为什么一定要去北极建卫星地面站

白癜风专家刘文斌 http://www.hyfdcw.com/news/54693.html
得到高研院校友读书会期分享4/8编辑北京3期郭灵大家好，我是北京校区五班的张拯宁。我是一名航天工程师，在这个行业已经做了17年，我参与研制了神舟飞船等很多重大工程，也是多个专家组的成员。大家肯定都看过卫星发射，在很多中国卫星组成的系统中，我都有参与设计。这本《宇宙拓荒记》是我刚刚出版的新书，今天我想给大家分享书中的一个故事。问题1：一条新闻引发的疑问年8月10日1时45分许，台风“利奇马”在浙江省温岭市城南镇沿海登陆，登陆时中心附近最大风力有16级（52m/s），这是年以来登陆中国的最强台风和年以来登陆浙江第三强的台风。“利奇马”共造成中国.4万人受灾，57人死亡，.7万人紧急转移安置，直接经济损失.2亿元人民币。但你知道吗，如果不是中国气象局对台风的提前预警和台风登陆地点的准确预报，其造成的损失将是十倍都不止。而中国近几年能够对台风持续跟踪和准确预报能力的提升，得益于七年前，我们在瑞典建成了一个气象卫星接收站，三年前，我国又在那里新建了一个陆地卫星接收站。年12月16日央视的新闻联播节目播出了这样一则新闻：『我国第一个海外陆地卫星接收站——中国遥感卫星地面站北极接收站(简称“北极站”)今天在瑞典基律纳通过现场验收并投入试运行』。这条新闻2分多钟，新闻联播很少播什么东西，超过两分钟是吧？所以这件事看起来确实挺重要的。提起北极，多数人都会想起极光，那是一个有关诗和远方的遥远世界这座地面站非常漂亮，在极光背景中闪烁的天线，堪称中国最美地面站，不禁让我们联想到《三体》中的红岸基地。给大家看几张我的同事在基律纳拍摄的现场照片。中国的卫星北极站就位于瑞典最北部的一座名为基律纳（Kiruna）的小城，这里已经是北纬67°53’，比北极圈还要再向北km。从北京到基律纳，全程飞机，至少也需要两天时间，飞行时间10多个小时。这座城市非常美丽。可是为什么中国要去那么遥远的地方建设一个卫星地面站呢？中国的这座北极站位于瑞典最北部的一座名为基律纳（Kiruna）的小城，这里已经是北纬67°53’，比北极圈还要再向北km。从北京到基律纳，全程飞机，至少也需要两天时间，飞行时间10多个小时。可是为什么中国要去那么遥远的地方建设一个卫星地面站呢？这是你的第十万零一个为什么？今天我想给大家的知识仓库做一个补充，刷新一下认知。问题2：什么是卫星地面站？卫星地面站其实就是和手机基站差不多的东西。卫星地面站也差不多，如果卫星也用来拍照片，那它拍完照片，也需要先把照片传给地面站，之后才能抵达最终用户那里。如果没有卫星地面站，卫星也好比手机不在服务区，虽然仍然可以工作，但无法分享成果，也无法发挥作用。问题3：为什么要去极地建设卫星地面站？地球周围本来是下图这样的；经过60多年，现在地球变成整个样子了：发现没有，虽然有2千多颗卫星都在绕着地球运行，但其中有很大一部分，它们都是绕着南北两极在飞。问题4：为什么这么多卫星绕着两极飞？为什么这么多卫星都要绕着南北两极飞呢？这是因为在整个卫星家族中，数量最多的就是遥感卫星，有颗。所谓遥感卫星，就是给地球拍照的卫星，你可以把它理解为一个在轨道上运行的数码相机。给大家看看两张卫星照片，一个是黄河入海口，一个是新西兰南岛的怀马卡里里河，都非常美，对吧？但是玩摄影的朋友都知道，照片要想拍的漂亮，把握光线最重要。你必须把握好光照的角度，才能拍出大片。遥感卫星要想拍的清楚，就必须保证拍照时，太阳光照非常适宜，最好是固定的时间。要不风光摄影师为什么总喜欢在早晨拍摄，就因为早上10点钟之前的日照条件，最合适。要满足这个条件，卫星就最好运行在太阳同步轨道上，这其中有许多非常复杂的物理和数学原理。但这些都不重要，大家不必纠结，重要的是太阳同步轨道一定是绕着两极飞的。太阳同步轨道上运行的卫星有一个特点，它每绕地球转一圈，总是会通过两极上空，但是它不会每一圈都经过中国国土上空。这就带来一个麻烦事，我们在自己国土上，无论如何都无法做到立即把卫星拍摄的照片下载下来。这就好比，卫星总是不在服务区。所以，只要在北极圈里修一个卫星地面站，就可以让卫星每绕地球转一圈，都能把照片给传下来。问题5：为什么选择北极不选择南极？但我们又会产生一个新的问题，如果你是工程师，会选择北京还是南极，为什么？就算为了美极了的极光，为啥不去南极呢？去南极的话顺便还可以看看企鹅，况且北极圈内还没啥陆地？因为我们解决了必要性等问题，还要回答可行性的问题。可行性问题：解决方案是怎么样的？为什么是这样的？一个优秀的工程师，或者说真正的绝顶高手，在考虑选择北京还是南极时，除了是否有陆地，他还要考虑：-气候环境-交通运输-基础通信-维护保障选择北极的原因主要是工程上的，不是科学上的。美剧“宇宙大爆炸”中的物理学博士谢耳朵总是嘲笑工程师霍华德，但实际上做一名合格的工程师一点都不容易。南极和北极虽然在理论上都可以达到快速接收遥感卫星数据的目的，但工程建设的难度完全是天壤之别看上去明显南极更合适，因为那儿有陆地第一，气候环境。如果你去过南极，就知道即便是夏天，也要穿着最好的羽绒服，南极的狂风能把人吹走。如果你去北欧，就会发现那里暖和多了。基律纳的维度已经达到北纬67°，纬度和中国南极中山站接近，但最冷的一月份平均最低气温也就?13.8度，而这甚至要比纬度低很多的哈尔滨都要暖和不少。第二，交通运输。除了气候条件较好，基律纳是一个有几万人生活的小城市，因此基本的电力、交通、通信设施都很完备，这就给地面站长期运行奠定了良好的基础条件。基律纳有一个非常大的铁矿，而且品质非常之好，是目前世界上最大的铁矿之一。铁矿开采已有70多年的历史，多年的开发，使得公路、铁路等基础设施十分完备，这些都给地面站的建设带来了极大的便利。否则，如果我们到南极去，那所有的物资都需要船运过去，仅仅是维持地面站运行所需的能源就是一件非常难以解决的问题。库克船长探索南极时，被南极冰山阻隔而止步。第三，也是最麻烦的是通信问题。遥感卫星拍摄的照片传输到地面站，但通常都不是数据传输的重点，还需要把它们传回国内的数据中心。在基律纳，因为有光钎，租用就好了，花钱能解决的都是小问题。在南极，你只能用通信卫星，通常只有几Mbps的带宽，可是你知道一个典型遥感卫星下传数据的带宽有多少吗？很吓人的数字，差不多1秒钟传输1个G比特。打个比方，用这个速度来传输，我们的个人笔记本电脑，顶多能支撑2个小时的接收任务就写满了。如果没有很好的通信基础设施，你就是修了一个地面站，也很可能变成摆设，因为它只是一个孤立的数据节点，无法物尽其用。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇

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