伽利略卫星范文

时间:2023-10-15 22:03:22

伽利略卫星

伽利略卫星篇1

2003年10月30日,欧洲共同体15个成员国依次与中国签署了“中华人民共和国与欧洲共同体及其成员国关于民用全球卫星导航(伽利略计划)合作协议”―――这被专家称为中欧“伽利略计划”合作的政治协议。“伽利略计划”是中欧双方最大的科技合作项目,一直备受国内和国际社会的关注。“伽利略计划”的目的就是要到2008年建立一个覆盖全球的卫星无线导航系统―――伽利略系统。该系统将是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统,它由30颗中轨道卫星组成,可直接为用户提供误差不超过10米的全球定位服务。已开始实施的“伽利略计划”将打破美国的全球卫星定位系统GPS独霸天下的局面,竞争的格局将会给用户带来许多好处。

“伽利略计划”总共投资约33亿欧元,按照中国和欧盟15个国家以平等地位参与合作的原则,中方将首期支付500万欧元现金,至于建设阶段的其他费用,现金和实物方式都有,但总体不超过两亿欧元。中国参与“伽利略计划”所能做的事情,以及希望做的事,如果与欧盟方面的计划有出入,双方将本着实事求是的原则积极推进双方的合作。对于中国而言,尽可能多地争取承担“伽利略计划”的建设项目,将会大大受益。一方面部分资金会返回国内,更重要的是在做项目的过程中,可以使中国的航天技术得到进一步提升。由于“伽利略计划”早已正式启动,而中国是后期进入,所以争取伽利略系统的卫星的制造、发射等重要任务有相当大的难度,但是中国仍在努力。中国参加“伽利略计划”,关键还要有更多的人参与到项目中去。目前,中国的参与人员正在到位。“伽利略计划”联合执行体是承担此次计划的总负责机构,中方将有人参与这个机构的管理层,并享有20%的选举权;另外,中方的技术人员也将作为“伽利略计划”联合执行体的正式员工到布鲁塞尔工作;再有,“伽利略计划”将以公司化方式运作,中国方面正在筹备成立一家卫星导航公司。

加入“伽利略计划”,也会让普通的中国人受益。一旦伽利略系统在2008年成功应用,它的定位系统会更加精确,会更为广泛地运用在老百姓身上。例如,手表上就可以安装全球定位系统,它可以帮助迷失的老人找到回家的路,也可用于野外的搜索营救等等。

(节选自2004年2月23日《中国青年报》,有删改)

【练习】

1、下列对“伽利略计划”的理解,不正确的一项是( )

A、“伽利略计划”就是要建立世界上第一个完全向民用开放的全球性卫星定位系统,它由30颗轨道卫星组成,将于2008年投入商业运行。

B、“伽利略计划”以公司化方式运作,中国有关卫星导航公司将竭力争取拥有制造和发射导航卫星等权利。

C、“伽利略计划”的成功实施,将使全球性卫星定位系统增为4个。

D、“伽利略计划”一旦成功实现,全球老百姓将会获得较多的实惠。

2、下列对中国参加“伽利略计划”的解说,不正确的一项是( )

A、“伽利略计划”是中国与欧盟在高科技领域进行的最大的合作计划。

B、中国将为“伽利略计划”投入大量的人力、物力和财力,以尽可能获取更大的利益。

C、“伽利略计划”可以促使中国的航天技术得到进一步提升。

D、中国参加“伽利略计划”的具体建设项目将由欧盟直接决定。

3、下列卫星定位系统,不能用于军事目的是( )

A、GPS系统B、伽利略系统

C、GLONASS系统 D、北斗卫星导航定位系统

4、根据原文提供的信息,下列判断正确的一项是( )

A、卫星定位导航系统是体现人类智慧的重大航天科技成就,将为全人类的和平与发展创造更有利的条件。

B、伽利略系统通过卫星间接为用户提供更加精确的定位信息,让用户获得更大的实惠。

C、“伽利略计划”联合执行体是该计划的总负责机构,允许中方管理人员参与管理并享有被选举权。

D、伽利略系统将为人类在野外进行各种高难度搜索营救提供强有力的支援。

【参考答案】

1、C(“伽利略计划”中的卫星定位系统与美国的GPS系统为全球性卫星定位系统,而俄罗斯的GLONASS系统和中国的北斗卫星系统只属于区域性的定位系统。)

2、D(根据文章第三自然段“中国参与―――双方将本着实事求是的原则积极推进双方的合作”这句话,可以得知D项不符合要求)

3、B(文中第二自然段说:“该系统将是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统。”)

伽利略卫星篇2

卫星导航系统建立的初衷是为军方提供精确定位,主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标,给海中的军舰导航,为军用飞机提供位置和导航信息。

而现在卫星导航系统的应用已经十分广泛,精细农业、科学研究(野外生物学、气象学、地球科学)、环境监测、突发事件和灾害评估、安全保障、天体与建筑工程、自然资源分析的定位、航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理以及汽车导航与信息服务等领域的广泛应用。

到目前为止,美国拥有了完善的GPS全球定位系统;俄罗斯完成了格洛纳斯卫星导航系统;欧盟正在发展伽利略卫星导航系统;中国正在建设北斗二号卫星导航系统。

支撑美国高技术战争的GPS卫星导航系统

美国的GPS全球卫星定位系统,是目前世界上应用最广泛的导航定位系统,该系统从提出到组建完毕历时20年,耗资200多亿美元。自海湾战争美军首次使用GPS于实战以来,GPS已成为美军赢得近几场高技术局部战争的重要支持系统。

上世纪60年代初,美国研制成功潜射弹道导弹后,确定发射导弹的核潜艇位置,成为美军的一个重要技术难题,促使美国成为世界上最早研制和应用导航卫星的国家。目前,美国已发展了两代导航定位系统。

1964年,美国海军初步建成并交付使用的“子午仪”,是美国第一代天基导航定位系统。该系统是基于双频多普勒测速导航体制设计的,由于使用卫星数量较少,不能实时定位;运行轨道低,难以精密定轨;导航信号频率较低,难以修正电离层延迟误差等,无法满足动态军事用户实时、高精度的导航定位需求。为了更有效地满足全球范围精确导航定位的军事需要,1973年,美国国防部批准海陆空联合研制第二代导航定位系统,即能测时测距的“导航星全球定位系统”,简称“全球定位系统”(GPS),1994年3月,由24颗卫星组成的导航“星座”部署完毕,标志着GPS的正式建成。

GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星,其中6颗为技术试验卫星。24颗导航星分布在6个轨道平面内,每个近似圆形的轨道平面内各有4颗卫星均匀分布,可以保证在全球任何地点、任何瞬间至少有4颗卫星同时出现在用户视野中。

自GPS全部建成以后,它就昼夜不停地向地面发送导航定位信息,提供精确、连续的三维位置和速度、时间信息。通过GPS终端,使用户在地球表面的任何地方,仅需几秒钟到十几秒钟就能够确定自己的位置和精确时间,获得相关的导航信息。由于GPS采用广播的形式发送导航信息,地面用户直接接收信号,因而可向无限多的用户提供服务。

