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科學(xué)衛(wèi)星（scientific satellite）用于科學(xué)探測和研究的人造地球衛(wèi)星?？茖W(xué)衛(wèi)星根據(jù)用途的不同，安裝望遠(yuǎn)鏡、光譜儀、蓋革計數(shù)器、電離計、壓力測量儀和磁強計等觀測、測量、分析和試驗儀器，進行高層大氣、地球輻射帶、地球磁層、宇宙線、太陽輻射和極光等空間環(huán)境的科學(xué)探測和研究，太陽和其他天體觀測，空間生物試驗和空間微重力試驗。科學(xué)衛(wèi)星主要包括空間物理探測衛(wèi)星、天文衛(wèi)星、生物衛(wèi)星和空間微重力試驗衛(wèi)星等。前蘇聯(lián)/俄羅斯、美國、法國、英國、日本、中國等眾多國家相繼發(fā)射了科學(xué)衛(wèi)星，獲得了大量有關(guān)空間物理環(huán)境、各種天體和空間物質(zhì)的寶貴資料，取得了豐碩的科學(xué)探索和科學(xué)研究成果，對人類認(rèn)識太空、進入太空、利用太空發(fā)揮了重要作用。

中文名

科學(xué)衛(wèi)星

外文名

scientific satellite

目    的

科學(xué)探測

種    類

空間物理、天文衛(wèi)星等

型    號

SACI、電子號

所屬領(lǐng)域

航天

目錄

1. 1 由來
2. 2 分類
3. 3 型號舉例

由來

編輯

科學(xué)探測衛(wèi)星，是用來進行空間物理環(huán)境探測的衛(wèi)星。它攜帶著各種儀器，穿行于大氣層和外層空間，收集來自空間的各種信息，使人們對宇宙有了更深的了解，為人類進入太空、利用太空提供了十分寶貴的資料。世界

各國初發(fā)射的衛(wèi)星多是這類衛(wèi)星或是技術(shù)試驗衛(wèi)星。

美國發(fā)射的*顆衛(wèi)星“探險者”號就是一顆科學(xué)探測衛(wèi)星，以后“探險者”發(fā)展成一個科學(xué)衛(wèi)星系列，它們主要用于探測地球大氣層和電離層；測量地球高空磁場；測量太陽輻射、太陽風(fēng)；探測行星際空間等。“探險者”號衛(wèi)星系列多為小型衛(wèi)星，但其外形結(jié)構(gòu)差別很大，由于探測的空間區(qū)域不同，它們的運行軌道有高有低、有遠(yuǎn)有近，差別也很大。

“電子號”衛(wèi)星是前蘇聯(lián)的科學(xué)衛(wèi)星系列，星上裝有高、低靈敏度的磁強計、低能粒子分析器、質(zhì)子檢測器、太陽x射線計數(shù)器以及研究宇宙輻射成分的儀器等。 該系列衛(wèi)星的主要任務(wù)是研究進入地球內(nèi)、外輻射帶的粒子以及相關(guān)的各種空間物理現(xiàn)象。

中國的“實踐”系列衛(wèi)星即是技術(shù)實驗衛(wèi)星，又是科學(xué)探測衛(wèi)星。“實踐一號”衛(wèi)星裝有紅外地平儀、太陽角計等探測儀器，取得了許多環(huán)境數(shù)據(jù)。“實踐二號”和二號甲、二號乙是用一枚火箭同時發(fā)射的三顆衛(wèi)星。其中“實踐二號”外形為八面棱柱體，任務(wù)是探測空間環(huán)境，試驗太陽電池陣對日定向姿態(tài)控制和大容量數(shù)據(jù)存貯等新技術(shù)。

天文衛(wèi)星也是一種科學(xué)衛(wèi)星，它專門對各種天體和其他空間物質(zhì)進行科學(xué)觀測。天文衛(wèi)星在離地面幾百公里或更高的軌道上運行，由于沒有大氣層的阻擋，星上儀器可以接收來自其它天體的各波段電磁波輻射，能夠更好地觀測宇宙空間。

天文衛(wèi)星的軌道多數(shù)為圓形或近圓形、高度為幾百公里，但一般不低于四百公里。這是因為太陽系以外的天體離地球極遠(yuǎn)，再增加軌道高度也不能縮短相互間的距離，改善觀測能力；而軌道太低時，大氣密度增加，衛(wèi)星也難以長時期運行。 [1] 

分類

編輯

科學(xué)衛(wèi)星主要包括太空物理探測衛(wèi)星、天文衛(wèi)星、技術(shù)試驗衛(wèi)星，科學(xué)探測衛(wèi)星、生物試驗衛(wèi)星和空間微重力試驗衛(wèi)星等?？茖W(xué)衛(wèi)星一般飛行高度距地球200～300千米，圍繞地球低軌道運行，圍繞地球一周約1.5小時，運行速度約8千米/秒?？茖W(xué)衛(wèi)星是一位探險家，常常裝備的儀器包括望遠(yuǎn)鏡、光譜儀、蓋革計數(shù)器、電離計、壓力測量計和磁強計等。

