为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
讲起东方红一号卫星,恐怕是无人不晓,毕竟这是我国发射的第一颗人造卫星,对我国航天历程而言有“里程碑”式意义。
但是这颗卫星由于技术方面限制,在外太空只运行了十几天便停止发送信号,可就是这个在我们看来并不算高等的卫星,却在外太空飞行了超过五十年时间,即便是它早没有任何能源支撑了。
那么到底是怎么样飞行了五十年都没有坠毁的呢?其实最重要的缘由便是得益于东方红卫星它的技术水平“不先进”。
之所以这样说并不是代表东方红一号卫星不行,这颗卫星对我国的航天事业意义非凡,它的发射代表我国成为自苏联、美国、法国,日本之后,世界上第五个能自主研制、发射人造卫星的国家,它是我国真正意义上航天事业发展的开端。
即便是美国、苏联的第一颗卫星,技术水准也不见得会比东方红一号领先太多。不过客观来看,东方红一号能够持续如此之长,反而也是因为那时卫星技术水平比现在落后。
东方红卫星本身是一个提前在地球上已经设置好了运行流程的卫星,它上面没有装设太阳能板,所使用的电池能够提供的能源只有二三十天的时间不会再多了。
那时我国电子设备发展技术还较为落后,所以东方红卫星上没有可以遥控的设备。东方红卫星除了在外太空播放歌曲之外,就是按照之前预定好的程序,收集一些外层空域方面的相关数据,最后传回地球。
但是我们却无法从地面控制中心,向东方红一号发射指令。我们把东方红一号卫星送上太空的时候,就没有考虑过要让它再回到地球,毕竟当时我国的技术水平肯定是做不到。
我们现在通常说的卫星坠毁,其实大多都不是自然原因坠毁的。
——卫星坠毁一般分为两种情况,第一种是受到外层空间无法预计的外太空垃圾撞击时,失去了飞行能力坠毁到地球;而第二种情况则是人为让卫星坠毁。
不管是哪个国家,所设计生产的卫星它本身都有使用寿命。在寿命用完后,这颗卫星便由于老化无法再继续使用,把它留在太空中本身就是一团垃圾。
随着人类社会在外层空域拥有的卫星越来越多,这些已经处于报废状态的卫星,反而会给新卫星运转带来一定程度上阻碍,因为这些卫星是不可控的,它们到底会沿着怎样的轨道飞行也是无法预测的,一不小心就会把正在运行中的卫星撞毁。
所以为了能够减少太空垃圾的数量,目前世界各大国的卫星本身都会设置自毁程序。简单来说,就是在卫星使用寿命即将到期前,控制中心会给卫星发射指令让它主动滑入大气层。
而大多数卫星在通过大气层时就会燃烧殆尽,这并不会对地球生态环境带来威胁,也可以避免废弃卫星对外层空域造成环境影响。
但是我国发射东方红一号卫星的时候,还没有这样的技术能力,那时大家也没有要避免太空垃圾出现的念头。再加上我们也没有考虑要让东方红一号卫星坠毁,毕竟它确实是我国一个前所未有的里程碑,具有象征意义。
再者,东方红一号卫星本身所处的外层空域轨道比较特殊。
或许大家都很清楚大气层的存在,但是大气层其实自上而下还分着不同平层。首先大气层自上而下分为逸散层、暖层、中间层、平流层以及对流层,而逸散层是分布在大气层中最外面一层,这里基本已经距离地面800公里以上。
而这一层气温相对而言是比较高的,大气已经处于消散状态,而且这里的地球引力也遭到了极大的削弱。更别说在这一层面上分子运行速度非常快,这便造就了一个特征——卫星在这一层面飞行时,基本是不会受到地球引力影响的。
东方红一号卫星在逸散层飞行的过程中所形成的圆周运动离心率,抵消掉地球给东方红一号卫星所施加的引力,这就达成了一种基本平衡,这也是东方红一号能够在外层空域飞行超过五十年的直接原因。
不过这并不代表东方红一号会在外层空间永久飞行下去。
之前说过,东方红一号飞行过程中通过圆周运动所产生的离心力,只是基本上抵消掉了地球给施加的引力,但并不是完全形成平衡,这样的平衡是不稳定的。
其实东方红一号它并不是没有下坠,只是下坠的速度比较缓慢。在2020年,东方红一号卫星运行轨道与几十年前运行的轨道相比,已经下降接近500千米。
而且随着东方红一号的运行轨道距离地球越来越近,地球施加的引力也会越来越大,所以东方红一号的坠毁是一个时间问题。只不过它坠毁的过程比我们想象中还要漫长得多,恐怕我们这一代人都看不到东方红一号落地回家的那天。
这还是不考虑外力的影响,要知道随着人类科学技术的不断发展,我们未来迟早会送入更多卫星,甚至有可能太空旅行都会变成常态化。
那在这样的情况下,随着地球外层空域的繁忙,我们不排除可能有一些东西会碰撞到东方红一号卫星,让它彻底脱离自己的轨道。
此时有两种可能,一个是东方红卫星会像其它卫星一样,在大气层中被燃烧殆尽;而另一种可能是它会偏离地球的轨道向遥远的宇宙飞去。
为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
东方红一号寿命仅有28天,能量早已耗尽,为何运行了51年还没坠毁?要知道,天宫一号比它先进多了,可七年之后就坠入了大气层!
