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卫星导航灵感真的来自于第一颗人造地球卫星吗?

2019-07-24 15:34 编辑:采集侠

尽管现在美国GPS(全球定位系统)几乎已经成为全球卫星导航系统的代名词,但是说到卫星导航的发展,还必须提到前苏联人类第一颗人造地球卫星。1957年10月4日,原苏联发射了全世界第一个人造地球卫星(斯普特尼克一号),开创了人类的空间世纪,地球进入了航天时代。

第一颗人造地球卫星发射后,在与苏联相距甚远美国的霍普斯金大学应用物理实验室里,有两个年轻的科学家,一个叫做比尔 盖伊,是个数学家,另一个叫做乔治 威芬巴赫,是个物理学家。他们在接收苏联人造地球卫星信号,研究卫星轨道时,发现频率出现偏移。研究结果,是相对运动引起的多普勒频移效应。卫星相对于地面接收机的运动速度是在变化的,两者靠近和远离时,会出现由于频率增加和减少导致的运动多普勒频率变量由正至负的变化。经此启发,该实验室的科技人员提出了卫星导航的多普勒测量方法与概念。根据多普勒测量结果,不仅能够确定卫星的运动速度,而且可以求导卫星与接收机之间的距离。后来的“子午仪”(TRINSIT)导航卫星系统,就是根据这多普勒定位原理提出并实施的。

当两个科学家向其实验室主任弗兰克 麦克卢尔讲述他们成功地实现了对前苏联卫星的多普勒跟踪时,实验室主任的头脑飞快地开动起来,因为他清楚的知道,美国海军所面临的挑战。他说:“好啊,如果你能够发现卫星在哪里,那么应该可以把问题反过来考虑,发现你在哪里”。

卫星导航灵感真的来自于第一颗人造地球卫星吗?

  图14. 数学家比尔 盖伊(左)和物理学家乔治 威芬巴赫(右)(向他们的实验室主任弗兰克 麦克卢尔(中)讲述利用多普勒方法跟踪卫星的情况)

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