科學(xué)衛(wèi)星借助這些儀器可研究高層大氣、地球輻射帶、地球磁層、宇宙線、太陽輻射和極光，觀測太陽和其他天體。探險要有犧牲精神，所有的科學(xué)衛(wèi)星都為科學(xué)獻身了，沒有一個安全回到地球。 [2] 

空間物理探測衛(wèi)星

空間物理探測衛(wèi)星是對空間物理現(xiàn)象和過程進行探測研究的人造衛(wèi)星?？臻g物理探測衛(wèi)星在距離地面數(shù)百千米或更高的軌道*運行。衛(wèi)星攜帶的探測儀器不受大氣層的影響，直接對空間環(huán)境進行探測。已成為當(dāng)今空間物理探測的重要手段。空間物理探測衛(wèi)星的出現(xiàn)圾大地推動了空間物理探測的發(fā)展。并且促進形成了一門新的分支科學(xué)——空間物理學(xué)。早期的空間物理探測衛(wèi)星比較簡單。往往進行單項或有限幾項空間物理探測；后來探測區(qū)域逐步擴大．從單個衛(wèi)星孤立探測．發(fā)展到多個衛(wèi)星聯(lián)合探測。 [3] 

天文衛(wèi)星

天文衛(wèi)星是對宇宙天體和其他空間物質(zhì)進行觀測研究的人造衛(wèi)星。天文衛(wèi)星在距離地面數(shù)千米或更高的軌道上觀測宇宙天體。不受地球大氣層的影響．可以接收到宇宙天體輻射出來的各種波段的電磁波。天文衛(wèi)星的出現(xiàn)*地推動了天文學(xué)的發(fā)展，并且形成了一門新的分支學(xué)科——空間天文學(xué)。 [3] 

微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星

微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星是對各種物質(zhì)(有生命的或尤生命的)在空間微重力條件下的行為和特征等進行實驗研究的人造衛(wèi)星?？臻g微重力條件下的科學(xué)實驗主要包括空間材料科學(xué)實驗、空問生命科學(xué)實驗和空間基本物理化學(xué)實驗。利用一種微重力科學(xué)實驗衛(wèi)星可以進行多種科學(xué)實驗。專門用于空間生命科學(xué)實驗的衛(wèi)星又稱為生物衛(wèi)星。 [3] 

型號舉例

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SACI

“科學(xué)衛(wèi)星”(SACI)是巴西研制的科學(xué)與技術(shù)試驗衛(wèi)星。巴西國家空間研究院(INPE)共研制了2顆SACI衛(wèi)星，分別是SACI-1衛(wèi)星和SACI-2衛(wèi)星。SACI-1衛(wèi)星于1999年10月14日由長征-4(CZ-4)運載火箭從中國太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射但該衛(wèi)星入軌后出現(xiàn)故障，與地面失去。SACl-2衛(wèi)星于1999年12月11日由巴西自行研制的火箭發(fā)射，因火箭故障，導(dǎo)致星箭俱毀。

SACI-1衛(wèi)星運行于高度733km/745km、傾角98.6°的太陽同步軌道。衛(wèi)星質(zhì)量60kg，采用自旋穩(wěn)定控制方式。衛(wèi)星裝有用于探測地球磁場等離子空泡、高層大氣氣輝、異常宇宙輻射通量的科學(xué)儀器，還開展了衛(wèi)星平臺的相關(guān)技術(shù)試驗。 [4] 

“電子號”衛(wèi)星

“電子號”衛(wèi)星是前蘇聯(lián)的科學(xué)衛(wèi)星系列，星上裝有高、低靈敏度的磁強計、低能粒子分析器、質(zhì)子檢測器、太陽X射線計數(shù)器以及研究宇宙輻射成分的儀器等。該系列衛(wèi)星的主要任務(wù)是研究進入地球內(nèi)、外輻射帶的粒子以及相關(guān)的各種空間物理現(xiàn)象。

“實踐”系列衛(wèi)星

中國的“實踐”系列衛(wèi)星即是技術(shù)實驗衛(wèi)星，又是科學(xué)探測衛(wèi)星。“實踐一號”衛(wèi)星裝有紅外地平儀、太陽角計等探測儀器，取得了許多環(huán)境數(shù)據(jù)。“實踐二號”和二號甲、二號乙是用一枚火箭同時發(fā)射的三顆衛(wèi)星。其中“實踐二號”外形為八面棱柱體，任務(wù)是探測空間環(huán)境，試驗太陽電池陣對日定向姿態(tài)控制和大容量數(shù)據(jù)存儲等新技術(shù)。

空速是飛行器相對周圍空氣的運動速度?？账俦砭褪菧y量飛機空速的儀表。飛行員可以根據(jù)空速表的顯示讀數(shù)判斷作用在飛機上的空氣動力情況，進而正確地操縱飛機。通過空速還可以計算地速，從而確定已飛距離和待飛時間。常用的空速表有指示空速表、真實空速表以及組合式空速表。