美国在GPS设计时提供两种服务。一种为标准定位服务,利用粗码(民码)定位,提供给民间及商业用户使用。目前GPS民码单点定位精度可以达到25米,测速精度0.1米/秒,授时精度200纳秒。另一种为精密定位服务,利用精码(军码)定位,提供给军方和得到特许的用户使用,定位精度可达10米。

在信息化时代,GPS已成为高技术战争的重要支持系统,它极大地提高了美军的指挥控制、多军兵种协同作战和快速反应能力,大幅度地提高了武器装备的打击精度和效能。

勉强为继的格洛纳斯卫星导航

从建设时间上,俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统要早于美国的GPS卫星导航系统,不过苏联的解体让格洛纳斯受到很大影响,正常运行卫星数量大减,甚至无法为俄罗斯本土提供全面导航服务,更不要说和GPS竞争。到了21世纪初,随着俄罗斯经济的好转,格洛纳斯也开始恢复元气,推出了格洛纳斯-M和更现代化的格洛纳斯-K卫星更新星座。

格洛纳斯系统使用24颗卫星实现全球定位服务,可提供高精度的三维空间和速度信息,也提供授时服务。按照设计,格洛纳斯星座卫星由中轨道的24颗卫星组成,包括21颗工作星和3颗备份星,分布于3个圆形轨道面上,轨道高度19100千米,倾角64.8°。和GPS系统不同,格洛纳斯系统使用频分多址(FDMA)的方式,每颗格洛纳斯卫星广播两种信号,L1和L2信号。具体地说,频率分别为L1=1602+0.5625*k(MHz)和L2=1246+0.4375*k(MHz),其中k为1~24为每颗卫星的频率编号,同一颗卫星满足L1/L2=9/7。格洛纳斯系统设计定位精度为在95%的概率条件下,水平向为100米,垂直向为150米。

从1990年起,俄罗斯就开始研制下一代改进型卫星,GLONASS-MⅠ,重约1480kg。这种新型卫星将进一步改进星上原子钟,提高频率稳定度和系统的精度,更为重要的是它的工作寿命可以达到5年以上,这对确保GLONASS空间星座维持21~24颗工作卫星发射信号至关重要。

1995年按计划对GLONASS-MⅠ进行了全面的地面测试,并计划在1996年第三季度进行卫星发射。

近期,俄罗斯正准备研制一种工作寿命可达7年的更大(其重约达2000kg)和功能更强的GLONASS-MⅡ型卫星。除了对卫星上子系统作重要改进外,还将增加卫星间数据通信和监视能力,因而可自主运行长达60天。MⅡ卫星还将发射第二个民用频率,以便消除电离层对民用定位精度的影响。

另外,GLONASS计划的管理者正在考虑把未来空间星座卫星总数增至27颗,即在原每个轨道面上均布8颗工作卫星外,各轨道面上再增加1颗在轨备用卫星。

命运多舛的欧盟伽利略计划

伽利略卫星导航系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统,有“欧洲版GPS”之称。

伽利略卫星导航系统的基本服务有导航、定位、授时;特殊服务有搜索与救援;扩展应用服务系统有在飞机导航和着陆系统中的应用、铁路安全运行调度、海上运输系统、陆地车队运输调度、精准农业。

2010年1月7日,欧盟委员会称,欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入运营。

伽利略卫星导航系统耗资30亿欧元。包括韩国、中国在内,日本、阿根廷、澳大利亚、俄罗斯等国也在参与该计划。当初的完成目标是2008年,但由于技术等问题,延长到了2011年,最新消息推迟到2014年。中国也曾向伽利略计划投资了2亿美元,但由于种种原因最后退出了该计划。

伽利略卫星导航系统是一种中高度圆轨道卫星定位方案,计划发射30颗卫星,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星。卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。

欧洲航天业过去一直专注于卫星制造和火箭发射,避免参与美俄卫星定位系统等项目的竞争。如今欧洲几乎全面出击,尤以在卫星导航领域的伽利略计划引人瞩目,其中有深刻的经济和政治考虑。法国前总统希拉克曾表示,没有伽利略计划,欧洲将不可避免地成为附庸。

伴随着欧洲一体化进程,经济利益成了欧洲希望发展卫星定位系统的首要动机。一项调查显示,发展“伽利略”卫星定位技术每年将带来90亿欧元的效益,出售各种航空和航海导航终端设备可在2008年至2020年间收入150亿欧元,这还不算各种太空探索、科学试验间接带来的效益以及可观的卫星研制和发射市场。

随着欧洲经济实力的壮大,欧盟的独立意识大大增强,政治上越来越用一个声音说话,安全上也力图减少对美国的依赖。独立探索太空以及与其他航天大国频繁合作,正是实现这一目标的重要组成部分。所以,欧洲全力推进自己的各种航天计划。

具体地说,欧洲发展伽利略卫星定位系统可以减少欧洲对美国军事和技术的依赖。从商业角度讲,要利用美国的GPS全球定位系统,就要购买美国的信号接收设备,欧洲的航天工业如空中客车公司必须完全依赖美国系统。有了欧洲自己的卫星定位系统后,欧洲航天业就可以发展自己的卫星定位用户,并出售设备。

自主创新的典范,中国北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS),是除美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯之后第三个成熟的卫星导航系统。

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务,其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。2011年4月10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)、欧洲“伽利略”(GALILEO)等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和八颗北斗导航卫星,将在系统组网和试验基础上,逐步扩展为全球卫星导航系统。

北斗导航试验系统(第一代系统)具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。2008年5月12日四川大地震发生后,北京武警指挥中心和四川武警部队运用“北斗”进行了上百次交流。

我国正在建设的北斗二号卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

北斗卫星导航系统对中国而言具有极其重要的战略意义。

从民用角度而言:北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国家和地区,它可以在服务区域内任何时间、任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度信息,并提供双向短报文通信和精密授时服务。北斗系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业,以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。

从军用角度而言:“北斗”卫星导航定位系统的军事功能与GPS类似,如:飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航;弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位,以缩短反应时间;人员搜救、水上排雷定位等。不过,因运作方式不同,“北斗”卫星导航定位系统有一些GPS没有的军事功能,其中最重要的就是部队的指挥管制。 由于“北斗”卫星导航定位系统的简短通信功能可进行“群呼”,如集团用户中心发出的各种指令经“北斗”指挥型用户机上传至“北斗”卫星接着转给地面控制中心,再经出站链路传至“北斗”卫星向目标用户转发,使得集团用户中心可对其下属用户进行指挥调度。另外,当用户提出申请或按预定间隔时间进行定位时,不仅用户知道自己的测定位置,而且其调度指挥的上层单位或其他有关单位也可得知用户所在位置。这项功能用在军事上,意味着可主动进行各级部队的定位,也就是说大陆各级部队一旦配备“北斗”卫星导航定位系统,除了可供自身定位导航外,高层指挥部也可随时通过“北斗”系统掌握部队位置,并传递相关命令,对任务的执行有相当大的助益。

国家要强大,必须依靠自主创新的技术能力

导航定位系统,不管军用还是民用,不管发展国家的经济还是维护国家安全,都具有越来越大作用。法国前总统希拉克对此曾经感慨说,如果没有自己卫星定位系统,欧洲将不可避免成为美国的附庸。

