太空的争夺与利用

五、太空的争夺与利用

人类20世纪最伟大的成就是进入太空，人类的活动范围，从地面到海洋到空间都在迅速扩大，目前已扩展到太空了。人类总是想征服这个无限空间，因为人们知道对太空的探测在军事上和经济上都具有很重大的意义。

（一）争夺太空优势以获得制“天”权

人们都知道太空是国家安全的保障，现代战争不仅是海、陆、空，而且还要加上“天”战战场。“太空战”也就是星球大战，首先是要争夺太空优势，以获得制“天”权。人类实质上积极对空间的探测活动是从第一次世界大战后以及第二次世界大战期间，为了军事利益而开展的。第一次世界大战德国战败，陆军装备受到严格限制，为寻找不受和约条款限制的新武器系统，德国秘密研制火箭技术。第二次世界大战末期德国人用V2导弹把英国打得一塌糊涂。战后各大国由于看到V2导弹的威力，相继研制各种用途和射程的导弹。

1957年8月21日，前苏联成功发射“胜利者”洲际导弹。火箭推进技术的进一步发展，使前苏联在同年10月4日用运载火箭携带着世界上第一颗人造地球卫星在拜科努尔航天发射场发射成功（如图4-16、图4-17）。以后特别是20世纪60年代，开始出现一个疯狂的军备时代。为了争夺太空，美国和前苏联在15年间先后发射数百颗用于各种目的的卫星。

图4-16　人类成功进入太空

图4-17　卫星结构示意图

从科索沃战争到伊拉克战争，已大量使用了军事卫星。未来战争的领域将伸展到太空，各种太空武器如寄生星、天雷星、激光攻击卫星等会不断出现，反太空武器如拦截卫星、星截激光器等也将应运而生。

1960年11月，中国在西北导弹试验基地成功发射第一发“1059”近程导弹（如图4-18）。1966年10月27日成功发射带核弹头的“东风2号甲”导弹，在预定距离精确地命中目标。从此，中国有了自己的实用型导弹核武器。中国自1970年4月24日成功研制并发射第一颗人造卫星“东方红1号”，到1980年5月18日中国的洲际导弹命中预定目标。这对中国的国防、政治、外交等都具有极其重要的意义。“东方红1号”之后，中国“东方红号”人造卫星系列至今共发射了10颗，为通信、广播、水利、交通、教育等部门提供了各种服务。继“东方红1号”之后，中国发射了一系列“实践号”科学卫星，“实践号”科学探测与技术试验卫星系列包括6颗卫星。同时又发射了一系列“风云号”气象卫星，在中国天气预报和气象研究方面发挥了重要作用。2000年10月和12月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。“北斗”导航系统是全天候提供卫星导航信息的区域性导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。中国还发射了17颗返回式遥感卫星，除一颗外其余均回收成功。为使卫星安全返回地面，中国科学家攻克了变轨、防热、减速和回收等技术难关，基本形成了返回式卫星公用平台（如图4-19、图4-20）。

至今中国已发射51颗各类人造卫星，初步形成了遥感、通信、广播、气象、科学探测与技术实验、地球资源和导航定位6大卫星系列。中国依靠自力更生研制设计并成为世界上第三个掌握卫星回收技术、第四个发射一箭三星、第五个发射同步卫星的国家，并且已承揽外国卫星发射任务。可以说取得了骄人的成就。

图4-18　划破晴空的导弹发射试验

图4-19　轨道太阳观测台

图4-20　试验卫星

想知道在太空中这么多卫星，它们有哪些种类？各起什么作用？如何起到这些非凡作用的科学道理吗？

太空中像眼睛一样监测地球的卫星大致可分为如下几类。

1.军事卫星：分为军用卫星通信、电子侦察卫星、导航卫星、照相侦察卫星（装有红外遥感探测和远摄镜头电视扫描）、军用气象监测卫星、预警卫星（跟踪导弹发射）等。在军事上，卫星是“千里眼和顺风耳”，卫星通信专门负责通风报信，传递情报；侦察卫星和导航卫星负责探测敌方情报（指挥中心、雷达、导弹发射阵地的精确位置），为自己的武器系统确定精确位置（如图4-21）。

图4-21　卫星测控示意图

2.气象卫星：在太空中漫游的太空气象站能获取各种云图及气象资料，可探测记录宇宙射线、X射线、磁场强度，探测对航天有影响的电子、质子、重离子以及与太阳活动高峰期有关的测量数据。同时，可预报太阳的日冕喷射产生的高速电子流及“太阳物质”流、太阳磁场等，使之避免或减少对人造卫星造成永久性破坏、对地球上的电力设备及通信造成中断或破坏，减少空难等。

