揭示宇宙奧秘，助力技術發展全靠這個衛星家族！

科學與技術試驗衛星是人類最早研製的衛星類型之一，它就像三國時的諸葛亮，上知天文，精明強幹。不僅幫助我們叩開太空之門、探索認識廣袤宇宙，而且還為我們解釋驗證了許多重大理論、加速了技術的成熟，在成果轉化方面也發揮了重要作用。

從應用角度看，科學與技術試驗衛星分為科學衛星和技術試驗衛星兩類。科學衛星「負責天文」，主要用於人類對空間科學的探索研究；技術試驗衛星「負責強幹」，主要用於航天技術的飛行試驗與驗證。

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「上知天文」到底知多少

首先，我們來看看科學衛星負責的「天文」，也就是空間科學。空間科學是隨著空間技術的發展而逐漸興起的一門綜合交叉學科，主要利用航天器來研究發生在宇宙空間的物理、天文、化學和生命等自然現象及其規律。

空間科學主要利用航天器來探索宇宙

因而，科學衛星主要分為天文衛星、空間物理探測衛星和生物衛星等幾種類型也就不難理解了。半個多世紀以來，人類利用科學衛星獲得了豐碩的科學探測和科學實驗成果，促進了航天器技術的快速發展，也極大地激發了人類對未知領域的探索和創新精神。

1957年11月3日，蘇聯發射了第二顆人造衛星，將小狗萊卡送入了太空。這是世界上第一顆把動物送入軌道的衛星，而萊卡也成為了世界上第一隻太空狗。

乘坐第二顆人造衛星

進入太空的小狗萊卡

在20世紀60~70年代，空間天文活動主要在地面難以進行的高能譜段附近開展。美國相繼發射了「軌道天文觀測台」系列和「高能天文觀測台」系列天文衛星，成為空間天文發展的主要國家。此外，1977年，美國成功實施了「國際日-地探險者」（ISEE）計劃，為科學家們提供了新的日地空間研究的途徑。

「軌道天文台」 系列衛星

這一時期歐洲也取得顯著成果。1968年，歐洲發射了歐洲空間研究組織-2B衛星來進行宇宙射線和太陽X射線探測。

20世紀80年代，美國、歐洲兩個空間科學領域「大拿」開展互相合作。1983年，美國與歐洲聯合研製的紅外天文衛星-1發射升空。它是世界上首顆紅外天文衛星，首次揭示了銀河系的核心。它探測到了35萬個新的紅外輻射源，使總數增加了70%，還探測到宇宙空間中大量正在形成的新恆星。

紅外天文衛星-1

1989年發射的美國「宇宙背景探測器」（COBE）是第一顆宇宙微波探測衛星。它的兩名主要研究人員獲得2006年諾貝爾物理學獎，表彰他們在宇宙微波背景輻射研究方面的重大發現。這顆衛星到底發現了什麼呢？宇宙背景探測器不僅探測到宇宙背景輻射微弱的各向異性，而且證明了早期宇宙的暴漲理論。

宇宙背景探測器

各向異性是指物質的全部或部分化學、物理等性質隨著方向的改變而有所變化，在不同的方向上呈現出差異的性質。

20世紀90年代以來，美國、歐洲的空間天文活動更為活躍，日本、俄羅斯也發射了天文衛星。美國發射了「大型空間天文台」系列的四大空間望遠鏡：

·1990年發射「哈勃空間望遠鏡」；

哈勃空間望遠鏡

·1991年發射的「康普頓伽馬射線天文台」；

康普頓伽馬射線天文台

·1999年發射的「錢德拉X射線天文台」；

錢德拉X射線天文台

·2003年發射的「斯皮策空間望遠鏡」。

斯皮策空間望遠鏡

其中，「哈勃空間望遠鏡」取得了豐碩成果。截至2010年已拍攝90多萬張宇宙圖像，研究了2萬多個天體，成功測定宇宙年齡約為137億年，證實了星系中央存在大質量黑洞。

哈勃空間望遠鏡結構圖

GIF/11K

「精明強幹」強在哪

技術試驗衛星是在太空中驗證新技術、新方案、新儀器和新材料的衛星，這是為了避免在太空中使用這些技術、方案、儀器和材料時產生風險而進行的。儘管不直接服務於我們的生活，但技術試驗衛星在推動通信廣播、導航定位等技術發展，支持載人航天、空間探測技術突破等方面發揮著不可或缺的作用。

技術試驗衛星的發展經歷了兩個高速發展階段：

01

1957年到20世紀70年代中期

全球空間技術處於探索階段。各國發射了數量眾多的技術試驗衛星，開展衛星技術驗證、新應用領域的概念與技術驗證以及空間環境探測。

美國的「應用技術衛星」系列，有6顆衛星。它們進行了多個應用領域的技術驗證，顯著推動了美國通信、導航、對地觀測等技術的發展。

應用技術-1星

02

從20世紀90年代中期開始

隨著科學技術的飛速發展，出現了大量可提高航天器性能水平的新技術、新材料和新設備，世界各國又開始了新一輪的技術試驗衛星研製熱潮。

美國制定了「新盛世計劃」，通過一系列小型低成本航天器任務，降低未來空間科學任務採用新技術的風險。

新盛世計劃第一顆衛星深空-1

日本的「工程試驗衛星」系列、歐洲的「星上自主項目」系列也開展了多項成功的飛行任務，推動了航天器小型化、激光通信、在軌服務等眾多技術領域的發展。

歐洲的星上自主項目-2星

未來，隨著人類航天發展速度加快和活動領域拓展，科學與技術試驗衛星將在人類探索、認識宇宙，推動航天技術發展過程中發揮更為重要的作用。

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