据军事专家金一南教授介绍:伊拉克战争期间,通过马六甲海峡驶入印度洋的中国远洋货轮就遭遇美国海军的停船检查,对我国船只进行GPS局部的屏蔽,使得货轮的GPS导航失效,被迫停船。由于GPS定位系统是美国的,只要它略加干扰,就能破坏正常的使用。

而中国北斗二号导航系统发展的强劲动力就是中国被从欧洲伽利略计划中挤出。

曾经有一段时间中国对伽利略系统给予非常大的希望,因为伽利略商业系统提供的数据,能够达到一米的精确度,而且欧洲方面也做了很多承诺。2003、2004年中国给伽利略系统注入两亿欧元,中国作为入股方、合资方在伽利略系统核心应用方面应该有发言权的。当时欧盟包括伽利略系统也非常顺畅接受中国的投资,在伽利略系统开发使用过程中,一些数据包括最后开发出来数据,都是能够提供给中国使用的。但是,随着时间推移,欧盟一些国家意向发生改变,想办法把中国从伽利略系统决策权、核心圈、核心使用全都挤出去。

这些事给我们的提示就是一个国家的安全,必须依赖自己的系统。涉及到国家安全核心的时候,自己所掌握的技术可能是更重要的方面,尤其是导航定位系统。将来它不管军用还是民用,不管是发展国家经济还是维护国家的安全,导航系统未来都具有越来越大的作用。

有美国媒体说,中国在实质性参与欧洲伽利略卫星导航系统受挫情况下,大力发展国产北斗卫星导航系统,并将拥有伽利略系统原定使用的发射频率,这将使伽利略计划受到沉重打击。

伽利略卫星篇3

“欧式思维”的本质是一种根深蒂固的自负与傲慢。它的危害性是不言而喻的,既拖累了欧洲人自己前进的步伐,也差不多摧毁了中欧之间一次可载入史册的重大合作项目“伽利略”计划。

今天,我们平心静气地回顾和总结这一场“婚变”,目的在于给发展中国家,尤其是有志于在世界舞台上有所作为的新兴国家,指出如何审慎平衡“合作”与“自主”二者的联系。在全球卫星导航系统一事上,中国和欧洲从最初的合作逐步走向竞争,最后形成对抗的局面,反映了中欧之间深层次的结构性矛盾和战略利益冲突,而冲突背后更揭示了欧洲一直以来对华所抱持的傲慢和排斥心态。这场不为国人熟知的争执其实由来已久,要厘清来龙去脉,还得从最初的中欧合作签约谈起。

【2003~2004:蜜月期】

“9•11”恐怖袭击改变了美国,而伊拉克战争则改变了欧洲。2003年的欧洲,处处弥漫着反美反战情绪,感受到了“单极世界”的潜在危险。时任法国总统希拉克主张建立“多极化世界”,得到时任德国总理施罗德的坚决支持。在这样的背景下,欧盟决定把中国纳入一年前启动的“伽利略”计划,中国成为该计划第一个非欧盟参与国。消息传开,震惊美国。

“伽利略”计划属于中高度圆轨道定位方案,由位于3个轨道平面上的30颗卫星组成,覆盖全球,是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统,定位精度达到1米级,远高于2003年美国GPS的定位能力。一位军事专家形象地比喻说,GPS系统只能找到街道,而“伽利略”可找到门。

一直以来,美国的全球卫星定位系统GPS在民用和军事导航领域独步天下,即便同时代有俄罗斯的“格洛纳斯”系统与之竞争,但“格洛纳斯”年久失修,早已淡出国际市场。欧盟发起的“伽利略”计划,被认为是结束美国独霸局面的最有力挑战。“伽利略”还故意选择了与美国GPS相近的频率,这有可能冲淡GPS的频道效果,令美国坐立不安。

而早在几年前,中国在区域卫星导航和定位系统上有了长足发展,到2003年已基本形成了覆盖全中国的“北斗一号”系统。

当时的“北斗”系统尚处于实验开发阶段,技术参数落后于GPS,也落后于2002年欧盟决定启动的“伽利略”系统。更重要的是,“北斗一号”只是区域性的,商用价值不高。

尽管“北斗一号”水平尚低,但已证明了中国具备研发更成熟的全球导航定位系统的实力。有过与美国等国家合作“大飞机”、“军用直升机”等“大项目”的经历,最后却弄得自己完全丧失原有的自主研发能力惨痛教训的中国人,面对欧洲的“盛情邀请”,还是准备走与欧洲合作之路,暂时搁置自己独立研发的计划,双方一拍即合。

对欧洲来说,把中国纳入其中,不仅使欧洲领导人赚足了政治资本,也使“伽利略”计划捉襟见肘的财政状况得到极大缓解,更给“伽利略”进入诱人的中国市场打下了基础。2004年中欧正式签署技术合作协议,中方承诺投入2.3亿欧元的资金,第一笔7000万欧元很快就打到欧洲人的账户上。

对中国而言,与欧盟合作既有战略利益也有实际的好处。有人评论,中欧在高端技术上的合作,实际上打破了美国主导的欧洲对华武器禁运。由于卫星导航在现代战争中扮演越来越重要的角色,美国甚至扬言,如感觉受到威胁,有权打下“伽利略”卫星。

2003年到2004年是中欧“伽利略”计划的蜜月期。欧洲人基本不理会美方要中欧“分手”的压力,中国也承诺投入巨资,中欧在国际政治经济舞台上相互支持,各取所需,共同反对美国的单边主义。

【2005~2007:内耗期】

然而,进入2005年,欧洲政治开始转向,“亲华”的德国总理施罗德黯然下台,亲美的默克尔任新总理。法国也进入了领导人交替的时代,希拉克的影响力逐渐下降,亲美的萨科齐于2007年开始担任法国总统。

欧洲迅速向美国靠拢。欧盟航天局与美国“修好”,“欧式思维”亦开始在欧盟内部形成离心力,欧盟为“伽利略”计划的财政和利益分配吵成一团,迟迟达不成共识。同时,“欧式思维”向外蔓延,欧盟开始排挤中国。欧洲媒体习惯宣传中国的“黑暗面”。欧洲选民并不了解,真正的中国是一个比他们想象中更加富有、开放、多姿多彩和充满活力的国家。

在这样的政治氛围下,欧洲人一方面把本应平等的中国伙伴“降格”为需要对欧洲“言听计从”的“小伙伴”,另一方面却对中国提出更高的物质要求。

眼看着投入巨额资金,却得不到与之相称的对待,甚至待遇还低于没有投入一分一厘的其他非欧盟国家(如印度等国),中国大为不满。中国不但进不入“伽利略”计划的决策机构,甚至在技术合作开发上也被欧盟航天局故意设置障碍,成了一条供欧盟耍弄的“肥鱼”,这样的尴尬结局令中方大为光火。

在此背景下,中国开始把注意力转移到早已沉寂数年的“北斗”系统上。2007年发射了第四颗“北斗一号”导航卫星,以替换退役的卫星,“北斗”系统又开始激活。到2007年底,中国成功发射了第一颗“中轨道”导航系统卫星,标志着“北斗”系统在技术和规划上的重大突破,也标志着中国向自主研发全球导航定位系统“北斗二号”方向迈开了大步。

