2026年3月29日全国事业单位联考C类《综合应用能力》(河北广西山西云南辽宁湖北贵州江西宁夏安徽黑龙江上海重庆吉林青海海南湖南内蒙古甘肃)

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2026329日全国事业单位联考C类《综合应用能力》(河北广西山西云南辽宁湖北贵州江西宁夏安徽黑龙江上海重庆吉林青海海南湖南内蒙古甘肃)

材料一

人造卫星一般指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器,在国计民生中具有重要作用,气象卫星、通信卫星,全球定位系统卫星,情报卫星和侦察卫星等都是重要的空间资产,这些卫星一般设计制造费用高昂,质量较大,需要大推力火箭发射,发射成本巨大,目前,很多卫星只能完成预设好的有限任务。使用寿命只有几十年,不利于远地空间探索,专家认为,卫星技术需要从多方面试加以改进。

一、X

一般来说,卫星设备体积越小,运行所需的能源越少,重量就越轻,发射所需的费用就会越低。目前,已有一些小体型的立方星被送入了轨道,这是一种成本低、功能多、入轨快,研制周期短的微小卫星,由手掌大小的模块构成。边长大约10厘米,重量仅1千克左右。不久的将来,研究人员有望把卫星的整个大脑放入1立方毫米的空间内。

与人类生活密切相关的通信卫星可分为两种类型:主动卫星和被动卫星。主动卫星是指能够自主发射信号或数据的卫星,需要通过推进系统进行操控。其中电推进技术是最高效的,被动卫星仅反射来自信号源的信号,只需要控制方向和稳定性。因此,被动卫星更容易实现微型化,如果用于控制稳定性的硬件可以再轻便些,被动卫星的重量可极大减轻。某大学的一项研究制造了上百颗毫微微级卫星,每颗卫星边长3.2厘米,质量约为5克,不具备推进和机动能力,这些小卫星全部进入低地轨道,成功建立了星间通信与星地通信链路,可作为一个网络系统运行。相比之下,主动卫星的构造和功能更复杂,缩小其体积则需要更长时间。

微小卫星也需要有标准化的设计方案,以便加快其研发、生产及投入使用的速度,从而降低成本,但设计必须是可定制的、多模块化的,这样才能兼容定制的科学仪器,保护敏感部件免受高温和放射线侵害,此外,微小卫星可用微型火箭发射,微型火箭价格相对低廉,生产速度快,重量只有几吨,能够同时把几十颗立方星发射到近地轨道,而且每天都能进行发射。

二、Y

把成千上万颗微小卫星或行星际探测器发射入太空之前,必须确保它们能够一直运行,如果卫星出故障,那么这种星编队几乎没有用,值得注意的是,卫星的使用寿命对于远地空间探索至关重要。

当今卫星的设计寿命通常介于1~15年之间,导致卫星报废的原因在于太空环境恶劣:温度极低、近乎真空,充斥高能粒子和离子辐材,如果想让卫星的使用寿命长达百年或者更久,它们应该像某些生物一样具有可再生能力,例如,电池,发电机和传感器一旦受损要能自我修复,以此类比,航天器的人类居住仓、燃料箱和空气箱也要能自动堵塞漏洞和裂缝。

研究者在实验室开发了一些先进材料,主要是耐用,可自我修复、重量轻、弹性好的结构体,但研发进展比较缓慢。如果航天器要重新进入地球或其他星球大气层,相关材料还需具备特殊耐热性,特殊韧性,防止裂纹扩展和疲劳损伤,甚至最好使用环保材料。此外,航天器还应具备适应和处理突发情况的能力,如抓取不规则形状的小行星或需要维修的其他卫星,因此需要设计可调节性抓握器。最终要形成能自我修复的太空平台,包括推进系统、发电站,生命保障系统和科学仪器设备等。

三、集群运行 

不同于建造一颗卫星来执行一项任务,卫星星座由成千上万颗卫星组成。具有更广阔的潜力,它们可以一起工作,就如同运行在一个大平台上,例如,组成下午编队Afternoon-Train)卫星星座的5颗卫星,监测着地球大气中的云、气溶胶、温室气体和其他气体,可协作提供气候、天气模式以及大气污染的三维重建。

卫星星座可以有多种配置方式,或在相同轨道上连续编队,或构成均匀分布网络、通常,利用卫星完成包括两极地区在内的全球通讯、导航、环境监测等任务,必须使地球上任何地点在任何时刻都能被卫星覆盖。要做到这一点,用单颗卫星或一个卫星环是不够的,需要由几个卫星环按一定的方式配置组成一个卫星网。多个卫星网可以连接在一起,以增强其功能、韧性和响应能力。一些配装了相应设备的卫星可用来修理、调整其他卫星。

微小卫星集群应当以成本低且部署迅速为发展目标,数千颗微小卫星可从轨道上的一颗大型中央卫星上释放出来,能够执行基本逻辑操作的卫星集群可以与数量更好,个体更大更复杂、具备机动能力、充当通信或分析中心的卫星簇相结合,最终,卫星网可能像神经网络或人工智能一样运作,人类可以利用卫星的自组织、可变形性、自学习和同时感知大范围空间等群体属性。

在现有的卫星星座中,多数由几十颗卫星串在一起。例如,全球定位系统(GPS)用24颗作业卫星有效覆盖全球,之后还将增加卫星数量,这些卫星大都由地面控制,为保证高效运行,卫星星座单元要能够实时相互通信,并实时调整位置和方向。

未来太空活动还需要多方位的探索与努力、材料科学家、航天推进领域的专家需要更多地开展合作,开发出可应用于宇宙空间的自我修复材料、更加高效可靠的微型推进器、与此同时,必须优化批量生产方法,以部署成千上万颗卫星构成的星座,此外,政策制定者和法律专家需要建立一个运行大型星座的国际法律框架,例如,通信频率和轨道需要进行合理分配;卫星报废移除工作必须在国际层面上协调等。

二维码

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