中国气象专家从气象遥感图发现，北从内蒙古呼和浩特到额济纳旗，南从陕西延川到甘肃张掖，在这一广大干旱地区，有多处丰富的浅层地下水、断层水及一些隐伏的湖泊。科学推断为这些地区开发地下水提供了重要参考，实践也证明了这一点，对西部大开发意义重大。

气象卫星为什么能透视地下水？气象卫星的热红外遥感技术可以迅速获取大面积的地面温度信息，依据地面温度与地质构造间的联系，可以显示出浅层地下水的分布。极轨气象卫星的热红外通道，可接收来自地面的热辐射，推测出地面的温度。

利用极轨气象卫星数据，对凌汛发生、发展过程进行动态监测，及时向防汛领导部门提供卫星监测图像和数据，为战胜凌汛作出贡献。

3.科学研究卫星：资源卫星收集的资料广泛应用于农作物生长、森林防火监测、监测生态环境、矿产分布普查、水利、能源、测绘等方面。海洋资源卫星从太空中对海洋进行探测，大大促进海洋资源的开发和利用。导航卫星将天文导航定位和地面无线电导航定位的优点相结合，成为太空的无线电导航台。可在任何时间、任何地点为地球上的系统确定其所在的地理位置（经纬度和海拔高度），对公路交通、铁路运输及航运有着极大的作用（如图4-22）。

图4-22　科研卫星

4.商用卫星通信：1965年美国发射第一颗国际商用卫星“晨鸟”号，到1983年15年间全世界共发射166颗商用卫星。近20年发了两千多颗。商用卫星是利用地球同步卫星来实现的，这种卫星在地球上看，它似乎是不动地悬在我们的上空。中央人民广播电台、中央电视台30多路对外广播节目就是由它们转发到世界各地的。

卫星已应用到与我们生活息息相关的各个领域。21世纪人们依赖卫星的程度，正如19世纪、20世纪人们依赖石油和电一样，人造地球卫星已与人类生存紧密相关了（如图4-23、图4-24）。

图4-23　“实践1号”科学试验卫星

图4-24　“东方红1号”卫星

接下来让我们进一步说明军用卫星的作用吧！

军用卫星按用途可分为侦察卫星、军用气象卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、军用通信卫星和截击卫星。战时民用卫星也兼有军事用途。军用卫星占世界卫星发射总数的2/3。军用卫星是军事现代化（例如现代化作战指挥系统和战略武器系统）的重要组成部分，它广泛应用于航天监控、支援、攻防和勤务保障等方面。

（1）军用卫星通信：通信联络在现代化战争中有“举足轻重”的作用，要求迅速、准确、保密和全天候不间断。军事上用卫星通信有如下优点（能满足上述要求）：对地面有很大的覆盖面积，设立几个移动地面站就可实现多点间移动通信（即多地址通信）。卫星通信传输容量大和带宽容量大，容易实现传送多路电话、数据、图像及各类电视信号等，同时可在舰艇、飞机等移动物体上实现全球通信。卫星通信保密好，而且不容易受电磁辐射干扰。卫星通信在海湾战争、伊拉克战争期间发挥了重要作用，从战场至美国本土的95％的信息是经卫星传输的。美军用2颗第二代卫星（每颗能实现1300路的双向通信）、4颗第三代通信（是3900路的通信）以及天网卫星、舰队卫星通信系统等，机动快速建立通信线路，使海陆空三军联络畅通，从而使五角大楼能迅速、准确地了解战况和势态，为战场指挥自动化提供了重要保障（如图4-25）。

图4-25　卫星通信示意图

（2）军用气象卫星：它是监测地球的锐利“眼睛”，气象对军事行动无疑是十分重要的，有了气象和侦察的情报才能迅速做出是否执行各种任务的决定。早期使用风筝，后来用带无线电发射器探测气球，可测得很多的气象数据甚至精确的图像，最近的三四十年人们用气象雷达和人造卫星对大气层进行研究，使气象预测产生飞跃的变化。这些首先是在军事需要的推动下迅速发展起来的。1960年4月1日美国发射第一颗试验气象卫星“泰罗斯”，它使用电视、照相机和红外辐射仪观测，只能提供云图和反射太阳辐射等资料。“泰罗斯”运行78天，发回2.3万张照片，“泰罗斯”经过改进后又发射了9颗。以后美国和欧洲联合发射了许多功能日益完善的气象卫星。俄罗斯发射了“宇宙卫星”和“流星”气象卫星。1988年9月7日中国发射了第一颗气象卫星“风云1号”。“风云1号”的后续星„„“风云3号”、“风云2号”的后续星„„“风云4号”已进入轨道运行。气象卫星大部分是用极轨卫星和地球同步卫星，这样每隔8小时就可以获得一次全球气象资料。

