物理與航天技術論文

　　資訊科技可提高工農業和服務行業的效益及競爭能力,促進管理和決策的科學化, 下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　航天技術與資訊現代化

　　摘要介紹了空間資訊高速公路的概念、特徵,及其對應用衛星的需求,並論述了空間資訊高速公路對社會經濟發展的巨大推動作用。

　　經由衛星實況轉播這個短語是航天技術取得巨大成就的象徵,隨著衛星通訊廣播事業的快速發展,這個短語已逐漸被人們省略,而成為日常生活中普遍公認的傳播方式。衛星通訊用電波把整個世界既快又準確地聯絡在一起,這種聯絡一旦中斷,經濟發展的速度將會大大放慢。

　　人類社會正進入資訊社會,資訊已成為世界上最重要的戰略資源。資訊科技是當代最為活躍的生產力。應用資訊科技可提高工農業和服務行業的效益及競爭能力,促進管理和決策的科學化, 推動國民經濟各部門逐步轉移到新的技術基礎上來。大力發展資訊產業,加速國民經濟資訊化,是建立和發展我國社會主義市場經濟,保持國民經濟持續、快速、健康發展的客觀要求。

　　在資訊社會中,航天技術的作用將變得更巨大,進一步豐富其內涵,擴充套件其外延,最終將徹底改變地球上的面貌。航天技術與計算機的融合,形成了在地球上跨越時間和空間的資訊基礎結構,它將逐步進入千家萬戶,從根本上改變人們的生產、生活和相互交往的方式,並加速人類文明和文化的傳播,增進互相理解和全球意識。因此,加速發展航天技術,從多方面、高效率地利用航天技術, 特別是充分利用空間資訊資源,以促進社會生產力的發展,提高人流、物流和能量流的利用率,增進文化交流和人民間的理解和信任,已成為當今世界各國的共識。

　　一、空間資訊高速公路

　　世上本沒有路,路是人走出來的。我國漢朝開闢了經西域通往西方的道路,溝通了我國同西方許多國家在經濟和文化方面的聯絡,被後人稱之為“絲綢之路”。1855年德國機械工程師卡爾·本茨發明了世界上第一輛實用的內燃機汽車。當他駕駛這輛木製的三輪汽車,在自己的院子裡行走撞到牆上的時候,還沒有想到路。7年之後,福特發明了汽車,並於10年後形成產業的時候,人們開始把目光盯在汽車的跑道上,於是1913年柏林西南部出現了世界上第一條高速公路。在此後的數年中,高速公路這種具有魔力的通道,使世界發生了神奇的變化。

　　資訊高速公路作為資訊革命的基礎設施和通向21世紀的神奇通道,已成為世界各國爭奪資訊資源,確保競爭優勢的籌碼。1993年,在美國政府報告中,對資訊高速公路給出了明確的概念:它是一個能夠向用戶提供大量資訊,由通訊網、計算機、資料庫,以及日用電子產品組成的完備網路。具體地說,就是在全國範圍內,鋪設新型光纜作為資訊流通的幹線,通過光纜和多媒體向全國提供教育、科研、衛生、商務、金融、文化娛樂等頗為廣泛的服務。

　　所謂空間資訊高速公路,可形象地將它理解為以衛星——光纖為主體,再輔之以其它通訊手段作為“公路”,並利用集電腦、電話、電報、傳真等為一體的多媒體,使資訊能夠高速傳遞並可共享的通訊網路。這種網路可遍佈全國乃至全球。在中國,則將它稱之為國家經濟資訊化基礎設施, 其內涵包括4項要素:網路與通訊、計算機與資訊化裝置、資訊資源與服務、人與資訊化環境。

　　空間資訊高速公路有兩個特徵:第一個特徵是利用通訊衛星群和光導纖維網組成混合型全球通訊網,實現計算機網路化和資訊雙向交流;另一個特徵就是用多媒體技術普及計算機的使用。衛星通訊和數字網路光纜就像高速公路一樣,是促進社會經濟發展的基礎設施。它不僅指地面光纜數字通訊網路系統,而且還包括通訊衛星、衛星定位和導航、環境和災害監測資訊系統。此外,還應包含社會、經濟統計資料庫和自然資源資料庫系列,以及巨集觀調控、規劃決策和工程設計服務、知識庫、邏輯推理人工專家系統。這樣就能有效地實現以資訊流代替人流、物流與能量流。

