书城科普读物神秘的太空世界丛书:人类的航天历程
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第16章 航天科技的发展与应用(3)

牧羊人发现的秘密

那是在20世纪60年代,我国新疆地区发生的一件事。有一天,一个牧羊人赶着一群羊在草地上放牧。不知不觉中,羊群跑得很散,于是牧羊人想把它们聚拢,可又没有带鞭子,他就想折一根树枝当鞭子。可在平坦的草原上没有树,他怎么也找不到树枝。他往周围寻找,终于发现在草丛中竖立有一根近两米高的光秃的小树,但没有叶子,好像是干枯了。牧羊人于是走了过去,要把它折断。可万万没想到,这棵“枯树”还挺结实,怎么也折不断。更有趣的是,你把它弯下来,一松手,它马上又弹起来,而且是螺旋状的,你一压它还能收缩,一放手它又弹出来了。这引起了牧羊人的好奇,他就想要看个究竟。当他沿着这棵“枯树”向下看,想找到它的根时,结果发现这棵“枯树”是从一块“大石头”上长出来的,这更奇怪了,他搬了一下,搬不动,再仔细一看,原来不是石头,只是外表和颜色像石头。

由于弄不清是什么东西,于是他把这件事报告了当地政府。政府派了专家仔细地进行了研究,最后终于真相大白,原来这是一个用来收集我国有关电子情报的情报收集器,它专门收集地面雷达的情报。把它拆开来后,发现里面有美国的标记,所以断定是美国人所为。

那棵“枯树”是情报收集器的天线,“石头”只是情报收集器的伪装,实际里面有接收机、存储器和发射机。情报收集器的接收机以固定的时间开机,并进行各种频率的扫描。当我们的雷达工作时,它就可以通过天线接收这些信息,然后作为情报储存起来。

当美国的卫星飞经我国的上空时,它再把情报通过“枯树”一样的天线发射上去。这样,美国人的卫星就会接收到这些情报。把情报经过分析处理,它们就可以知道我们的雷达发射频率、功率甚至它的位置。可以看出,这种接收情报的卫星就是一种电子侦察卫星。那么,美国人是怎样把这个“石头”放在我们的草原上呢?

原来,他们是通过飞机,在我们不注意的时候,关掉飞机的发动机,偷偷地滑翔到我国,然后把它空投下来。在这个装置上面有降落伞,所以不会摔坏,而且这种降落伞上涂了某种涂料,在它落地后不久,这种涂料会起化学反应把降落伞溶解了,最后,只剩下了这个情报收集器。

这些事件从另一方面讲,也说明了电子侦察卫星在收集情报方面的重要性。

长江后浪推前浪

自20世纪60年代初开始,电子侦察卫星不断发展,由于电子设备越来越先进,现在电子侦察卫星已向800千米以上高度发展。卫星的位置越高,地面覆盖就越广,如果发射到地球同步轨道,覆盖全球只需要3颗卫星,这便大大提高了监视的时效性。

电子侦察卫星的任务也从“专职”向“兼职”发展,以前的卫星只能执行一类任务,随着卫星处理能力的加强,现在的电子侦察卫星已把窃听电台通信和收集雷达信号集于一身。

现代电子侦察卫星还将加强生存能力,可以自我防御。据称,俄罗斯的电子侦察卫星不但具有反抗卫星武器袭击的能力,本身还能攻击其他的卫星,使它们失去工作能力。总之,电子侦察卫星正在向多功能、长寿命、侦察范围广泛等方向发展,随着它自身电子侦察设备的不断更新,它将与照相侦察卫星相结合,在未来的军事领域发挥越来越大的作用。

太空烽火台——导弹预警卫星

烽火台是中国古代边关报警用的一种装置,它可以用来向远处传递消息、军情。导弹预警卫星就类似于烽火台的功能,它能在太空及时发现敌方发射导弹的情况,提前做好拦截和防御准备,所以说它是太空烽火台。

“爱国者”的“贤内助”

1991年1月18日凌晨0时30分,伊拉克首次发射了两枚“飞毛腿”导弹袭击以色列,给以色列军民带来极大的威胁。

此后,伊拉克的气焰更嚣张了,又向沙特发射了两枚“飞毛腿”导弹,其中一枚击中了多国部队的一个空军基地,可另一枚的“运气”就没这么好了,它怎么也没想到自己的行踪已经暴露。当它正拖着长长的尾焰在空中飞行时,突然一道弧光划破夜空,伴随着一声尖锐的啸叫,紧接着空中传来一声巨响,并出现了一团巨大的火球。

原来,这是美军首次用“爱国者”导弹成功地拦截“飞毛腿”导弹,从此拉开了导弹战的序幕。在海湾战争中,“爱国者”导弹的拦截成功率达到80%,被誉为“飞毛腿”的“克星”,但从战后的统计数字来看,“爱国者”的实际拦截成功率只有9%,并不像战争中吹嘘的那样,但不管怎么说,“爱国者”毕竟开创了“导弹战”的先河。

