技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星起到“先行官”和“試飛員”的作用，航天技術(shù)中需要先在太空進(jìn)行試驗(yàn)的新技術(shù)、新方案、新原理、新儀器設(shè)備和新材料，都要試驗(yàn)成功后才投入使用。

　　在人造衛(wèi)星上可以做什么實(shí)驗(yàn)

　　在我們的頭頂有6000多顆人造衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)。這些千姿百態(tài)的衛(wèi)星如果根據(jù)用途劃分，可分為三大類：科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星。通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星是我們平時(shí)熟知的，都是直接為軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)的應(yīng)用衛(wèi)星。用于科學(xué)探測(cè)和研究的衛(wèi)星是科學(xué)衛(wèi)星，主要包括空間物理探測(cè)衛(wèi)星、天文衛(wèi)星和生物衛(wèi)星。技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星起到“先行官”和“試飛員”的作用，航天技術(shù)中需要先在太空進(jìn)行試驗(yàn)的新技術(shù)、新方案、新原理、新儀器設(shè)備和新材料，都要試驗(yàn)成功后才投入使用。中國(guó)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星與“實(shí)踐”系列科學(xué)探測(cè)的發(fā)展，充分展示了空間技術(shù)從試驗(yàn)走向應(yīng)用的發(fā)展道路。中國(guó)在1971年3月3日成功發(fā)射“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星。衛(wèi)星上的長(zhǎng)期電源系統(tǒng)、長(zhǎng)期遙測(cè)系統(tǒng)、長(zhǎng)期溫控系統(tǒng)獲得全國(guó)科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)，在太空正常運(yùn)行了8年多，為中國(guó)研制長(zhǎng)壽命衛(wèi)星提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　中國(guó)在1981年9月20日首次用一枚運(yùn)載火箭成功發(fā)射“實(shí)踐二號(hào)”、“實(shí)踐二號(hào)甲”和“實(shí)踐二號(hào)乙”衛(wèi)星。這3顆衛(wèi)星儀器設(shè)備供電首次采用太陽型衛(wèi)星的質(zhì)量為10～100千克能電池帆板、首次采用自旋穩(wěn)定及對(duì)日定向的姿態(tài)控制方式、首次使用多扇百葉窗調(diào)節(jié)整星溫度、首次采用超短波統(tǒng)一系統(tǒng)來跟蹤和遙測(cè)。這些設(shè)備和技術(shù)的成功應(yīng)用奠定了百星燦爛的基礎(chǔ)。離子體與衛(wèi)星表面電位之間的關(guān)系是“實(shí)踐四號(hào)”衛(wèi)星第一次測(cè)到的熱等。在“實(shí)踐五號(hào)”上開展了12項(xiàng)試驗(yàn)，為中國(guó)衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)和衛(wèi)星探測(cè)儀器的不斷進(jìn)步奠定了進(jìn)一步的基礎(chǔ)。

　　在“實(shí)踐八號(hào)”衛(wèi)星上試驗(yàn)的內(nèi)容廣泛，開展了精密重力測(cè)量等試驗(yàn)。技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星雖然數(shù)量較少，可用來進(jìn)行重力梯度穩(wěn)定試驗(yàn)、生物對(duì)空間環(huán)境適應(yīng)性的試驗(yàn)、電火箭試驗(yàn)、載人飛船生命保障系統(tǒng)和交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)、無線電新頻段的傳輸試驗(yàn)、返回系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)、軌道上截?fù)粼囼?yàn)和新遙感器的飛行試驗(yàn)等。

　　隨著電子技術(shù)的小型化、芯片化發(fā)展，小衛(wèi)星由于成本低，開始活躍在空間技術(shù)試驗(yàn)的舞臺(tái)，許多大學(xué)生和愛好天文的人也開始研制和發(fā)射小衛(wèi)星。任何有興趣的人，都可以通過放飛小衛(wèi)星，驗(yàn)證自己的奇思妙想，需要注意的是，記得回收，以免造成太多的太空垃圾，這也是研制的后續(xù)方向。