小时候我们的课文里都讲过,东方红一号是我国发射的第一颗人造卫星,这也成为了航天领域的开端
一开始科研人员预计,东方红一号只能飞行20天,如今51年过去了,它还在安稳的环绕地球飞行,2011年发射的天宫一号,在太空飞行七年之后,就坠入了地球的大气层,但是1970年4月24日,由长征一号运载火箭搭载发射的东方红一号,如今已经飞行了51年,燃料早已耗尽,却丝毫没有坠毁的意思,科学家预计,东方红一号可能还要运行上百年,它究竟有什么过人之处,还是隐藏什么奥秘?
当年东方红一号的发射,中国也成为了世界第五个,能够自主研制而且发射人造卫星的国家,人类首次发射卫星的是苏联,美国、法国、日本后来居上
东方红一号卫星还能发射东方红音乐,通过中央人民广播电台,向全世界转播,除此之外还装有试验仪器,东方红一号的发射让全国人民为之振奋,许多人听到太空发射来的东方红歌曲,心情也是无比的激动
东方红为72面直径一米长的球体,重量为137公斤,能够探测电离层和大气层密度,以及进行多项太空试验,一开始只设计了20天的工作寿命,但实际寿命为28天,在这段时间里,通过电磁波一直播放着东方红音乐
而且向地面传回了许多珍贵的探测资料,为我国日后能够研制出更先进的卫星,提供了非常宝贵的数据,到了五月十四日,它就停止了信号的发射,尽管如此东方红一号卫星仍然环绕地球运行
许多人造飞行器,都已经坠毁了,为何东方红一号卫星如此坚挺呢?
虽然东方红一号失去了跟地面的联系,我国航天测控团队也一直在追踪它的运行轨迹,发觉东方红一号还在太空飞行
东风红一号运行轨道比较特殊之所以没有坠毁,有一个重要的因素,就是东方红一号卫星运行轨道比较特别,它的近地点只有441公里,远地点又有2368公里之遥,倾角为68.44度,以椭圆的形式环绕地球运行,近地点属于逸散层区域,因为东方红距离地面高度时有不同,于是它的大气层物理和化学性质就会有较大的改变
大气层自下而上分为对流层,平流层,中间层,暖层和逸散层,最外层基本上处于800公里以上,也就是逸散层,这里的气温比较高,大气很是稀薄,分子运行得很快,所以人造卫星的运动基本上不会受到地球引力的影响,物体间的运动也是平稳的,这个范围地球的引力是很小的
除了东方红一号之外,这个区域还存在许多的太空垃圾,它们受地球的引力影响,一直环绕地球旋转,如果飞得慢的就会掉下来,要是飞得太快,很可能摆脱地球引力的束缚,冲向遥远的宇宙空间,东方红一号就处在了这个区域,没有受到其他力的作用,因此才运行了50多年,根据科学家估算,还要运行上百年,这是因为飞行器在区间轨道影响下形成不掉落的原因
惯性也起到了一个至关重要的作用,东方红一号存在着近地点和远地点,所以它环绕地球的轨道,为一个椭圆型,于是就会产生圆周运动,然后再产生离心力,这个离心力跟地球的吸引力起到了相互平衡的作用,所以没有了空气的阻力,东方红一号会长时间的环绕地球运转!