那么,“爱国者”导弹又怎么知道“飞毛腿”导弹的位置,从而对它迎头痛击呢?原来它的背后还有一位幕后英雄,这就是导弹预警卫星,如果没有它提供的预警信号和预警时间,那么拦截任何导弹的计划都只能成为泡影。

是谁出卖了“飞毛腿”

“飞毛腿”导弹的发射大多是在夜间,神不知鬼不觉。那么导弹预警卫星又是如何做到先知先觉的呢?究竟是谁出卖了“飞毛腿”的行踪呢?

原来,“飞毛腿”导弹飞行时与火箭差不多,尾部会喷出炽热的长长尾焰,就像一条大尾巴。尾焰的温度非常高,可以达到3000摄氏度以上,这会产生强烈的红外辐射。另外,尾焰的亮度也很高,尤其是导弹飞出大气层后,因为大气压力降低,尾焰迅速膨胀,成为一条明亮的光带。尾焰的红外辐射和亮度便给了导弹预警卫星可乘之机,卫星上装有红外线探测器和电视摄像机,它们分别可以感受红外线辐射和发现亮点。

预警卫星能在十几秒内探测到导弹发射的尾焰,然后把信号迅速传递到地面,而“飞毛腿”导弹全程飞行时间约为7分钟,有了预警卫星快速提供的信息,“爱国者”导弹就能赢得宝贵的4~5分钟的防御时间,使它能及时地上天进行拦截。

真相终于大白了,“飞毛腿”要怪只能怪它自己了。

怎说发生核爆炸

世界各国在发展自己的核武器时,都尽量不让外界所知,以防止别国得到自己核武器的发展动向、破坏能力等情报。

但是,核爆炸发生时会产生大量的X射线、γ射线和中子射线,而导弹预警卫星就装有探测这些射线的仪器,所以它还“兼职”做做探测核爆炸的工作。实际上,很多卫星都是一星多能、一星多用的。

预警卫星的代表

有代表性的预警卫星就是美国的代号为647的早期预警卫星,在卫星上装有一个巨大的红外线望远镜探测器,探测器的镜头始终对准敌方的地区,而且镜头内的探测器可以以一定的速度不停地转动,我们称它为扫描。每隔10秒钟探测器扫描一次,这可以扩大它的监视范围。同时卫星上还装有高分辨率的电视摄像机,在没有情况的时候,每隔30秒钟向地面发送一次图像,而一旦发现情况,比如敌方的导弹发射时,摄像机就会自动连续地向地面发送图像,而且卫星上还有目标识别系统,可以识别云层,甚至识别是真目标还是假目标。

美国人在1970~1982年,共发射了13颗预警卫星,一般由2~3颗卫星组成一个预警网。

太空海盗——海洋监视卫星

由于海洋占全球总面积的3/4,所以海洋自古以来就是兵家必争之地,具有十分重要的战略地位。世界各国都十分重视海洋这个战略要地。在浩瀚的大海上,游弋着各种现代化的船、潜艇、航空母舰等。这些都是来自海上的威胁,为了对付它们,同时提高己方舰队及潜艇的远洋作战能力,海洋监视卫星就应运而生了。

“谢菲尔德”号的悲剧

1982年3月,在马岛地区爆发了英国和阿根廷之间的战争。

战争是由马岛的归属问题引起的,阿根廷先声夺人,出兵占领了该岛,这使英国非常不满,于是派出特混舰队前往马岛,其中就有“谢菲尔德”号。

虽然特混舰队于5月20日在马岛登陆后,仅用8天便控制了全岛,但“谢菲尔德”号却没能逃脱它的厄运。

当时前苏联为了与美国较劲,在美国利用卫星向英国提供大量军事情报的同时,把英国“谢菲尔德”号驱逐舰的详细位置一股脑儿地透露给了阿根廷,使阿根廷空军轻松地就找到了毫无防备的“谢菲尔德”号,仅以一枚“飞鱼”导弹就将它击沉。

“谢菲尔德”号就这样被前苏联的情报送上了不归路。而前苏联得到的情报只是海洋监视卫星的一次“例行公事”。

“哼哈”二将本领高

海洋监视卫星有一种是雷达型的,它通过卫星上的雷达不停地发射雷达波,接收经目标反射后返回的雷达波信号,以确定目标的位置及外形。海洋监视卫星一般以两颗星为一组,成对地在同一轨道上运行,由于两颗星同时工作,能消除或减少杂波的干扰,所以便于探测小目标。

