什么是绳系卫星?
有一种新型人造卫星,名叫绳系卫星。顾名思义,它是一种用绳子系在其他航天器上的卫星。用一根长长的绳索,将卫星系在航天器上,一起绕地球飞行。
绳系卫星有许多特别的用途,如对离地面约100千米的地球上空进行充分的探测。因为在这个高度上,飞机飞不到,气球也很难达到,而卫星的下界一般也在150千米以上,探空火箭所探测空域和时间则非常有限。如果在其他航天器下拴一个卫星,拖着它在离地面约100千米的高度上绕地球运行,就可以收集那里的大气层数据,了解太阳活动如何通过高、中层大气影响地面的气候和天气变化的机理等。
如果绳系卫星的系绳用导电材料制造,它就是一种探测器,可以获得许多有关电离层磁场的信息数据。此外,系绳在运动中不断切割地球的磁力线,它就成了一台发电机,这样,就可以为绳系卫星和牵引它的航天器(特别是航天飞机和空间站)提供电力,为长期在太空中运行的航天器提供部分能源。
意大利首先研制出了绳系卫星,并于1992年和1996年两次在美国的航天飞机上进行了试验,取得了部分成功。随着科学家的努力,绳系卫星将会越造越好,成为未来一种大有用途的新型卫星。
奇怪得很,一颗人造卫星被绳索系留在航天飞机上方。为什么要这样做呢?原来是系留的卫星可以重复使用。
许多卫星在发射之后,完成预定任务就自我毁掉。虽然也有返回地面的,但毕竟是少数,而且是由特殊回收技术加以回收的。系留卫星就不同,它可以从近地轨道运行的航天飞机中向上或向下施放出100千米左右的距离。航天飞机飞行任务完成之后,系留卫星的有效载荷可以收回到飞机的轨道器里。系留卫星在研究地球大气方面具有独特的优点。
在150千米以下的空间,大气阻力会使航天器迅速地脱离轨道而坠毁,而系留卫星则可以从运行的航天飞机上向下(朝向地球)放到较低的高度,进行收集全球范围内这个高度的大气参数。系留卫星也可以从航天飞机上向上(远离地球1)施放,进行有关电动力学方面的研究。系留卫星还能对地球进行观测,用于地球资源勘测、地震监测、环境污染监测等。那根系留绳还能用作低频通信的长线天线。系留卫星既可反复使用,又有这么多用处,因此用绳索系留住卫星也就不足为怪了。
伟大的科学家富兰克林在雷雨交加时放风筝的故事已世人所皆知。他冒着生命危险为人类揭示了一条真理:雷电与摩擦起电有着共同的本质。如今,航天专家竟将”风筝“放到了300千米高的电离层,这就是1992年8月4日从”阿特兰蒂斯“号航天飞机上发射的绳系卫星——一颗用250米长的”绳“系着的特殊卫星。它的目的在于试验太空发电,它的奥妙就在系绳上。
系绳怎能发电原来它不是一根普通的系绳,而是外裹绝缘层、内芯为铜纤维制成的直径为2.5毫米的电缆。当它在轨道上运行时,就与地磁场组成了一台绝妙的发电机。由于系绳的运行速度高达8000米/秒,为任何发电机的转速所不及,因此每1000米的系绳就可产生200伏左右的电压。设计中的系绳长达20千米,可产生3.2千伏电压、3安培电流。遗憾的是由于施放时的故障,它只展开了250米,所以只获得40伏电压。尽管如此,这仍是一项青史留名的实验。
在一个航天器的上下各栓一个绳系卫星,让它们转动起来后,就可始终相互绕转,产生人工重力。这是因为下降的绳系卫星可将动量转移给上升的绳系卫星。这叫系缆。用系缆的方法可将低轨道航天器上的物资送到高轨道,甚至月球上。