本来中国诚心与欧盟合作,但事与愿违,欧盟骨子里并没有放弃轻视和压制中国的心态。于是,中国抽身离去,留下还在吵成一团的欧盟。

由于“内耗期”来得很快,给中国快速转身提供了可能。以往很多与美国、欧洲合作的大项目,周期长,最后又以失败告终。这样关系国家战略安全的“大项目合作”不但牺牲了中国的科研力量,致使大量科研人才外流,还浪费了中国自己并不宽裕的研发资金,教训深刻。

【2008~2009:逆转期】

欧盟还在内耗中没有完全脱开身,直到2008年4月27日,“伽利略”系统计划中的第二颗实验卫星才升空,此时距上次发射已有差不多4年时间,这样的进度,比最初的计划推迟了整整5年。

“北斗二号”的横空出世,不仅使“伽利略”准备与美国GPS一争高下的愿望大打折扣,也冲淡了“伽利略”未来的市场前景。“北斗二号”在技术上比“伽利略”更先进,定位精度甚至达到0.5米级,令欧洲人深感震撼。而之前“伽利略”计划的推出,反而刺激了美国和俄罗斯加快技术更新,新一代GPS和新一代“格洛纳斯”的定位精度等技术指标很快反超“伽利略”,令“伽利略”逐渐丧失了技术领先性。

屋漏偏逢连夜雨。随着金融危机的冲击,欧洲公共资金开支更加紧张,“伽利略”也面临“断炊”的危险,有政治家已经呼吁停止这个毫无意义的计划。

欧洲人囿于“欧式思维”,失去先机,令人遗憾。此时的欧洲人开始酸溜溜地说,中国“北斗二号”的技术“偷窃”自欧盟“伽利略”计划,这样的无聊之辞成为欧洲人自大自负的又一力证。出于战略的需要,中国并没有完全放弃与欧盟“伽利略”计划的合作,但这已经不能阻挡中国推出自主的全球导航系统的步伐。

中国已经按照国际电信联盟通用的程序,向该组织通报了准备使用的卫星发射频率。“不巧”的是,这一频率正好是欧洲“伽利略”系统准备用于“公共管理服务”的频率。频率是稀缺资源,占得先机的美国和俄罗斯分别拥有最好的使用频率,中国所看中的频率被认为是在此之后最可能选择的“次优”频率。中国和欧盟成了此频率的竞争者。国际通行的卫星发射频率所有权原则是“谁先用谁先得”,中国将在2009年发射3颗“北斗”二代卫星并正式启用该频率,到2010年共发射完10颗,而欧盟连预定的3颗实验卫星都没有射齐,注定要在这场竞赛中败下阵来。

一旦中国确立了频率所有权,“伽利略”系统必须在征得中国同意下才能使用该频率。欧洲人担心,“公共管理服务”发送的是加密信号,可用于军事和国家安全等目的,有可能被中方破解。而再一次换新频率,就得在技术上重新设计,又得花掉欧洲纳税人的钱。

中欧围绕“伽利略”的恩怨情仇生动地证明,欧洲各国只有摒弃“欧式思维”,才能团结成一个“声音”,也只有摒弃“欧式思维”,中欧才会真诚合作平等相待,才会给欧洲带来长远利益。欧盟如不放弃自负自大的心态,继续歧视和压制中国,最后受损失的不是中国,而是自己。

伽利略卫星篇4

随着经济的发展及卫星技术的进步,近年来卫星导航定位技术在全球获得越来越广泛的应用。专家指出,鉴于卫星导航定位系统不仅可以为交通运输、测绘、勘探、森林防火等民用领域服务,而且可以应用于军事方面,更是与国家安全息息相关,具有巨大的经济效益和社会效益,一些发达国家及具有经济实力和科技实力的发展中国家纷纷投入巨资建设自己独立的全球卫星导航系统(GNSS),发展本国GNSS产业。业内专家还认为,GNSS产业将是继通信产业、IT产业后信息化社会又一支柱产业,成为全球范围内一个全新的朝阳产业。

目前已经在轨运行、投入使用的卫星导航定位系统主要有美国GPS系统、俄罗斯格洛纳斯系统(GLONASS)和中国北斗卫星导航系统(NSS),即将投入使用的是欧盟和中国合作开发的伽利略卫星导航系统。此外,日本正致力于研制建造由3颗卫星组成的“准天顶卫星系统”(QZSS),该区域导航系统首颗卫星预计2009年发射。印度不仅正式加入了俄罗斯格洛纳斯系统和欧洲伽利略计划,2006年还宣布要研发一个印度区域卫星导航系统,在2011年之前使7颗卫星组成的星座就位。

美俄欧三大卫星导航系统概述

1、美国GPS系统

GPS系统是美国历时20年、耗资超过300亿美元建立的全球卫星导航系统。该系统由美国国防部从1973年开始实施,是世界上第一个全球卫星导航系统,在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。据悉,GPS系统在1991年的海湾战争中首次得到实战应用,在随后的科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起,该系统开始应用在民用方面,并对全世界免费开放。

现运行的GPS系统是一个全天侯、实时性的导航定位系统,其主体部分由分布在1.7万公里高空6个轨道上的24颗卫星和4颗备用卫星组成,这些卫星与地面支撑系统组成网络,用户的GPS接收机根据天线同时收到的4~8颗卫星的位置信息,应用差分定位原理,每隔1~3秒向用户播报一次其位置(经纬度)、速度、高度和时间信息,以供用户或用户的系统使用。但长期以来,美国为了垄断全球卫星导航市场,其GPS系统只对本国军方提供加密的精确定位信号(定位精度在3米以内),对包括其它国家在内的民间用户则提供加了干扰的低精度信号(定位精度在100米左右,即使滤掉干扰,其精度也只有10米左右),而且美国随时可以对免费GPS系统进行干扰。

为了应对其它卫星导航系统的竞争,有消息称,美国目前正在设计试验新的第二代GPS卫星改进系统,计划发射20颗卫星,使定位精度达到1毫米。

2、俄罗斯GLONASS系统

为打破美国的垄断,俄罗斯耗资30多亿美元建起了自己的全球卫星导航系统。据称,俄罗斯1993年开始建立格洛纳斯系统,至2006年12月底,GLONASS系统在轨运行的GLONASS全球导航卫星已达17颗。按照计划,至2007年底,覆盖俄罗斯全境所需要的18颗卫星将全部入轨就位,届时,GLONASS系统将开始为俄罗斯境内用户提供全部服务。而到2009年年底前,该系统服务范围将拓展到全球,其主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。

GLONASS系统标准配置为24颗卫星。分析家指出,俄罗斯GLONASS系统是由军方负责研制和控制的军民两用卫星导航定位系统,虽然其定位精度比美国GPS系统、欧洲伽利略系统略低,但其抗干扰能力却是最强的。