人造卫星还携带了太阳能电池板,从而为它们的运行提供能量,但你要知道的是,卫星进入了自己的运行轨道,便不再需要能量了,还有东方红一号,采用的能量是银锌电池,这种电池比太阳能电池板卫星,坠毁的几率要低很多,所以哪怕它的能量消耗殆尽,也一直在太空飞行
不过东方红一号也不是一劳永逸的环绕地球运行,它的轨道会慢慢的向下坠落,根据2017年相关观察数据表明,东方红一号近地点已经下降到了429千米,远地点也下降到了2036千米,随着轨道的不断下降,受到地球的引力也会增大,最终,东方红一号还是会回到地球,在进入到大气层时,会产生摩擦起火,最终被烧毁,但这还需要漫长的等待
为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
东方红一号是我国的第一颗人造卫星,在技术上来说,如今的卫星可以说已经进步太多了,并且2020年也是东方红一号进入太空整整50周年之际(飞行50年),该卫星的发射是我国“卫星时代”的开端。
当然在1970年,我国能够制造出这颗人造卫星也是不容易的事情,因为是继美、苏、法、日四国之后第五个能制造和发射人造卫星的国家,同时在当时还面临到了外界的技术封锁。
这可以说完全是依靠自身能力,通过中国人的智慧所打造出来,虽然这颗卫星的设计寿命不长,但是它的成功以及传播会数据,就足以说明航天发展少不了我国,我们有能力在航天发展中占据一席之地,包括我国才建设完成的北斗卫星系统,又成为了世界性的工程,不少国家都已经在缓慢的接入我国北斗系统,我们当然的服务宗旨也是“全球”。
那为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?东方一号是一颗近似球形72面体的球体,它的设计运行寿命为20天,不过在实际的运行之中,它是运行了28天,所以比实际设计情况要长,电池耗尽于1970年5月14日停止发射信号,但东方红一号卫星仍在空间轨道上运行,是什么原因?
第一、是因为它飞行的轨道比较特别,近地点为441千米,从这个最近的高度来说,相当于是属于逸散层的区间,这也是通常卫星的区间。它所处的区间基本上是不受任何的影响,当然就算是有影响,受到的阻力也比较小,所以如今大多数的太空垃圾在这个空间也是存在的,它们不受到强外力的影响,只能够在这上空进行飞行,这就是所在区间轨道影响的原因,也是最为重要的一个原因。
第二、本身该卫星也没有如今的卫星相先进,并没有任何的可控制的设备在里面,所以当它进入到一个区间的时候,在不受较强外力的影响之下,也只能够保持在上面。如今我们看到的卫星坠落地球,许多也是不是在这个区间上,也没有在不受外力的作用下坠落地球的。这就是第二个原因,当然这部分稍微较低,本身来说以前设计也没有想到这些。
所以综合情况来说,东方一号如今还没有坠落到大气层之中,主要是因为没有外力对它的推动,就算是有小部分的阻力,但是太小了 ,不足以快速改变它的轨道,就算是在缓慢的移动之中,最终会落入到大气层之中,也就是掉下来,那时间也非常的久远了,暂时无法预估。所以有可能我们都还看不到吧。
有没有办法加速卫星的坠落?其实站在如今的科学角度来讲,仍然对于所有的卫星来说是没有办法将其回收的,不然地球上空也不会出现这么多的卫星垃圾。
但是在不同的轨道之上,是会出现不一样的情况,同时如今所布置的卫星都具有“推力”功能,所以在回收卫星方面,人类也是越来越接近现实了。但是多久能够将地球上空所运行的卫星,运行一段时间之后,能够将其落回地球,这个还不清楚。
如今我们看到的也是在实施火箭发射器的回收利用,但是还没听到什么卫星发射出去之后,在很多年之后直接能够回收回来再使用,这个是没有的。这个可能就是未来的一个研究方向,相当于是回收再利用的模式。
如今我们清理太空垃圾,也是想得是发射新的卫星去回收,这里面其实覆盖了部分的回收技术,但是并没有完全运用到新的发射卫星上,所以如今还没有办法加速卫星的坠落,这就是大概的情况。
未来人类需要面对这些太空卫星?当然我们也说了,人类未来是需要注意这些已经无效的卫星,它们在地球的上空运行,也就是我们说的天空垃圾会越来越多,如果不进行这些无效的卫星回收,那么最终地球将不可能还有新的卫星发射出去,地球上空的卫星运行轨道是越来越“狭窄”,每年产生的卫星碎片也是多不胜数,所以当一切达到饱和的状态时,人类就没有办法突破。
也就是说在人类发射新一轮的卫星时,只能够清理了这些轨道上的碎片或无效的卫星等等,才可能植入新的卫星,这就是空间利用不合理,人类只希望发射,并没有想到如何在失效之后回收回来,并且如今也没有一个国家能够做到。以后卫星说不定发出去之后,就会出现问题,特别是碰撞的可能性会越来越,这就是大概的情况,其实也是大家未来面的“回收问题”。