中文名

空速表

外文名

Airspeed Indicator

分    類

指示、真實、組合空速表

功    能

測量飛行器相對空氣的運動速度

目錄

1. 1 空速測量原理
2. 2 指示空速表
3. 3 真實空速表
4. 4 組合式空速表
5. 5 空速表誤差

空速測量原理

（一）測量指示空速原理 [1] 

我們把溫度和靜壓設(shè)為海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣參數(shù)，這樣空速只與動壓有關(guān)，由此得到

即，僅通過測量動壓便可以表示指示速度。

指示空速表中的開口膜盒在動壓的作用下產(chǎn)生變形，并帶動指針指示。指針的轉(zhuǎn)角*取決于動壓的大小，即所指示空速的大小?？账俅?，動壓也大，儀表指示也越大。

指示空速表是根據(jù)海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下空速與動壓的關(guān)系，利用開口膜盒這一敏感元件敏感動壓，從而實現(xiàn)相應(yīng)指示空速的測量。

（二）測量真空速原理 [1] 

理論和實驗證明，動壓

與空速V之間有如下關(guān)系：

其中ε為考慮氣體壓縮性所引入的修正系數(shù)，它與空速和靜溫有關(guān)；ρ為大氣密度，與大氣靜壓和靜溫密切相關(guān)。

因此真空速可通過測量動壓、靜壓和靜溫而獲得。

真實空速表中有兩個開口膜盒和一個真空膜盒。*個開口膜盒內(nèi)部通全壓，其外部通靜壓，膜盒變形大小有動壓決定。第二個開口膜盒與感溫液體的感溫器相連，其變形大小由氣溫決定。真空膜盒感受靜壓變形，其變形大小由靜壓決定。

當(dāng)靜壓、氣溫不變而動壓增大時，指針轉(zhuǎn)角增大，即真空速變大；當(dāng)動壓、靜壓不變而氣溫降低時，指針轉(zhuǎn)角減小，即真空速變??；當(dāng)動壓、氣溫不變而靜壓減小時，指針轉(zhuǎn)角增大，即真空速變大。

指示空速表

指示空速表主要由開口膜盒、傳送機構(gòu)和指示部分組成。指示空速表的表盤一般涂有顏色標(biāo)記，其中白色區(qū)表速范圍為59-103 n mile/h，表示提醒襟翼可操作范圍；綠色區(qū)表速范圍為70-150 n mile/h，表示正常工作范圍；黃色區(qū)表速范圍為150-187 n mile/h，表示警戒速度；紅色標(biāo)線處表速為187 n mile/h，表示極限速度，不能超過。 [1] 

指示空速表實質(zhì)上是一個動壓測量儀表，在標(biāo)準(zhǔn)海平面狀態(tài)下它所指示的空速值與真空速相吻合，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下或海平面以上，指示空速將偏離真空速，且高度愈高，偏差愈大。迎角一定時，升力和阻力的大小直接取決于動壓，因此指示空速對保證安全飛行防止失速具有重大的意義，尤其是在起飛和著陸階段。

真實空速表

真實空速表測量真實空速，由兩個開口膜盒、真空膜盒、傳送機構(gòu)和指示部分組成。其中兩個開口膜盒分別敏感動壓和溫度，真空膜盒敏感靜壓，三者共同控制傳送機構(gòu)，改變傳送比。在標(biāo)準(zhǔn)大氣下，可以簡化真實空速表，保留一個開口膜盒和真空膜盒，通過氣溫與靜壓的相互關(guān)系，由真空膜盒敏感溫度和靜壓，開口膜盒敏感動壓而工作。

組合式空速表

用于綜合測量指示空速和真實空速。

儀表殼體內(nèi)通以靜壓，開口膜盒內(nèi)部通總壓，故開口膜盒感受總、靜壓之差，即動壓。在動壓作用下開口膜盒產(chǎn)生的位移經(jīng)機械解算和傳動機構(gòu)傳給指示空速指針。動壓與指示空速的函數(shù)關(guān)系靠膜盒特性和機械解算機構(gòu)特性的配合來實現(xiàn)。

真空膜盒感受靜壓，用于對指示空速進行校正，以得到局部溫度修正的真實空速指示。

典型的組合空速表盤面如右下圖所示。

圖中的2個指針，分別指示“指示空速”和“真空速”。指示空速實際表示的是動壓，它對飛行安全有著重要的意義，因此其指針更粗一些，而細(xì)指針則是指示真空速。

空速表誤差

空速表誤差包括機械誤差和方法誤差。

機械誤差主要由空速表本身的制造、表盤刻度不準(zhǔn)、磨損、傳感器疲勞等造成。

方法誤差主要針對只有一個開口膜盒和一個真空膜盒的真空速表，由于溫度與靜壓的關(guān)系只有在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下才有簡單的關(guān)系，如果不是標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，則會產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，也即方法誤差。