据俄罗斯媒体报道,为了联合对抗美国GPS系统,俄罗斯将与欧盟在民用全球卫星导航系统领域合作,未来消费者只需要用一个设备就可以接收来自格洛纳斯系统和欧洲伽利略系统两个系统的信号。合作将使欧盟广阔的市场对俄罗斯打开大门,同时俄罗斯可在民用卫星定位产品的研发上借力于欧盟。

3、欧洲伽利略系统

在海湾战争、阿富汗战争和伊拉克战争期间,欧洲使用GPS系统时曾受到美国的限制,定位精度下降。基于欧洲的安全和欧洲的利益,欧盟预计投资36亿欧元,于2003年启动了伽利略卫星导航定位系统计划。中国于2003年加入伽利略计划,计划投资2亿欧元,并将参加卫星研发、用户服务等全部过程。中国既是参与者,也是拥有者。

“伽利略”计划是一种中高度圆轨道卫星定位方案。按计划,伽利略卫星导航定位系统将在2007年底建成,2008年投入使用。该系统由30颗在高度为24126公里、位于3个倾角为56°的轨道平面内运行的卫星(其中27颗卫星为工作卫星,3颗卫星为备用卫星)和2个地面控制中心组成,未来将为欧盟成员国及中国等国家的公路、铁路、空中和海洋运输甚至徒步旅行者提供精度为1米的定位导航服务。

伽利略系统是欧洲自主、独立的全球第一个基于民用的及多模式卫星导航定位系统,它还能够和美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统实现多系统内的相互合作。全球的用户使用多制式的接收机,就可以采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。与美国GPS系统相比,伽利略系统具有多方面的优势。其一,可为地面用户提供3种类型的信号供选择,其中包括免费信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。其二,可以发送实时的高精度定位信息,这是现有的卫星导航系统所没有的。其三,能够保证在许多特殊情况下提供服务,如果失败也能在几秒钟内通知客户。其四,系统更先进,也更可靠,其最高定位精度比现在GPS系统高10倍,确定物体的误差范围在1米之内。

北斗卫星导航试验系统概况

为促进国民经济的发展,维护国家利益和国家安全,2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日,中国“长征3号甲”运载火箭先后在西昌卫星发射中心成功发射了3颗由中国空间技术研究院研制的北斗导航试验卫星,建立了具有中国自主知识产权的区域性卫星导航系统。其中北斗1号卫星(Beidou 1)及北斗2号卫星(Beidou 2)分别在140°E和80°E轨位上定点运行,北斗3号卫星(Beidou 3)作为备份星在110.5°E轨位上服役。

2002年,北斗卫星导航系统开始试运行,两年后全面对民用客户开放。几年来,北斗卫星导航试验系统工作稳定、状态良好,可在中国及周边地区的覆盖区域内任何时间、任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度信息,并提供双向短报文通信和精密授时等服务。目前,该系统已在测绘、电信、水利、气象、煤炭、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、农业、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用,在民政、旅游、体育等行业也发挥了一定的效应,甚至一些行业试点已经逐步发展到行业推广。

专家指出,北斗卫星导航试验系统的成功应用,不仅产生了显著的经济效益和社会效益,也为我国即将建立的北斗全球卫星导航系统打下了坚实的基础。

建设北斗全球卫星导航系统

在中国政府的《2006年中国的航天》白皮书中,明确提出分步建立满足国家建设需求的北斗卫星导航系统,初步形成北斗卫星导航系统应用产业的发展目标。国家发改委、国防科工委、国家科技部和信息产业部为此制定了相关政策。

中国政府有关部门负责人2006年宣布,在北斗卫星导航试验系统的基础上,我国开始建设拥有自主知识产权的全球卫星导航系统―――北斗卫星导航系统,这也是我国自主建立的第一代全球卫星导航系统。据介绍,正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度为0.2米/秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息。为此,在未来几年内,中国将陆续发射系列北斗导航卫星,并计划2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,同时进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。

据称,正在实施建设的北斗卫星导航系统,将主要用于国家经济建设,为我国的交通运输、气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其它特殊行业提供高效的导航定位服务。而该系统与美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统最大的不同,在于它不仅能使用户知道自己的所在位置,还可以告诉别人自己的位置在什么地方,特别适用于需要导航与移动数据通信场所,如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。

伽利略卫星篇5

――《两个铁球同时着地》

《两个铁球同时着地》是人教版小学语文四年级下册第七单元第25课的课文,这篇课文讲述了意大利科学家伽利略在年轻时代追求真理的过程中,敢于挑战权威,对人人信奉的哲学家亚里士多德的所谓真理产生了怀疑,经过反复试验求证后,在人们的辱骂与猜疑中走上比萨斜塔,用事实验证了真理。课文赞扬了伽利略不迷信权威的独立人格和执著追求真理的精神。

伽利略这位科学巨星还有哪些成就呢?下面,小阅就向小朋友们介绍一下!

伽利略出生于意大利比萨市一个没落贵族的家庭,1581年考入比萨大学,遵从父命学医。在大学里,伽利略深深地爱上了数学。1589年夏天,他受聘为比萨大学数学教授,当时只有25岁。

伽利略给学生们讲宇宙,并告诉他们,宇宙中没有任何东西是一成不变的,这与亚里士多德(古希腊哲学家、科学家,是亚历山大大帝的教师。马克思、恩格斯称他为古希腊哲学中“最博学的人”。)的学说正好相反。他还告诉学生,所有东西、所有原子、所有星球都在运动。

1609年,伽利略听说荷兰人发明了望远镜,他通过别人的一点描述,凭着自己独特的天赋,经过刻苦钻研和实验,成功地研制了世界上第一架放大倍数为33倍的天文望远镜。在这架天文望远镜的帮助下,伽利略探索了深邃神秘的天空,在一年之内他就做出了一系列重大的发现:

月球表面并不像亚里士多德所说的那样平滑,而是呈现不规则的凹凸起伏。银河也不是人们所说的银白的云彩,而是由千千万万颗暗淡的星星所组成的。木星旁边有四颗运转着的卫星;地球并不是各个天体旋转的唯一中心。太阳上面有黑子;土星周围有光环……所有这些结果,都有力地支持了哥白尼的太阳中心说:即地球和所有行星都围绕太阳运行。

1610年,伽利略出版了他的《星际使者》,向全世界宣布了他的上述发现。人们惊讶地说:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙。”

伽利略卫星篇6

1.伽利略肉眼“看到”木星卫星

1610年,意大利天文学家伽利略对外宣称他看到了木星的卫星。另一位天文学家弗朗西斯科•辛济则认为伽利略是自欺欺人,他指出,木星的这些卫星“用肉眼是看不到的,因此不会对地球造成任何影响”。伽利略虽然在与辛济的较量中胜出,但这一错误概念却让他深受其害。20年过后,在关于“潮汐理论”的论述中,他仍拒绝承认自己的错误,对那些指出潮汐其实是由月球引起的人冷嘲热讽。

2.电学先驱的“动物电”理论

一个世纪以后,同样是在意大利,现代电学先驱路易吉•伽伐尼也犯下了一个重大错误。当他将许多青蛙腿串起来,放在铁篱笆上时,青蛙腿开始抽搐。伽伐尼自以为理解了这一现象,提出了“动物电”的新理论,宣称生物组织可自己产生电流。一段时间以后,另一科学家亚历山德罗•沃尔塔指出,用铜钩勾住青蛙腿,可以将整个装置变成由化学能驱动的“电池”,这才是青蛙腿抽搐的原因。