所以综合情况来说,东方红一号至今没有坠入大气层,在未来虽然会缓慢地进入到大气层燃烧坠落,但是这个时间可能非常的长,除非有什么东西改变了它的轨道,才可能快速的坠落,正常情况下是不可能有这么快的。
为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
因为东方红一号飞得实在太高,按照目前的下降速度,至少还要一千年才会坠落。
作为我国自主设计研制并且发射成功的卫星,东方红一号可以说是无人不知无人不晓,因为这颗卫星,我国成为了全球第五个能够独立制造发射卫星的国家。
不过这颗东方红一号,在1970年发射成功后没多久,就因为失去了动力能源而停止了工作,然而这颗没有动力的卫星并没有坠落,直到现在还在外太空飘着。
通常来说,人造卫星在完成工作任务之后,直接坠落,因为与大气层之间会产生各种摩擦之类的问题,直接被烧毁,能够坠落的也都是些残骸零部件而已。
当然也有很多并不会坠落的卫星,这些卫星的存在,组成了大规模的太空垃圾。
以如今的技术将人造卫星大规模回收的话,成本是个很大的问题,因此大多数的卫星往往都是在外太空玩儿腻了之后自己返回,要么就是用击落的方式,才让卫星返回地面。
我国在研制东方红卫星的时候,技术并不算成熟,当时为了降低东方红一号发射之后受到阻力与地心吸引力的影响,我国并没有使用体积庞大的太阳能电池板,而是用了银锌电池。
这种电池体积很小,但是并不能长期使用,能耗非常快。
本来我国预计东方红一号也就能工作二十天,没想到东方红一号硬是撑了二十八天才完全失去动力停止工作,而这颗卫星也并没有坠落,反而一直都在太空当中飘着没有掉下来。
之所以如此,最重要的就是东方红一号当初飞得太高,其运行轨道近地点441公里,而远地点则超过2300公里,在发射之后,东方红一号的轨道高度还在上升。
由于距离地面实在是太遥远,东方红一号受地心引力影响非常小。
航天器通常在距离地面三百公里的程度之内,才会在没有动力的支撑下不断坠落,但是东方红一号距离地面还有大气层的距离实在是太远了,基本上不受这方面的影响。
当年东方红一号进入预定轨道之后,以最大限度保持了原有速度,即便是没有了动力支撑,也能够通过地球向心力与宇宙的离心力达成的相对平衡,在太空中平稳运动。
只要不受到外力的撞击之类,东方红一号还能持续飞行上千年。
作为我国最早的人造卫星,东方红一号是非常成功的,直到现在我们还是能够在地球上观测到这颗卫星的,而这其中蕴含着的物理道理非常奥妙,三言两语也无法完全说清楚。
为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
东方红1号卫星设计之初,预计只有20天的寿命,从1970年4月24日被发射,东方红1号已经在太空遨游了52年的时间,这其中究竟发生了什么呢?
东方红1号卫星,作为我国历史上发射的第1颗人造地球卫星,当年由钱学森院长带领,在我国空间技术研究院全体成员的不懈努力下,自主研发成功。
所以在1970年4月24日发射成功的那一刻,也标志着我国成为继苏联,美国,法国日本之后的第5个发射自制火箭国产卫星的国家。
当然要想搞清楚,为什么东方红1号至今都没有坠入大气层,就必须要了解那个时代的背景故事:
东方红一号发展历程简介时间回到1957年10月4日,苏联发射成功了世界上首颗人造卫星,也预示着人类开始了向太空世界的探索进程。
当时不甘示弱的美国佬,自然也不愿意在美苏争霸格局中败下阵来,紧随其后,就在1958年1月31日,也将自己的探险者1号卫星成功送上太空。
这个时候就将压力给到了全世界,毕竟在人类世界的准则就是,先发现先占有,对于太空的探索,也终究是为了满足人类日益增长的能源需求,谁将掌握了能源主动权,谁就更有利于掌控人类世界的主动权。
尽管当时新中国成立还不到10年的时间,但是进行太空探索的计划,却一点也不能耽误了,于是我国也对探索太空相当重视,毕竟落后就要挨打的道理,是我们在此前接近一个世纪的时间里,用无数血汗泪得出的真切教训。
先是由中科院密切关注人造卫星发射有关情况,随后在1958年初,竺可桢,钱学森和赵九章等三名科学家联名上书,一致决定建议展开中国人造卫星的研究。
面对已经迫在眉睫的形势,1958年5月17日在党的第八大二次会议上,毛泽东主席郑重宣布:苏联和美国把人造卫星搞上了天,我们也不甘示弱,也要搞人造卫星!