除了云图以外，今天的气象卫星还可以测量温度（包括陆地、海洋和云层顶端）、风速以及臭氧、二氧化碳等气体的分布浓度图像资料，经巨型计算机处理可做出非常准确、细致的分地区气象预报，分析太阳活动对无线电通信是否有影响等。气象卫星最初是用于军事目的，在和平年代逐渐转向民用，成为重要的社会资源。

（3）军事侦察卫星：包括照相侦察卫星（如图4-26）、电子侦察卫星、导弹预警卫星、监视舰船活动的海洋监测卫星、军用测地卫星等。

图4-26　侦察卫星拍摄的照片

侦察就是为获取有用的军事情报，在卫星上安装光电遥感器对进行地面扫描就可得到各种性质的“照片”，有可见光的照片、红外光的照片、热辐射以及电磁辐射的照片。安装各频段的无线电“搜索侦破接收机”可以获得时效性很强的军事情报。用卫星侦察再加电子信息的高科技处理，这样的侦察方法具有侦察面积大、速度快、范围广、可连续记录或定期监视、记录某地区的各种军事情报的特点（如图4-27）。即时发回地面接收站，经图像或信息处理后供军事首脑使用。它不受国界和地理条件以及时间限制，因此能获得其他手段难以获得的重要情报，在和平时期它所获得的资料对政治、经济、外交、科学研究、农业、监测自然灾害等方面均有重要作用。

图4-27　对地面进行情报摄影图

卫星安装各种光电遥感器，对地面情报摄影有利于多兵种、大纵深、远距离、快速机动作战，是“海陆空”一体化作战的需要。一般照相侦察卫星先用大视角低分辨率扫描进行普查，发现可疑目标再转入用小视角高分辨率扫描作详细侦察。用于不同目的，有的装有可见光照相或红外照相、有的装有多光谱照相或电视、“测视雷达”等。总之，卫星侦察“分辨力”高（地上行驶的汽车型号、牌号都可认清）、能识别伪装、能“微光或夜视”侦察、能全天候侦察，其工作寿命长，传输、处理、记录、查找迅速。

现代战争的指挥与控制是通过现代通信网实现的，这个网就是军事力量的中枢神经系统。现代电子战的目标就是中断或摧毁敌军的通信指挥与控制网，为此必须侦破敌军的无线电电台及雷达的位置。电子侦察卫星就是侦察电磁信号，并测定辐射源的精确位置。它可以对主战场甚至全球进行长期监视和侦察，通常将跟踪搜索到的电磁信号预处理后发到地面卫星信号接收站，地面站的大型计算机对各种参数进行分析，并能对辐射定位，从而获得时效性强的重要军事情报。卫星侦察已成为现代战略情报侦察不可缺少的手段（如图4-28）。

图4-28　卫星与地球站之间的信息传输

（4）导航星全球定位系统（GPS）：它可为核潜艇提供在各种天气条件下全球导航定位服务，也为地面战车、空中飞机、海面舰艇、步兵和炮兵提供精确的位置、速度和时间信息。海湾战争和伊拉克战争期间，它保证了多国部队在昼夜甚至沙幕天气通过沙漠地区。巡航导弹用它准确击中1600km远的只有小房子那么大的目标，其定位精度达10m。

防御导弹攻击的“弹道导弹防御系统”中，导弹预警卫星起着重要作用。要实现反导弹就得用“预警导弹的卫星”来监视和发现并跟踪敌军导弹，将其发射地点、时间、弹头飞行速度、加速度及轨迹等参数发送到地面站，使拦截系统自动启动我军的“攻击导弹”发射，对敌导弹发射地进行攻击。同时用更高飞行速度的“攻击导弹”去拦截来犯的导弹使它在半空中被击毁。这种卫星在和平时期用来监视世界上导弹发射试验、卫星发射、地下核试验等。它要完成这些任务是依靠装在卫星上的红外探测器和高分辨率可远摄电视系统，它像响尾蛇一样跟踪导弹飞行时“尾焰”发出的红外线，然后电视跟踪并记录、处理、传送数据。并加速追击，直至击毁来犯的导弹。

