太空问答？

什么是卫星的地球同步转移轨道？

所谓地球同步转移轨道（GTO），是近地点在1000公里以下、远地点为地球同步轨道高度（36000公里高）的轨道，一般发射地球同步轨道（GEO）卫星都是借助这个轨道的。卫星被送得越高需要的能量越大，如果先进入高度较低的地球同步转移轨道的近地点，并且水平飞行速度比较快，等它沿着椭圆轨道来到远地点（速度也越来越慢），再进行加速，达到在地球同步轨道高度（36000公里高）处围着地球圆周运动的速度，就进入了地球同步轨道飞行。实际当中这比直接运送卫星到地球同步轨道高度所需要的燃料要节省得多。我们国家常用长征3号甲系列火箭发射进入地球同步转移轨道的卫星。

火星车带那么多光学摄像头干什么？

当1997年美国宇航局的“火星探路者号”（Mars Pathfinder）降落火星时，仅仅带有5架摄像机，但已经为我们打开了看向火星的眼界；随着太空搭载相机技术的不断发展，美国计划在2020年发射的“火星2020”（“Mars 2020”）拥有着更多、更犀利的“眼睛”：它将搭载多达23个高清精密摄像头。这些“眼睛”支持全景，可工作在极端天气中，直接应用于气候研究以及辅助科学仪器进行分析。

这些摄像头的主要任务为：观测探测器所处位置整体的地貌、地质过程和地质记录（如矿物学、纹理、结构和地层）等；评估当前的大气和天文的环境和事件，以及与之相关地表与大气相互作用的过程；为探测器的导航、通讯、取样、提取和贮藏以及其他探测活动提供支持。

地面怎么与飞行到月球背面的嫦娥四号通信？

最近我国嫦娥工程最新的探测器——嫦娥四号降落月球背面。其实，早在大半年之前我国就已经发射了一颗名为“鹊桥”的中继卫星。当嫦娥四号到达月球背面时，地面与它的通讯都要经过这颗中继卫星。

所谓的“中继星”意思是“通讯中继卫星”，是通信卫星的一种，顾名思义，主要用于数据传输。“鹊桥”飞行在地月引力平衡的“拉格朗日L2点”位置。这个位置处在地月连线的月球背面，距离月球6.5万公里，距离地球38.4万+6.5万=44.9万公里。在L2点的卫星消耗很少的燃料即可长期驻留。地面通过佳木斯深空站的66米天线向“鹊桥”发射无线电波信号，经过它的转接，就能联络到位于月球背面的嫦娥四号。

卫星怎么用激光雷达测地形？

卫星在宇宙中也可以测量地球（乃至其他星球）的地形，利用的是搭载的激光雷达，例如美国宇航局2018年发射的“冰、云和陆地高程”2号卫星（ICESat-2卫星）。其实除了测量地表三维信息，它还可以用来测量海冰变化、测量植被冠层高度用以估计全球生物总量。

激光雷达对地面地形的高度探测，原理是测量自己发射的激光脉冲从发射到地面发射、再到卫星雷达接收，其间的时间间隔T，计算激光在该时间间隔内所经过距离的一半，即为星载雷达（卫星）到地面的距离H，以真空中光速c计算的话，也就是：H=1/2（cT）。卫星在天上本身可以用GPS精准定位，再配合星载相机和陀螺仪等设备，也可以精确确定激光束的方位，这样精确确定了激光束在地面的投影点后，激光束所经过之处的地形图也就绘制而成。

什么是探空火箭？

“探空火箭”的“探空”（sounding）来源于航海术语“to sound”，意思就是“去测量”（sound本意是听）。二战之后，以V2火箭为代表的火箭的各种发射试验为了“物尽其用”，往往携带各种科学仪器，既是火箭的工程发射尝试，又是高空探测。如图所示，火箭发射后打开科学仪器，进行起飞和降落路径上的空间物理参量的科学探测，将探测结果以无线电方式发送回地面或随后进行回收。中国航天最先发射的空间探测飞行器也是探空火箭。

探空火箭最大的意义就在于，探测气球飞行高度基本低于40公里，而卫星轨道高度基本高于160公里，在这之间的大气区域，气球上不去、卫星下不来，用火箭进行实地探测，是一种经济实惠的探测方法。

从宇宙返回的航天器用什么材料抵抗高温？

根据计算，从宇宙返回的航天器，从高空下降到达离地面60～70公里时往往还有20倍声速，对应的温度可以高达上万度，必须采取措施来避免其烧毁。通常航天器表面会采用两种材料：烧蚀材料、隔热瓦（绝缘材料）材料。

航天器隔热层涂的“烧蚀材料”通常汽化热大、热容量大、绝热性好、向外界辐射热量的功能强，所以在温度升高时先汽化吸收大量热量随后带走热量，保证隔热层里面温度不会太高。阿波罗飞船是比较早用到这种技术的。我们的神舟系列飞船也同样采用这种方法。

而隔热瓦应用了多样的绝热原理，常见的有多孔材料、热反射材料和真空材料等，它们像我们装修时候的瓷砖一样，一块一块贴在航天器上，留出热胀冷缩的缝隙。这些材料导热系数小，能耐得住高温，还要在高温下能贴得住航天器表面，例如特殊的二氧化硅瓦。美国航天飞机采用的是这种技术。

为什么要设计返回式卫星？

返回式卫星，顾名思义，就是发射到太空中执行完任务，还能返回地面的卫星。1975年11月26日，中国的第一颗返回式卫星从酒泉卫星发射中心成功发射，完成预定任务后于11月29日成功返回。

能够从太空返回的人类航天器固然是宇宙飞船等载人航天科技中必不可少的一环，但在其设计初期也不是“无所事事”。航天科技的早期拍照技术远不如现在，需要利用底片，返回式卫星最初用作军事侦察及国土普查用途，它在天上拍的照片必需带回来地面进行冲洗和分析，不管是让整个卫星回来还是只送回来回收筒，这都需要有设备从太空返回地球。现在随着数码照相、数据传输等多个学科领域的发展，卫星影像数据可以直接从太空传送到地面，返回式卫星主要变成进行需要回收实验品的空间试验室。例如，2016年发射的实践十号是中国第25颗返回式卫星，它携带了多种太空实验上天。