另一种海洋监视卫星是电子侦察型的,它与电子侦察卫星原理一样,由多颗卫星同时工作来接收舰载雷达发出的信号,以测定水面舰只的位置。如我们前面提到的“白云”海洋监视卫星,它就是由1颗主卫星和3颗子卫星组成,多颗卫星同时测定目标方位,子卫星可以把数据传到主卫星,由主卫星计算敌舰位置和速度,然后发回地面。

太空领航员——导航卫星

卫星在军事上应用的另一种用途就是作为导航卫星。卫星作为导航的手段,改变了传统的导航状态,以往的导航设备都是在陆地上,作用距离近,对那些长期在海上游弋的军舰、潜艇已经满足不了要求,而且容易受到地面的干扰,所以远远不能满足现代远洋任务的需要。

导航卫星的优点

导航卫星作为新的导航手段,它具有传统导航所没有的优点。它一般发射到极地轨道上,也就是通过南北极的卫星轨道上,而且由几颗甚至几十颗距离相间的卫星组成卫星网,这样就可以开展更大范围和更为精确的导航。

导航卫星就像一个宇宙信标机,一位太空的领航员,所以也称为宇宙信标导航。在导航卫星上除了装有保证卫星正常工作的系统外,它的专用系统是高精度的信标机。

通过信标机,导航卫星可以向地球发射高精度的无线电信号。在海上航行的舰艇、潜艇上都装有信号接收设备和自动处理设备,不管在多远的距离和任何位置,都可以接收到这种信号,在对信号处理后,根据卫星的精确位置,它们随时可以确定自己的地理位置。

导航卫星不但可以为舰艇导航,而且可以为陆地上的移动设备导航,比如为飞速前进的飞机、战车、坦克、汽车进行导航。

另外,导航卫星除了精度高,不易受到攻击,还可以全天候工作。所谓全天候是指24小时、各种环境条件下都可以工作。

幸运的美军飞行员

1999年3月28日,北约向南联盟发起了第四轮空袭。凌晨时分,美军F-117A隐形战斗机编队从北约的一个空军基地起飞,1小时后便到达了南斯拉夫首都贝尔格莱德的上空,准备按计划进行空中打击。

此时,南联盟防空部队也发现了这些F-117A战机。在地面防空雷达的协助下,一枚“萨姆-6”导弹腾空而起,以830米/秒的速度朝其中一架F-117A呼啸而去。

这架F-117A时运不济,被防空导弹迎了个正着,顿时失去了控制,向地面急剧下降,机上的美军飞行员竭力操纵飞机,试图向波黑方向逃窜,但已回天无力。

飞行员只得按下弹射座椅按钮,弃机而逃。在夜幕的掩护下,降落伞带着飞行员降落在距飞机坠毁处约15千米的地方。

南联盟人民军防空部队发现这架F-117A飞机坠落后,立即派出部队前去搜寻飞机残骸和飞行员。天亮后,人们发现了飞机残骸,可是周围却没有飞行员的影子。

飞机坠毁两天后,美军方派出直升机潜入南斯拉夫境内,居然找到了这个飞行员,并带他安全返回美军在波黑的驻地。美国救援部队是怎么找到这个飞行员的?难道他们有特异功能吗?是的,的确有特异功能,不过不是他们,而是另一个“家伙”。

出类拔萃的导航星

这个“家伙”就是世界上最先进的导航卫星系统,美国的导航星全球定位系统,简称为GPS全球卫星定位系统。

该系统由18颗均匀分布在3个轨道面上的卫星组成,它们的轨道高度约为20000千米,运行周期为12小时,定位的精确度在1米以内,这种卫星的抗干扰能力很强,可以同时满足陆海空三军的导航定位需要。

导航星有很多的功能,它可以为车辆、人员以及航空、航天、航海领域的飞机、卫星、船只等进行导航和定位。

导航星的用户数量几乎是无限的,通过使用卫星导航接收机就可以直接同导航星联系,达到以前所未有的精确定位。

前面所说的那个美军飞行员,就是在发出无线电呼救信号后,由导航星全球定位系统查明他所在的位置,美救援部队才得以把他顺利救回。

导航星是通过“时间测速”来工作的,每颗导航星都装有一个原子钟,它的误差为每30万年1秒,如果用户也持有与卫星走时相同的时钟,那么在已知卫星信号发射时间的情况下,就能算出信号从卫星到用户的传播时间,乘以卫星信号的传播速度,就是用户到卫星的距离。如果能同时收到3颗卫星的距离,再根据卫星发射信号时的位置,就能算出用户所在的位置。

太空杀手——反卫星卫星

我们都知道自相矛盾的故事,这个故事告诉我们,世界上的任何事物都具有相对立的一面。对于卫星也是这样,既然有人研制出了各种可以进行军事行动的卫星,那么就一定有人去研究另一种卫星,去克制它们,因此反卫星卫星就出现了。当然,反卫星卫星也是军用卫星的一种。