　　在空間資訊高速公路中,衛星無線電通訊頻頻寬,極容易實現雙向高速率的資料傳輸和可視電話業務,並且適用於單向多路的電視節目傳輸,也非常適合於大型跨國企業間的業務聯絡。由於地面資訊高速公路的成本昂貴,需要10～15年甚至更長的時間才能建成,是一個無法在短期內普及服務的鉅額投資專案。對於發展中國家來說,空間資訊高速公路的建設,可彌補通訊基礎設施差, 以及區域性通訊空缺的不足。

　　地面資訊高速公路的全球化和使用者的移動化都十分困難,而空間資訊高速公路的全球網路卻很容易實現,因此,用它進行全球行動通訊,在數率不特別高的情況下,便能實現諸如可視電話之類的雙向傳輸。

　　空間資訊高速公路,更具有能適應現階段經濟發展中所出現的各地區差別懸殊的特點。在中國地廣人稀的西部地區,加強衛星遠距離教育和電視廣播,對於提高西部地區的文化素質,普及科學技術知識,消滅貧困愚昧落後現象無疑有著重大的意義。

　　因此,空間資訊高速公路,一方面利用了光導纖維傳送資訊量大、訊號幾乎不失真、速度快而且保密性強的特點;另一方面,又利用了通訊衛星的通訊方式極其方便、覆蓋面十分寬廣、特別適合於移動終端和全球個人通訊的特點。這兩者組合,形成了優勢互補,可以認為是最佳的方案。

　　二、資訊社會對應用衛星的需求

　　1?靜止通訊衛星網

　　美國休斯空間通訊公司提出了建設全美衛星通訊網路的計劃。建設投資6?6億美元,計劃發射2顆靜止通訊衛星,從1998年開始以無線形式向美國使用者提供高速雙向資料傳輸和可視電話業務,在美國電信業務中,率先開發頻率寬度可根據使用者需要而變化的傳輸業務專案。最近又提出, 到2000年,將美國全國性的衛星通訊網路,擴大成全球通訊網路,最終發展成全球性空間資訊高速公路,設計總投資約32億美元,由9顆靜止通訊衛星組成可覆蓋全球的通訊網路。

　　2?低軌道衛星群移動通訊系統

　　在通訊方面除可利用靜止通訊衛星網以外,還可利用低軌道上位於不同軌道面的多顆衛星,來轉發地面使用者的訊號。目前全世界已出現了十幾種較為有名的方案,有些方案正在付諸實施。例如,美國摩托羅拉公司提出的“銥”衛星系統,由6個極地、近地、近圓軌道面上執行的66顆小型通訊衛星組成,每個軌道面均勻分佈著11顆衛星。由於這一衛星系統中的衛星軌道距地球表面較低,只有400～500公里,所以無線電訊號很強,個人手持式無線電話機很容易獲得清晰的訊號和語音。“銥”衛星系統的地面裝置則由系統控制中心,以及分佈在世界各使用者國家和地區的關口站和終端裝置等組成。又如,美國呼叫公司與其它有關公司建立的全球無線通訊網,也稱之為全球通訊系統。由於以寬頻傳送,因而能傳送電視及高速資料。這一耗資90億美元的龐大通訊網路,將由 840顆低軌道***700公里高度***現代小型通訊衛星來覆蓋地球95%的地區,它可以雙向傳輸包括電檢視象在內的各種訊號,以及個人語音通訊,具有資料、傳真、尋呼和定位功能。該系統的主要特徵, 是利用通訊衛星群和光纖網實現計算機網路化和資訊雙向交流,並將成為二次資訊革命的主要物質基礎與保障。

