,负责回收任务的西安卫星测控中心着陆站及时发现了目 标,在陆军航空兵部队的配合下,成功回收了飞船返回舱。轨道舱继续留 在太空飞行,进行多光谱对地遥感观测和地球环境监测等空间科学和应 用实验,直至完成预定的科学试验任务。 飞船在轨运行期间,北京航天指挥控制中心对其实施统一的指挥、 调度,控制中心有关测控站和停泊在大西洋、太平洋和印度洋上的 4艘 “ 远望号”测量船对“ 神三”飞船进行持续跟踪、测量与控制。各分系统和 有效载荷性能稳定、运行良好,取得了大量宝贵的飞行试验和科学实验 数据,圆满完成了预定试验任务 “ 神三”除没有搭载航天员外,其他技术状态与载人飞船完全一致, 文章编号:1005-6033(2005)22-0143-02 收稿日期:2005-08-23 卫星导航定位系统(十一) 曹来发 (华北电力设计院,北京,100043) 摘 要:中国自1992年实施载人航天工程以来,已完成了从“ 神舟一号”至“ 神舟五号” 飞船的研发工作。着重介绍了“ 神一”至“ 神四”飞船的发射、飞行、返回之全过程。 关键词:载人航天工程;载人航天器;太空试验 中图分类号:P228.4 文献标识码:A 科技情报开发与经济 SCI/TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY 2005年 第15卷 第22期 143 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 科技情报开发与经济 SCI/TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY 2005年 第15卷 第22期 为此搭载了“ 模拟人”,模拟航天员呼吸和血液循环系统中的心律等多种 太空生活的重要生理活动参数,为未来航天员进入太空提供可靠的数 据。该飞船还改进和完善了包括伞系统在内的一系统与航天员安全性相 关的和功能,为不久的将来把中国航天员送入太空打下了坚实的基 础。 飞船还搭载有鸡蛋空间孵化箱、天曲母菌、紫杉醇真菌,还有4个细 胞样品,其中两个样品可产生抗天花粉蛋白抗体和抗衣原体类性病的抗 体———这些研究成果将有利于生物药物研发,包括艾滋病药物。 目前,全国最大的太空育种繁育基地(占地 530hm2)———陕西合阳 航天育种基地,利用神三、神四、神五号飞船及第 18,19,20颗返回式卫 星带回来的太空种子,培育出多种具有实用价值的经济作物产品并进行 了大批量生产,如太空棉花、太空番茄、太空茄子和太空黄瓜等五大类20 多个品种,部分产品已销往国外。 4.4“ 神舟四号”飞船 “ 神舟四号”飞船是我国载人航天工程第三艘正样无人飞船,于2002 年12月30日凌晨在酒泉卫星发射中心发射升空,按照预定计划在太空 飞行了6天零18个小时,环绕地球108圈。飞船在轨运行期间,由北京 航天指挥控制中心统一调度分布在三大洋的四艘“ 远望号”测量船及各 有关地面测控站,对飞船进行了持续跟踪、测量与控制。 “ 神四”除没有载人外,技术状况与载人飞船完全一致,在飞行中解 决了前三次无人飞行试验中发现的有害气体超标等问题,完善了飞船的 航天员逃逸救生功能;试验了载人航天应用系统、航天员系统,飞船环境 控制与生命保障分系统等;还试验了在太空进行对地观测、材料科学、生 命科学及空间天文和空间环境控测等项目;进行了包括曾被广泛关注的 细胞“ 太空婚礼”———动物细胞和植物细胞两项空间细胞融合试验,为空 间制药和培育生物新品种探索新的方法;其他搭载物包括蔬菜、花卉种 子和树苗等,如专为西部开发和北京周边绿化而使用的杨树苗和红豆杉 苗。 2003年1月5日晚上,当“ 神四”飞船环绕地球运行107圈飞临南大 西洋海域上空时,在那里待命的“ 远望三号”航天测量船发现并向其发出 了返回命令。这时飞船随即建立返回姿态,返回舱与轨道舱分离,启动制 动发动机点火,开始从太空向地球表面返回,以8km/s的高速飞行,与大 气层剧烈摩擦,返回舱表面产生等离子层,形成电磁屏蔽,与地面暂时中 断了联系,飞船刚飞出“ 黑障区”,担负飞船回收任务的西安卫星测控中 心着陆场站及时发现目标。按照预定的程序,飞船平稳地在内蒙古自治 区中部飞船着陆场场区着陆,搜救人员对飞船返回舱进行了回收。返回 舱运回北京后,立即由科研人员对飞船及试验项目进行技术分析和科学 研究。轨道舱继续在轨运行并进行有关的空间科学和应用试验。 “ 神四”的成功发射和返回,表明我国载人航天工程技术日臻成熟, 为实现载人飞行奠定了坚实基础。 (责任编辑:白尚平) ─────────────── 第一作者简介:曹来发,男,1936年4月生,高级工程师,华北电力设 计院,北京市石景山区实验中学总务处转,100043. SatelliteNavigationSystem(Ⅺ) CAOLai-fa ABSTRACT:Sinceimplementingthemannedspaceengineeringin1992,ChinahascompletedtheR&Dfrom“ the DivineLandNo,1”to“ theDivineLandNo.2”airship.Thispaperemphaticallyintroducesthewholecourseofthe launching,flyingandreturningof“ theDivineLandNo,1”to“ theDivineLandNo.4”airships. KEYWORDS:mannedspaceengineering;mannedspaceship;spaceexperiment 全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)是美国从 20世纪 70 年代开始研制,历时 20年,耗资 200亿美元,于 1994年全面建成,具有 在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与 定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精 度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地 应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳 运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测 绘领域带来一场深刻的技术革命。 1 GPS发展历程 GPS实施计划共分 3个阶段:第一阶段为方案论证和初步设计阶 段。从1973年到1979年共发射了4颗试验卫星,研制了地面接收机及 建立地面跟踪网;第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984 年又陆续发射了7颗试验卫星,研制了各种用途接收机。实验表明,GPS 定位精度远远超过设计;第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4 日第一颗 GPS工作卫星发射成功,表明 GPS系统进入工程建设阶段。 1993年底使用的 GPS网即(21+3)GPS星座已经建成,今后将根据计划 更换失效的卫星。 2 GPS系统的组成 GPS系统由GPS卫星星座、地面监控系统、GPS信号接收机3大部 分组成。 文章编号:1005-6033(2005)22-0144-03 收稿日期:2005-08-12 全球定位系统的发展和应用 胡麦玲 (山西省测绘产品质量监督检验站,山西太原,030002) 摘 要:从全球定位系统(GPS)的发展历程,介绍了全球定位系统的组成、分类和在我 国的研究、应用情况。 关键词:全球定位系统;三维导航;技术革命 中图分类号:P228.4 文献标识码:A 144