于是乎,我国在1958年7月中旬,就以迅雷不及掩耳之势,成立了中国科学院581组,专门负责组织协调卫星发射以及火箭探测任务。
由于当年苏联是我们的老大哥,所以也有必要向老大哥请教关键技术问题,于是在同年10月,以赵九章先生为代表,我国高空大气物理代表团对苏联进行了长达70天的考察,专门负责学习研究人造卫星发射的工程技术。
只不过当时的考察团遇到了一个很大的难题,就是对于刚成立不久的新中国而言,显然不具备完整的卫星发射条件,卫星发射条件要求极高的工业化程度,而且涉及到的方方面面综合性很广,并不是一个简单的工程。
于是经过经中科院专家组的研究一致决定,先暂时推迟人造卫星研究工作,先把主要工作重心放到太空探索火箭上来,简而言之就是集中优势力量,各个攻破技术难点,先是通过探空火箭开始,逐渐为高空物理探测打下坚实的基础,同时也是为探索卫星发展提供基础。
最终在1965年1月份,由钱学森钱老的正式建议下,我国也将人造卫星工程代号定名为651任务,正式开启了有计划有步骤的人造卫星研究事业。
研究时间从1965年到1968年,才算是初步完成。
随后随着东方红1号人造卫星的收尾工作逐渐完成,1970年4月1日,装载着东方红卫星1号,和长征1号运载火箭的专列抵达了我国的酒泉卫星发射场,最终在4月24日下午9:35,我国第1颗人造卫星,东方红1号在长征1号运载火箭的搭载下,正式进入了预先制定的发射轨道。
当然这才预示着我国航天史上迈出的第1步。
由于当时东方红1号的化学电池寿命有限,其实预先制定的东方红1号工作时长只有20天,但是值得庆幸的是,东方红1号的实际寿命比预想的要长,真正在整个太空中持续工作了28天。
直到发射后的一个月,才与地面失去联系,但是即便如此,也在运行期间成功将探测到的太空数据传回地面。
那么现在其实就可以解释:
东方红1号卫星为什么至今还没有返回大气层中?尽管东方红1号停止发射信号了,但其实它作为人造卫星的轨道上面并没有结束,也一直在太空中不断运行着。
第一,作为我国第1颗人造卫星,当时并不具备先进的远程操控设备整个东方红1号的卫星,包括以下几个部分组成。
首先是主体结构,就是存在卫星各个关键部件的主要组成部分,其次就是温度控制系统,能源供给系统,《东方红》音乐装置,以及短波遥测跟踪和天线等分系统组成。
当时东方红1号的主要任务也是进行卫星技术试验,探测电离层和大气层密度。
当时国家对于卫星总体技术的要求,就是必须要上得去、抓得住、听得见和看得见。
- 上得去:
简而言之,就是保证东方红1号,能够顺利进入预定的轨道,当然这个主要任务其实还是落在了长征一号运载火箭上,当时我国仅用三年的时间,就让固体火箭从研制到发射成功,完成了历史性的进展。值得一提的就是长征一号火箭第3级采用了最新研制的固体火箭。
- 抓得住:
主要就是为了能够测量关键数据,毕竟这也是人造卫星在太空中的主要任务,通过无线电观测和光学观测,尽管我们当时选择的是造价低廉,对跟踪精度和计算方法无法把握的多普勒测速仪,但是在中科院测控专家陈芳允的建议下,通过特有的跟踪测轨方案,彻底解决了这一技术难题。
- 看得见:当时东方红1号设计之初,就是想让在地球上观测的人群,可以用肉眼看到,尽管当时的东方红1号卫星直径只有一米,但是它是一个72面的球体,所以即便是在轨道运行时,也具有强闪光的特点,而且一旦运转起来之后,会有一闪一闪的效果,后来为了让观测效果更加明显,专家组又在第3级火箭上加了观测裙,所以即便是天气不好,东方红1号卫星在飞过各国上空的时候,都可以被观测的到,在世界范围内都是相当先进的存在了。
当时的东方红1号能把数据顺利传回地面,就已经算是完成了他的使命,算是相当难能可贵了,更复杂的远程操控系统,一方面是当时也确实没这个必要,另一方面也确实受限于当时的技术条件。
