书城童书超级疯狂的机器(小眼睛大发现)
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第29章 中国发射的第一颗人造地球卫星

1970年4月24日,中国发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”,这一成功的发射将永远载入光辉的史册。我国是继苏联、俄国、法国和日本之后,第五个利用自制火箭发射卫星的国家,在国际范围内,我们的技术优势十分明显。根据资料记载,工程师在发射的卫星上播放了乐曲《东方红》,通过反馈回来的系统信息,所有的国人都能够在地球上听到这段美妙的音乐,所以这颗卫星被命名为“东方红一号”。

第一颗带动物上天的人造地球卫星

1957年11月3日,苏联成功地发射了第二颗人造地球卫星,这颗卫星比第一颗卫星重了5倍多。为了能够顺利地完成科学考察任务,卫星上甚至还携带了一只名叫莱卡依的小狗,小狗身上连接着测量血压、呼吸和脉搏的各种仪器,仪器通过无线电将各种生命体征传递给地球上的接受终端,这个幸运的小狗是第一个飞上太空的动物。

这颗人造地球卫星为了保证狗狗的生命和舒适程度,还安装了给小狗供应食物的自动供食设备、空气再生设备和粪便清理装备,小狗在卫星上生活得很惬意。不过遗憾的是:因为当时的卫星能够发射却无法回收,所以这只小狗按照预定计划存活了一个星期,完成了实验任务之后,科研人员就无法再继续喂养它了,只好利用自动供食系统在食物中投放毒药让狗狗“安乐死”。莱卡依成为人类太空飞行中的第一个牺牲者。

人类新的“眼睛”

雷达是一种利用电磁波对规定目标进行电子探测的电子设备,这种设备的基本工作原理,就是通过对目标物发射电磁波并将接收的回波进行技术分析,以获得目标物到电磁波发射点之间的距离、距离变化率以及目标物的方位、高度、性质等信息。雷达的发明是近现代人的功劳,现在雷达在军事、民事和商业上都得到了充分的利用。

雷达的工作原理

雷达的发明和一种叫做蝙蝠的哺乳动物有关。蝙蝠是一种夜行动物,它的身材十分娇小,视力非常弱,白天睡觉,夜间出来活动。蝙蝠在夜空中飞行却能够“看清”飞行轨道,并且能够准确地捕捉各种昆虫,这到底是怎么回事情呢?

蝙蝠的视力很差,听觉却十分的灵敏。蝙蝠靠发出一种超声波行路,这种超声波从蝙蝠身上发出,传递到目标物的身上再反射回蝙蝠身上,小小的蝙蝠便可以通过回波判断目标物的距离、大小和方位,从而进行飞翔和捕食。人类对雷达的发明最早起源于对蝙蝠的模仿,这在技术上叫做仿生学。

雷达的作用和蝙蝠的声波定位十分类似,它延长了人类的眼睛和耳朵,让人类在黑暗中也能畅通无阻地穿行,人类在雷达的帮助下成为了真正的“千里眼,顺风耳”。

雷达的信息载体是无线电波,这是一种电磁波。电磁波的传播速度和光速差别不大,不过频率、波长却不相同。电磁波一旦发出,就会在发射点和目标物之间形成一个时间差,在这个时间差内,电磁波的频率和波长都会有所改变,雷达系统通过这种时间差异进行判断,便可以感知到目标物的基本信息了。

但是,运用雷达传播、接收信息来判断目标的基本信息,说起来简单明了,实际上却不仅仅是发射和接收电磁波那么简单。要测定目标的距离、方位、大小和性质,实际上还需要复杂的数学运算。比如测量距离的时候,电磁波的速度和光速一样,根据发射波和回波脉冲之间的时间差,再换算成光速就能得出目标物与发射物之间的精确距离;目标方位测量的方法则是利用发射器天线的基本定位形成尖锐仰角,然后通过方位波束测量换算成仰角大小,再根据仰角和距离的关系推算出目标的方位和高度;对速度的测量则是根据无线电波发射点和目标物之间相互运动产生的频率多普勒效应的原理,根据二者相对运动的速度进行精确的计算,这种计算结果再与距离结合,就能够知道目标物与目标物之间距离的变化;同时根据目标物的速度以及目标物的形状、高度又可以判断目标物的表面属性。

雷达的具体应用

相比于其他探测设备来说,雷达的优势十分明显。雷达对环境的要求比较低,构造简单,大部分的雷达都可以做成能够随身携带的款式,无论白天还是黑夜,都可以对远距离目标进行探测,雷达受天气的影响很小,大雾、多云和下雨的天气对雷达的探测结果的影响微乎其微。而很多的探测设备对环境的要求十分的高,有的不能在雷雨天气进行作业,有的不能在颠簸的山地中使用,有的不能在黑夜下使用……还有的大型设备移动十分困难,保养和调试也需要专业的人员定期维护。

雷达最早被运用于军事,无论在战场还是在其他侦查活动中,雷达都能提供很多有效的军事信息。轰炸机上安装了雷达系统就能够精确计算出与轰炸目标的距离以及轰炸难度,确定运行的弹道轨迹,从而准确地命中轰炸目标物。雷达在第二次世界大战期间起到了非常大的作用。当时德国的潜艇部队设备十分先进,他们纵横四海给同盟国造成了巨大威胁。英国人对此很是有些担心,他们加速研究雷达技术,随后很多军舰上开始安装雷达设备,随时随地对德国潜艇进行追踪,从而能够及时地躲避潜艇的威胁,并且还能够根据潜艇的航道进行跟踪和推测,预设鱼雷等系统摧毁目标。可以说,雷达技术的广泛运用为同盟国打败法西斯的侵略作出了巨大贡献。

雷达在社会经济领域的运用也非常广泛。人们可以运用雷达系统进行气象监测、环境监测和资源探测,从而为保证正常的社会生产作出贡献。雷达发出的无线电波具有超强的穿透力,不仅能够将地表上的物体看得清清楚楚,而且能够将地下几千米深处的物质都看个明明白白。在这些人类肉眼看不到的区域中,雷达发挥着神秘的作用,所以雷达成为了人们寻找石油、黄金以及其他金属矿藏的好帮手。

雷达在科学研究中的地位更是不可或缺。很多的学科比如天体研究、大气电离层结构研究、大气物理研究、地球地质探测研究等多个方面都缺不了雷达的帮忙。在人类不能到达的区域比如极寒、高温、高压的地方,雷达也能大显身手,科学家们在危险地区进行地质考察时,也需要雷达做自己的左膀右臂。

雷达在现代遥感技术中起到了传感器的作用。地面探测系统中的雷达能够探测出地面的精确形状,并且在土壤质地分析、森林资源调查、洪水监测、海冰监测以及大陆板块移动监测方面都有巨大的应用潜力。雷达的出现,使人类能够了解到不可预知的世界的模样,看来雷达的作用真大啊!