　　“實(shí)踐一號(hào)”衛(wèi)星

　　人造衛(wèi)星是怎么測(cè)地球重力場(chǎng)的

　　你所稱量到的體重，在地球表面不同地點(diǎn)都差不多，因?yàn)榈厍蚧旧鲜蔷鶆虻那蝮w，在各處表面重力幾乎相同。

　　其實(shí)，地球各處的重力需要依靠衛(wèi)星的靈敏度，才能測(cè)出細(xì)微的差別，但一般性測(cè)量是測(cè)不出來的。德國(guó)空間中心和美國(guó)航空航天局，聯(lián)合研制的“重力測(cè)量和氣候試驗(yàn)衛(wèi)星”，在2002年3月發(fā)射升空，開展了高精度全球氣候變化與重力場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)。在離地面500千米的同一圓軌道上由兩顆完全相同的衛(wèi)星組成，相距約220千米運(yùn)行，精確測(cè)量?jī)深w衛(wèi)星之間的速率變化和距離反演地球重力場(chǎng)，測(cè)量誤差沒有超過人頭發(fā)的直徑。它所運(yùn)用的原理是：質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起重力場(chǎng)的變化。

　　以地勢(shì)較低的四川盆地被水淹了為例，如果這兒地的質(zhì)量增加，衛(wèi)星路過的速度就會(huì)增加，兩個(gè)衛(wèi)星之間的距離就會(huì)加大。在質(zhì)量拉扯下，然后兩個(gè)衛(wèi)星之間的距離又會(huì)縮短。只需要把兩個(gè)衛(wèi)星之間的距離測(cè)量，地表任何指定區(qū)域的表面質(zhì)量就可以獲得。這兩顆雙胞胎衛(wèi)星不但能夠精確測(cè)量地球的旋轉(zhuǎn)軸。形狀、大小和重力場(chǎng)的變化，還能監(jiān)測(cè)陸地冰川消融、陸地水量變化、海平面與環(huán)流變化、強(qiáng)地震等，是全球環(huán)境變化的有力工具。

　　重力場(chǎng)也會(huì)發(fā)生變化，像地球內(nèi)部一些極為緩慢的變化等。例如，冰在過去的地球極區(qū)比較多，地球在兩極的方向較為扁平受這些冰的質(zhì)量影響。由于現(xiàn)在部分冰融化，被重壓的陸地反彈開始上升，正在上升中是加拿大北部地區(qū)。這樣就使得地球逐漸變成更接近完美的球體。

　　科學(xué)家通過兩顆雙胞胎衛(wèi)星精確地測(cè)量，重力的微小變化，還發(fā)現(xiàn)許多地方的地下水資源，正在以不可持續(xù)的方式大量消耗，這是需要加強(qiáng)注意的。

　　重力場(chǎng)恢復(fù)與氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星

　　“生病”的人造衛(wèi)星怎么辦

　　在九霄云外飛行的人造衛(wèi)星，如果出了故障很難修理，要以預(yù)防為主。為此，把可靠性始終放在第一位，要精心設(shè)計(jì)，精心施工，采用高質(zhì)量的航天器元器件和科學(xué)合理的方案，制定多項(xiàng)故障預(yù)案和相關(guān)對(duì)策等。

　　比如，衛(wèi)星上的關(guān)鍵儀器可以采用備份設(shè)計(jì)，當(dāng)一臺(tái)關(guān)鍵儀器“生病”時(shí)，由地面通過遙控切換到備份儀器，或者自動(dòng)切換以繼續(xù)運(yùn)作。這樣雖然增加了復(fù)雜性和衛(wèi)星的質(zhì)量，總比整個(gè)衛(wèi)星不能工作或者報(bào)廢要好得多。

　　以確保執(zhí)行，衛(wèi)星的一些重要指令也要采取多種手段發(fā)出。衛(wèi)星在上天前要發(fā)現(xiàn)和排除衛(wèi)星的隱患和故障，進(jìn)行各種嚴(yán)格的空間環(huán)境模擬試驗(yàn)。這些試驗(yàn)要層層把關(guān)，從挑選元件開始，一直到最后總裝成整個(gè)衛(wèi)星，保證衛(wèi)星在發(fā)射前做到零疑點(diǎn)、零缺陷和零故障。