　　3?大容量鐳射衛星通訊

　　鐳射與普通光源相比,具有很多特殊的性質,譬如鐳射輻射在“時間”上高度集中,很適合用於快速保密通訊。鐳射輻射在“空間”上高度集中,方向性很強,而且具有高增益,因而用於通訊可以傳遞得非常之遠。鐳射輻射在“波長”上高度集中,因此波長分佈範圍很窄。鐳射的相干性、單色性和方向性,使它成為通訊的理想載體。在理論上,光的頻段寬度達到10?13～10?15赫,這樣大的頻寬,對每路僅4千赫的電話,可容納100億路之多;對頻寬為10兆赫的彩色電視,也可同時傳輸1000萬套電視節目而不相互干擾。由此可見,一旦鐳射衛星通訊投入實際應用之後,由於其具有容量大和抗干擾性強等特點,不僅能擴大通訊容量,緩和通訊頻段擁擠的局面,而且可避免洲際通訊時的時延現象發生,是實現空間通訊和準確快速、保密性強的軍事衛星通訊的重要途徑。衛星鐳射通訊技術無論是在靜止軌道上的衛星,還是低軌道的衛星、飛船、太空梭、空間站,以及深空探測器,都可以利用鐳射通訊技術將它們連線在一起,形成一條無形的光學鏈路,使資訊暢通無阻,因而空間資訊高速公路成為名符其實的高速公路。

　　中國重視資訊通訊技術的發展,而且已經列入國家計劃。面對世界高科技領域的挑戰,為加快發展具有中國特色的資訊高速公路,而不失時機地推動資訊化,中國以“金字”工程為生長點,與衛星通訊相結合,逐步形成資訊產業。通過“金字”工程的實施,建立國家資料通訊基幹網和一系列專用網,為發展資訊產業奠定基礎。根據巨集觀分析預測,中國目前使用的衛星轉發器不到50個,到 2000年中國大約需要145～150個衛星轉發器,到2010年,將需要588～837個衛星轉發器。

　　三、空間資訊高速公路將推動社會經濟發展

　　隨著空間資訊高速公路的建成,將使工商企業和整個社會處於一場革命之中,而這場革命的規模和效果是難以預測的。對其發展前景,現初步分析如下:

　　1?巨大的商業利益

　　為了建設資訊高速公路,美國政府和企業界計劃共同投資400多億美元。根據預測,2010年, 資訊高速公路產業所創造的市*2?改變人類生產和生活方式伴隨著社會資訊化和資訊高速公路的建設,人們便能充分利用資訊,大大提高物質生產的效率,提高原材料和能源利用率,有可能改變人類的生活方式,並終將從傳統的生產和生活中解放出來。將出現電視電話、可視電話會議、電視購物、電視教學、家庭影視室、家庭圖書館、家庭資料庫、在家中辦公等等一系列新生事物。隨之而來的將會給教育、衛生,保健等部門帶來一場革命,無論在何時何地,都可向所有圖書館要求檢索所需資料,瀏覽有關圖書;隨時隨地可通過聯機方式,立即獲得最好的醫療保健服務和其它社會需求服務,醫院遇到疑難病症時,可以向遠距離的醫學專家請教,以求得正確的診斷和治療。以美國為例,僅醫療支出這一項,每年可節省1000億美元。此外,可為能源、交通、環境等問題提供一種新的緩解方法。

　　3?推動高新技術發展

　　建設空間資訊高速公路和國家資訊基礎結構的計劃,將成為發展各種高新技術的驅動力。美國認為,在執行“國家資訊基礎結構”行動計劃中,應優先發展的技術包括:半導體與微電子學、計算機、通訊、高速網路、多媒體技術、光電子、高清晰電視、應用軟體等。比如計算機,必定要向功能更多、效能更優、速度更快、容量更大、體積更小的方向發展,這就對超高速積體電路,新的計算機體系結構與微電子系統整合技術提出了新的要求。而多媒體技術的發展,將採用大量的專用積體電路,對高速訊號處理器、視聽訊號壓縮與解壓縮、調變解調器、資料存貯器、圖象識別、語音識別等器件提出了新的要求。

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