（二）武装太空的计划，激烈的太空争夺战

先进卫星能打又能防，美国在太空已部署“灾战武器”系统。美国军方已经制定了“武装太空”的计划。作为实现这一战略意图的第一步，美国导弹防御机构正准备投巨资，展开对近红外线卫星的研究工作（称为NFIRE）。NFIRE卫星的使命将是通过其近红外线探测设备，在第一时间内探测到敌方导弹在爬升阶段时所产生的大量燃烧后的废气，并立即向美军地面指挥所报告，及时采取反导措施。美国人认为，这种卫星只具防御作用，不是什么进攻型太空武器。但其他国家的军事专家认为，所谓的防御性卫星还是具有进攻功能，因为这种卫星上载有小型拦截武器，能够凭借自己的高速动能对正处在低地球轨道的敌方导弹和卫星发动攻击并摧毁它。

美国正计划部署更多的电子侦察卫星、导弹侦察卫星、预警卫星、海洋监测侦察卫星。还有军用气象卫星、军用导航卫星，作为防卫或攻击武器的其他卫星以及军用航空航天飞机等。另外还在研发太空武器：太空功能武器、太空定向能武器，以及未来的卫星大战用的寄生星、天雷星、激光攻击卫星等。

下面看看太空争夺战的具体事例吧！

1977年美国两颗正在执行侦察监视任务的卫星在飞经前苏联西伯利亚上空时停止工作达4小时，卫星上的红外线传感器多次被暂时致盲，美国认定是前苏联采取强激光干扰的结果。1981年一颗前苏联卫星携带的激光武器又使美国的一颗卫星上的照相、红外设备和电子设备完全失效。又如1985年美国首次从F-15飞机上发射反卫星导弹，准确地击毁一颗500km高的军用卫星。再如1997年美国进行了陆地激光武器攻击卫星的试验，美军利用陆基红外线高能化学激光器将一颗在距地球415km上空的环形极地轨道上运行的老化卫星击毁。

什么是反卫星武器呢？它是一种应用强辐射直接摧毁卫星或卫星上的设备的武器。包括激光武器、微波武器和粒子束武器。激光武器非常适于摧毁外层空间的卫星和洲际导弹。而高功率微波武器是利用电磁能量直接杀伤和摧毁目标。它既可以使卫星上的电子设备失效，也可以烧毁卫星上的电子设备或卫星本身。粒子束武器是发射带负电的电子或带正电的质子，利用高速带电粒子流的强大动能来摧毁目标。

近年美国又一争夺太空控制权的新武器“卫星干扰系统”已投入试使用，其原理是发射电磁射频能量干扰卫星通信，由定向天线、发射机、接收机组成，车载着可以运送到各个地方。在陆地上便可定向发射电磁波能量，它可以不损坏卫星元件，但可以使卫星通信暂时受到干扰而中断通信。2005年2月投入使用，据称可以“对敌卫星进行袭击预警，或破坏敌人空间通信，也可让敌人的通信能力恢复到原始状态”。

人类步入太空后（如图4-29），为了军事目的一些国家开始发展太空武器，进而组织“天兵天将”。说得具体一点，未来的这种部队才能称为高科技兵种，它比其他兵种人数少得多，但都是精兵强将。他们具有高科技知识，能驾驶最现代的新式太空武器，用这些武器攻击的“敌人”是军用卫星和拦截飞行中的导弹。他们用的武器有“动能武器”，它是反导弹的“导弹”，在预警系统指挥下迎击来犯的敌人的“导弹”，它能在来袭的敌人导弹必经之路上布下非常多的散弹，像下一阵“密集的火箭阵雨”将来犯的导弹撞成碎片。

图4-29　遨游太空的宇航员

目前研发的另一类定向能束射武器：（如激光武器、粒子束武器）。这些束射武器的速度比最快的导弹快3万倍，有效攻击距离可达2000km，而且这类激光束扫射到目标就在它身上产生几百万度的高温，把其切割成两段或将其瞬间化为青烟。还有一类太空武器是用卫星攻击“敌方卫星”：寄生的引爆卫星和散布在敌人卫星轨道上的“天雷卫星”，攻击卫星装有反卫星、反导弹武器系统。它可发射“空天导弹”、激光、电磁炮等，由人控制摧毁太空目标。星球战作战平台由航天飞机、空间站组成。空间站和平时期可作为科学实验室，打仗时就作为太空作战军事指挥部，战时是前线的“天兵天将”生活和工作的地方。