3.针对黄热病的可怕试验

历史上,医学领域也曾出现过一系列重大失误,其中最为可怕的或许是美国一名医生斯塔宾斯•弗斯所犯下的错误。弗斯生活在19世纪初期的美国,由于黄热病发病率在冬天减少,他由此认为,这种疾病是发热和压力的产物,并不是传染病。为了证实这一点,他在自己身上进行了一系列令人作呕的试验,甚至直接对着患者的嘴,吞食令人恶心的黑色呕吐物。弗斯活了下来,但不是因为黄热病不是传染病,而是因为这种疾病是通过血液进行传播的。

4.开尔文不信X光存在

开尔文是英国著名物理学家、热力学的主要奠基人,他还曾任英国皇家学会会长。1896年,开尔文爵士宣布,有关“X光”的最新报告是如此的荒谬可笑,无疑是一个骗局。不过,在知道自己犯错以后,开尔文表现得比伽利略大度。同年晚些时候,在亲眼看到X光的证据后,他不再坚持原来的主张,甚至同意让人对自己的手做X光检查。

5.爱因斯坦被宇宙膨胀问题搞晕

1917年,在发表广义相对论前,爱因斯坦向许多天文学家请教过宇宙是否膨胀这个问题。爱因斯坦之所以要弄清这一点,是因为他的方程式描述了一个要么膨胀要么缩小的宇宙。天文学家们告诉爱因斯坦,宇宙其实很稳定,于是他对方程式做了改动,加了个“宇宙常数”,企图用来解释宇宙为何能稳定地存在。10年后,埃德温•哈勃发现宇宙确实在膨胀,爱因斯坦所做的修改根本没有必要。爱因斯坦曾表示,加入“宇宙常数”是他一生中犯下的“最大错误”。但此话说得未免太早了,因为近年来有关空间和时间性质的发现表明,也许的确需要一个宇宙常数,以便令理论与观测结果相匹配。

6.探测器因计量单位纰漏坠毁

1999年,美国宇航局“火星气候探测者”号发现,它距离火星比科学家预测的近了60英里左右。这不是因为时空关系出现了问题,而是因为在“火星气候探测者”号开发中,美国宇航局科学家在计算中采用的是公制单位,但提供导航软件的洛克希德-马丁公司采用的却是英制单位。结果,由于运行轨道总不稳定,耗资8000万英镑建造的“火星气候探测者”号最终撞向火星表面报销了。

7.惹出大麻烦的“巨病毒”

2003年,法国地中海大学的科学家宣布,他们发现了世界上最大的病毒―“巨病毒”(Mimivirus,原意为“酷似细菌的病毒”)。实验结果表明,巨病毒似乎不会感染人类。可是一年后,地中海大学实验室的一名技术人员却患上了巨病毒诱发的肺炎。随后的调查发现,虽然巨病毒是新发现的病毒,但人类对它并不陌生:10%的肺炎患者血液中都存在巨病毒抗体。

8.霍金的三次失败“赌局”

伽利略卫星篇7

在围绕着木星旋转的4颗卫星中,有一颗离它最近的、呈现美丽橙红色的天体,它的表面还间杂着很少的浅黄色、白色和黑色,这就是木卫一。木卫一的体积比月球稍大一点儿,半径为1815千米。它上面散布着活火山群,是我们太阳系中具有最热、最活跃火山群的一个星体,1979年,“旅行者1”号探测器在途经木星时,“窥视”了木卫一,拍下了它的玉照。从它获得的照片来看,木卫一上至少有8座活火山正在喷发:咝咝作响的火山口喷出高达400千米的热气流,里面夹杂着气体和尘埃,它们汹涌、喷吐、平息,再次汹涌,没有止境,其喷射速度高达1600千米/小时,此景象宏伟,气势磅礴,堪称太阳系中的一大奇观。但是,17年后,从1996年6月“伽利略”号木星探测器进入木星的轨道,再看木卫一时,却看到随着岁月的演进原来喷发的火山已经逐渐变得安静了,只有1座火山喷溢的灰尘层尚未退色,同时发现1座新的火山正在喷发。该火山源源不断地喷发蓝色火焰,喷射物腾空高达96千米。

2007年2月,“新视野”号探测器在飞往冥王星的途中,又造访了木卫一,它通过其随机携带的远程观测成像仪拍摄了一批高质量木星图像,其中包括木卫一的玉照。从照片上可以清楚地看到木卫一上最活跃的“特瓦什卡尔”火山和它羽状物中引人注目的纤细结构。同时也观察到木卫一上正在喷发的“普罗米修斯”火山和“莫修巴”火山。

瞄准航天器的子弹

天文学家们对这个蓝色的气流塔很感兴趣,他们在研究这个塔时,却发现正在飘落“雪花”的上方出现了意想不到的事情:在热气流的顶部,一些灰烬和尘埃应该旋转和落下……可并不是这样,它们抗拒着木卫一的拉力,不停地上升,而且不是缓慢地上升,是加速地上升,它们远离木卫一,进入太空。这时,正在经过的太空飞船必须小心,木卫一正在向你们瞄准。

在航天器飞行的历史中,的确记载了木卫一灰尘击中探测器的事件。1992年,绕太阳运行的“尤利西斯”号探测器曾在经过木星附近时,遭遇过木卫一这些逃逸火山灰的袭击。2004年初“尤利西斯”太空船再次访问木星,并且再次遇到灰尘的袭击。但是,对于发射“尤利西斯”号的科学家来说,这并不是一件坏事,而是得到了意外的惊喜。因为,他们原本希望“尤利西斯”号遇到彗星或小行星,能够得到它们遗留在太空中的漂流灰尘,没想到却获得木卫一的火山灰流。这群火山灰流相当细密,就像花园中水管喷山的水流一样,移动速度高达300千米/秒,仅次于太阳风的400千米/秒~700千米/秒。不过,因为火山灰颗粒都很小,只相当于普通香烟灰颗粒大小,虽然运动速度很快,并没有损伤到探测器。在1995年,当“伽利略”号木星探测器真正地进入木星轨道,也曾遭遇到火山灰流的袭击。

答案的获得

最初,对于“尤利西斯”探测器上灰尘来自何方,人们并不清楚。天文学家在寻找它的来源,并没有人怀疑是木卫一上火山捣的鬼。因为,当木卫一火山气流刮过的时候,“尤利西斯”探测器是在距离木卫-1亿千米的地方,按照推理来计算,这些火山灰根本不可能击中探测器。此外,从灰尘运动的速度来看,木卫一火山口喷发出微粒的速度是1千米/秒,最多只有2千米/秒,而不是300千米/秒,以这种速度灰尘也无法与探测器相遇。

这一切都令人感到困惑,研究人员考虑到几种可能性。一种可能性是这些灰尘来自于木星的暗光环,在那里有大量的灰尘,但是光环是如何制造出高速喷射物呢?另一种猜测是它来自于彗星“鞋匠―利维”9号,1992年这颗彗星离木星相当近,并被撕成两半,众所周知彗星可以产生灰尘流,但是它的速度达不到可以袭击“尤利西斯”探测器。

美国宇航局“伽利略”木星探测器最终揭开了这个谜团。像“尤利西斯”号太空飞船一样,在1995年当“伽利略”号接近木星的时候,它受到灰尘的袭击。与“尤利西斯”不同,“伽利略”不是一件途经木星的探测器,而是真正进入木星轨道的探测器。通过几年中收集到的数据,科学家们能够将火山活动和灰尘联系起来,他们发现木卫一的轨道运动改变了灰尘气流。

对于木卫一灰尘为什么能够产生很高的速度,科学家是这样解释的:木星不仅是一颗巨大的行星,而且是一个巨大的磁场,它旋转一圈需要9小时55分钟,旋转的磁场产生电场,木星周围的电场是强烈的。木卫一的灰尘就像你的计算机显示器上的灰尘一样是充满电荷的,这样木星的电力自然加速灰尘微粒的运动,使其速度达到300千米/秒是不成问题的。此外,2000年“卡西尼”号在飞往木星的航程中,也被这些火山灰击中。“卡西尼”号上的灰尘探测器比“尤利西斯”号上的更灵敏,它除获得火山灰尘的质量、速度、电荷、轨迹外,还可以测量其元素成分。“卡西尼”号发现这些灰尘中含有硫、硅、钠、钾等成分,均为火山物质中的成分。科学家笑称:现在不用到木卫一也可以研究它炽热的内部究竟是些什么东西厂。甚至,这些火山灰可能会逐渐漂流到地球附近,不过因火山灰粒子太小,不至于引起像英仙座流星雨或狮子座流星雨那样壮观的流星暴景观。

伽利略卫星篇8

光学望远镜的“装备赛”

折射望远镜统治了半个多世纪的天文观测,人们在这段时间里不断通过延长望远镜的焦距来消除影响观测效果的物像变形和物像上恼人的“花边”现象,望远镜因此被做得越来越长。1655年,荷兰科学家惠更斯把他的望远镜做成了接近40米长,望远镜的物镜被吊在一根高高的桅杆上,目镜则用一根绳子与物镜相连,这样做虽然提高了观测质量,但操作起来很不方便。

1668年,牛顿制作出了第一架反射望远镜。这时人们意识到,物镜的口径越大,收集到的光线就越多,分辨率也越高。于是,望远镜开始变得越来越“胖”,而不是越来越长了。到了18世纪末和19世纪中叶,大口径望远镜日益兴盛,其制作的代表人物是英国天文学家威廉・赫歇尔和罗斯伯爵。1789年,赫歇尔制作了一架口径为1.22米的大望远镜,他用这架反射望远镜发现了土卫一和土卫二。1845年,罗斯伯爵制作了一架当时最大的望远镜,这个庞然大物重3.6吨,口径1.84米,镜筒长达17米。罗斯伯爵用它发现了第一个旋涡状星云,还看到了“蟹状星云”内的纤维状结构。

然而望远镜的镜片越大,望远镜就越笨重,承载系统变得巨大无比且费用高昂,这个问题直到近现代电子计算机辅助观测技术和多镜片拼嵌技术的逐步应用才得到了巧妙的解决。人们使用多镜片组合方式,在镜片背面安装活动支撑系统,利用升降装置使镜片保持正确的形状,于是光学望远镜才真正进入到了巨镜时代,由此诞生了功勋卓著的凯克望远镜、昴星团望远镜、大双筒望远镜、大麦哲伦望远镜等世界顶级巨镜。地面望远镜的“装备赛”至此又进入到了一个全新的阶段。

红外目光下的星空世界

天体除了发出可见光之外,还发出多种人类的眼睛看不见的光,包括射电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等。现在,人类已经掌握了在各种“不可见”波段上全面观测宇宙的技术。1962年,美国天体物理学家莱曼・斯皮策主持设计了一个用紫外线观测宇宙的太空天文台,这就是1972年8月发射的“哥白尼”卫星,它携带的紫外线望远镜对宇宙进行了成功的观测。斯皮策提出并实践了将望远镜送入太空的设想,他被认为是20世纪最有影响力的科学家之一。

2003年8月25日,一架名为“空间红外望远镜设备”的太空望远镜被德尔塔2型火箭发射升空。12月8日,为了纪念斯皮策在太空望远镜方面的开创性贡献,美国宇航局将这架发射成功的红外太空望远镜命名为“斯皮策”。

“斯皮策”太空望远镜主镜口径0.85米,它的红外“眼睛”能透视遥远星系中被尘埃遮挡的中心地带。它发回的第一批图像包括一个距地球1200万光年的旋涡星系M81,它在红外波段上反映出来的丰富细节令科学家们大为惊讶。在一个远离地球30亿光年的星系中,“斯皮策”还发现了有机分子,它们是生命存在的基石。

在红外波段,恒星与行星的光谱特征明显不同,所以“斯皮策”可以相对容易地研究太阳系以外其他恒星周围的行星。2007年3月,“斯皮策”首次捕捉到来自两颗系外行星的“足够多的光”,从而帮助科学家确定了其中的一颗――HD189733b的大气中有水和甲烷。“斯皮策”还在对彗星和柯伊伯带天体的观测中大显身手。2005年,它观测了“深度撞击号”探测器释放的撞击器撞击“坦普尔一号”彗星后产生的喷出物,证明彗星是由行星系统形成之初的物质简单凝结而成的。2007年,它捕捉到“施瓦斯曼瓦茨曼三号”彗星在靠近太阳时因彗核的持续碎裂而留下的由碎屑和尘埃构成的轨迹,这是此前人类从未曾见过的现象,科学家们从中了解了彗星破碎的详细过程。

“斯皮策”主要工作在近红外和中红外波段上,波长范围为3~180微米,而另一架红外太空望远镜“赫歇尔”则是一架远红外太空望远镜,它于2009年5月发射升空,其主镜口径3.5米,大约相当于“斯皮策”口径的4倍,其强大的功能足以使它收集到来自宇宙深空中的由极寒冷和极遥远的天体发出的辐射。“赫歇尔”是红外天文学的新一代利器。

透过X射线看宇宙

在宇宙中,有些双星发射强烈的X射线,它们被称为X射线双星,这种双星多由一颗普通恒星和一颗致密星,如中子星和黑洞组成。由于致密星强大的引力,邻近普通恒星中的物质被致密星拉了出来并落入致密星,这个过程被称为“吸积”。“吸积”使物质达到极高的温度并产生X射线辐射,双星系统也因此成了X射线源。吸积活动也存在于大质量黑洞的周围,它使星系的核心部分变得极其明亮,人们可以通过观测这些“活动星系核”的X射线辐射来研究黑洞周围的气体活动。

星系或星系团之间充满着大量发射X射线的气体,科学家认为,星系团中存在着大量的暗物质,它们往往与高温气体共存,所以研究其中的X射线辐射对研究暗物质的性质具有重大意义。