（三）征服太空，争夺太空，利用太空

征服太空首先要进入太空，然后利用太空。抢滩月球是人类利用和争夺未来资源的极其重要的一站。人类对月球的实际探测活动是从20世纪50年代开始的。为了争夺太空，美国和前苏联在15年间先后发射83个月球探测器，有45个取得成功。它们给人们提供了丰富的重要信息，因为这些探测器是接近月球上空探测或着陆月球表面探测，所以它们绘制的月球表面地图及月球表面的成分分析图都要比过去准确得多。1961年前苏联航天员加加林乘坐“东方号”飞船首飞太空，随后前苏联在太空建立“和平号”空间站，连续在太空遨游15年。美国一系列“阿波罗号”的发射掀起探月高潮。1968年12月“阿波罗8号”运载首批宇航员绕月球飞行10圈，“阿波罗15号”在第二年即1969年7月阿姆斯特朗登月，实现了人类首次登月。“阿波罗17号”在1972年12月运送回最后一批登月宇航员。人类探月因种种原因暂停了近30年，近年来各发达国家又相继启动探月工程。

中国进入太空是从1958年毛泽东号召“我们也要搞人造卫星”开始的。中国科学院581组是我国卫星的摇篮，开始从探空火箭起步，到1970年4月24日“东方红1号”卫星发射成功，经过30多年的努力，在2003年10月15日9时9分，用“长征”2号F型运载火箭将“神舟”五号载人飞船成功地发射升空，载人飞船绕地球飞行14圈后，航天员杨利伟乘坐飞船返回舱在内蒙古中部安全着陆。这标志着中国在攀登世界科技高峰中，迈出了具有重大历史意义的一步，也标志着中国载人航天工程的第一步战略目标已实现。下一步中国的航天员要在太空停留更长时间并进行科学考察和实验活动，还要走出舱外，进一步实现飞船的交会对接和建立短期的有人看守的空间实验室，最终要建立能在太空长期运行的大型空间实验室（如图4-30）。

图4-30　长征3号丙

中国人要登月球，将以月球探测卫星“东方红3号”科学实验卫星为基础，再进一步改进，三年后将稳步迈出第一步，到那时“嫦娥1号”月球卫星将发射升空。它的主要任务是当先行官，探路问情况，它要带CCD立体相机、成像光谱仪、激光高度表、微波探测仪、太阳高能粒子探测仪、低能离子探测仪、X/Y射线谱仪7大类仪器飞赴月球。

首先，“嫦娥1号”月球卫星将摸清月球地形地貌，为此它将环绕月球飞行，拍摄高清晰的月球图像，这样才能为登陆月球选好地址。

其次，月球上有一百多种矿物（那是非常宝贵的资源）。其中最具有开发价值的十几种（如氦3）是地球上非常稀少而月球表面却大量含有的资源。氦3是核聚变使用的主要燃料，核聚变技术是解决地球能源短缺的重要方法。月球上的氦3储量可满足人类几百年的能量需要。月球上还有丰富的汰、氧、铁等。“嫦娥1号”月球卫星将勘察清楚这些宝藏的含量和分布，为今后开采做好准备。由此可见，谁先开发利用月球，谁就会先受益。探测月球不仅仅是一个国家的科技与经济的综合实力的表现，更重要的是能获取巨大的经济和军事利益。当然开展月球探测已成为中国的必然选择。

再次，开发地球与月球间的空间环境，这是一个绝对真空地带，超洁净环境，在这种环境中制造出来的药品纯度要比地球上做的品质高100倍。由于没有重力作用，“重金属”和“轻金属”冶炼出的新合金就不会像在地球上冶炼出的“合金”像油和水中间有分层。同样道理还可以制造出很多性能优异的新材料。探测和利用地球—月球间的空间环境对人类未来是有极大好处的。

2005年1月14日，欧洲航天局宣布“惠更斯”探测器已经成功登陆土星最大的卫星——土卫六表面，并发回了第一批数据和300多张黑白照片。这些照片展示了土卫六神秘的表面，使人类可以第一次近距离地、仔仔细细地端详遥远的土卫六。科学家同时发现了诸多重要信息，人们将揭开这个新世界的秘密。土卫六上有山脉、有河流。但据称河里流淌的是液态甲烷和碳氢化合物……

再过十几年，中国人也将乘坐太空船飞奔月球、登陆月球并建立月球科学考察基地。月球没有大气层所以成为建立天文观测的理想场所。科学家认为，通过对月球不断的探索，人类可能最终实现向月球移民甚至在月球上再来一次工业技术革命的愿望。