超新星遗迹是宇宙中重要的X射线源,这些遗迹在下一代星球诞生的过程中被吸收而变成新的恒星和行星的一部分,其中的元素,如碳、氧、铁等是人们研究宇宙物质的重要内容,因此超新星遗迹也是天文学家们非常感兴趣的宇宙X射线源。

X射线是我们的肉眼看不见的一种电磁辐射,它在天文学领域的真正应用开始于20世纪60年代。到了1999年,天文学家们迎来了X射线天文学的辉煌时期,一架人类史上造价最高的太空巨镜――“钱德拉”X射线太空望远镜被“哥伦比亚”号航天飞机送上了轨道,它给现代天文学带来了全新的视野。

“钱德拉”包括四台套筒式掠射主镜,每台口径1.2米,它的升空使人们看到了此前未曾一见的宇宙X射线景观。科学家们曾用“钱德拉”观测到了船底座两个星系团碰撞融合的景象,发现了暗物质确实存在的证据。2004年5月,科学家宣布说,他们用“钱德拉”对远近不等的26个星系群作了X射线观测,然后用观测到的数据对宇宙中的暗能量问题进行了研究,结果发现,60亿年前,宇宙在重力的控制下其膨胀的速度是在逐渐减速的,但此后,神秘的暗能量接替重力控制了宇宙,宇宙又开始转入加速膨胀的状态。

在X射线和可见光之间还有紫外线波段,这个波段的望远镜研究的第一个对象是太阳,后发

展到研究早型星、白矮星和各种星际物质。自“哥白尼”卫星升空后,人类发射了涵盖各类紫外波段的望远镜,紫外天文学也是人类研究宇宙的重要途径。

捕捉伽马暴的巡天翘楚

在宇宙中,伽马射线会产生突然增强的现象,人们称之为伽马射线暴,简称为“伽马暴”。天文学家们平均每天都能够观测到一次来自天空中不同方向的伽马暴。它们在数秒种内产生的能量差不多等同于把太阳的全部质量都转变成能量。在短短的一瞬间里,这种爆炸所释放出的能量可以相当于太阳一年辐射能量的几百亿倍。它们是如何形成的?产生的源头在哪里呢?

现在,天文学家们对伽马暴的成因已有了一些初步的解释。一种情况是,当一颗超大质量恒星走向死亡时,它们中的一部分会成为超级新星,这是一种特殊的超新星,比一般的超新星威力更大。这时,由于重力的坍塌,灼热的能量便从星核处以光速冲出星体,爆炸波与星际间的气体、尘埃发生碰撞,于是,伽马暴就发生了。另一种情况是,当两颗中子星发生碰撞时,它们融合成黑洞,这个过程也会产生伽马暴。

当伽马暴发生时,剧烈的冲击和碰撞还会产生X光、可见光和无线电波,这些射线都能从地球上观测到,天文学家们称之为伽马暴的“余光”。

几十年来,人类发射了一系列天文卫星观测伽马暴,有些取得了很好的成绩。2004年11月,一颗名为“雨燕”的观测卫星搭乘德尔塔火箭升入太空。“雨燕”是非常先进和灵活的伽马暴观测卫星,它拥有一系列搭载的望远镜,包括爆发警示望远镜、X射线望远镜和紫外线光学望远镜,可从伽马射线、X射线、紫外线和光波四个方面研究伽马暴和它的余光。“雨燕”非常灵活,它首先利用爆发警示望远镜侦察伽马暴,然后利用X射线望远镜和紫外线光学望远镜收集伽马暴发生点附近的信息,最后通过这些信息找出伽马暴的位置。到目前为止,“雨燕”已经发现了数百次伽马暴现象。

迄今为止,“雨燕”捕捉到的最遥远的伽马暴位于大约130亿光年之外的地方,这让科学家们非常惊讶。我们知道,宇宙大爆炸发生在大约137亿年前,也就是说,当这个伽马暴发生时,宇宙仅仅形成了约7亿年。假若将这种伽马暴的光线予以分解,人们便可以得到反映在伽马暴中的各种元素的光谱,从而了解早期宇宙的大量信息。伽马暴在这方面为天文学家们研究早期的宇宙提供了重要的线索。

“大手笔”托举天文学的未来

面对宇宙,人类依然怀有许多疑问:宇宙大爆炸后的第一缕星光是如何出现的?早期的宇宙究竟是一种怎样的状态?在宇宙中,生命,尤其是智慧生命是否十分稀少?抑或地球人并非宇宙中的唯一?神秘的黑洞、类星体、暗物质和暗能量,它们在宇宙的形成和发展中起着怎样的作用?在人类所知甚少的太阳系遥远的边缘,传说中的柯伊伯带和奥尔特云是否果真存在?

要解开这些谜团,就需要更大更强的望远镜。正在建设中的“詹姆斯・韦伯”太空望远镜有望把人类的视线延伸到宇宙遥远的边缘,看到宇宙初期的状态,人类因此得以回望130多亿年前宇宙初开时的情景。正在筹建中的欧洲极大望远镜将使地面望远镜的口径达到42米。天文学家希望用未来的望远镜直接观察恒星周围的行星,从而在这些行星上寻找支持生命存在的化合物,包括水、甲烷和氧气等。

科学家还希望用未来的望远镜研究宇宙中的黑洞和类星体,从而揭示星系的产生和发展之谜。现在科学家知道,一个神秘的超大质量黑洞“半人马座A*”就隐藏在银河系的中心。在过去的近20年里,他们一直在追踪运行在这个神秘天体周围的恒星,他们发现那些恒星运行得非常快,这是黑洞存在的证据,因为黑洞的引力十分强大,所以附近的恒星必须快速运转,否则便有坠于黑洞的危险。

现在,一个庞大的射电望远镜阵列一“阿塔卡马大毫米及次毫米波阵列”正在建造之中,预计两年以后便可投入使用。科学家们相信,通过与地球上的其他望远镜相配合,这个由66个碟形天线组成的射电望远镜阵列将最终能够为“半人马座A*”成像,这将为破解星系的形成之谜提供很大的帮助。在未来,像这种依赖于望远镜的太空探测“大手笔”将把天文学带入一个全新的时代。

“中国视线”,举世期待

2001年,中国启动了一个名为“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”的大型光学望远镜项目,简称LAMOST,它是一个由大口径(4米)、大视场和4000根光纤组成的超大规模光谱观测系统。2008年10月,LAMOST正式落成。2010年4月17日,LAMOST被正式冠名为“郭守敬”望远镜,它是世界上最大的大视场望远镜,可观测1000万个天体,在光谱观测中独树一帜。LAMOST是中国望远镜制造史上的里程碑,它的建成为继续研制极大口径望远镜打下了坚实的基础。

2007年,中国另一个大型望远镜项目一口径达500米的球面射电望远镜(简称FAST)立项,它将安放在贵州黔南州平塘县的大洼地中。FAST由4600块三角型反射板拼接而成,其外形与锅式卫星天线相似,面积相当于30个足球场,预计2013年投入使用。FAST将主要用于探索宇宙边缘的信息,揭示宇宙早期演化的秘密,也可作为高灵敏度被动雷达对空间目标,包括卫星、空间碎片等进行监视和成像。

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