第二,设计之初,也并没有考虑到完整的人造卫星回收技术其实到现在为止,中国卫星的发展已经到了震撼世界的地步,最开始的卫星主要肩负的就是通信、地质灾害预测、环境保护、授时以及定位的功能。
但是随着自动化技术的发展,人造卫星的可控程度也越来越高,目前中国卫星已经具备了在轨服务、组装和制造的能力。
或许这样说很多人没有办法理解。
一般来说,卫星的运行速度大约在每1秒5~10公里的水平,即便是如此高的速度,还要将其完美的捕捉控制,就需要相当高的水平了。
就在前段时间,根据一家商业空间监测公司的数据分析,中国卫星已经有了类似太空拖船的作用,能够直接将报废的北斗卫星拖出轨道,送到预先制定好的卫星坟墓中。
如此重要的关键技术,欧美国家其实也正在研究之中,但是中国已经做到了。
发射卫星还不是最厉害的,能够将发射出去的卫星再完整的收回来,这才是人类世界中,最需要攻克的技术难题。
马斯克的火箭回收计划,相信大家都有所耳闻,而且在5年的时间里, Space X公司已经100次成功,收回一级火箭,那么中国的火箭回收技术走到哪一步了呢?
即使火箭回收最主要的作用就是回收利用,降低发射成本,火箭回收主要回收的是发动机,然后就可以实现重复使用,具有极大的社会效益和经济价值,毕竟在火箭发射过程中,发动机的造价成本就占到80%,所以火箭回收技术也势在必行。
目前我国进度最快的,就是长征8号改,回收技术也在不断的实验验证之中,预计将在2025年正式服役。
其实中国可回收火箭已经发射成功,唯一的区别就是可回收高度,这个需要不断突破。
毕竟由于我国航空航天发射技术起步比较晚,但是相对而言已经取得了举世瞩目的成就,我国的一家民营航天公司早在2019年就展示了,可回收火箭技术,无论是在回收精度还是飞行高度,都仅次于美国公司创下全国最高纪录。
其实不远的将来,相信我们的火箭回收技术也可以越来越成熟。
至于卫星回收,从当时美国的发现者系列卫星发射开始,这就一直是卫星发射过程中需要攻克的关键技术难题,美国先后历经8次,才最终成功收回卫星。
回收卫星技术到底有多重要?
简单点说就是可以肆无忌惮在全球范围内收集各国情报,我国最早的可回收卫星发射试验于1974年9月12日开始,只不过首次以失败告终。知道1975年11月26日的第2次实验过程中,在三天后成功收回遥感卫星,距离当年的东方红1号发射成功仅仅过去5年。
所以东方红1号之所以无法到达大气层,也与当年落后的卫星回收技术有关。
随后我国还建立了完整的深空检测体系,意味着我们可以随时随地检测已经发射的卫星。
那么要想让东方红1号卫星成功回家,究竟需要做什么呢?
第三,太空中无法借力,就很难返回到大气层之中曾经有网友提议,如果用天宫空间站,启动智能机械手臂,等到下次航天员返回地球的时候,就可以将其顺利带下来,这样的计划是否可行呢?
即使当年率先发射人造卫星的5个国家中,只有我国的东方红1号和法国的阿斯特斯特1号卫星,依旧在太空中遨游,其他国家的卫星都相继落入大气层中坠毁,这究竟是什么原因导致的呢?
很简单,就是太空中的惯性,由于当时东方红卫星的质量比其他国家的卫星都要重,整整有173千克,所以就必须要面对更大的惯性,每次经过近地点时的速度也很快,只有很短的时间接受地球引力,也很难将其拽回来,稀薄的太空大气阻力,更没有办法影响卫星速度。
而且由于东方红1号特殊的运行轨道,距离近地点只有441公里,原地点高达2368公里,以近乎椭圆的形式环绕地球,而它的近地点又属于逸散层区域,这里由于大气稀薄,人造卫星基本不会受到地球引力影响。
那为什么其他国家的就能掉下来,就是其他国家的卫星质量总和加起来还没有我国的1号卫星大,简单点来说就是,用一根绳子绑着铁块,再用一根绳子绑着羽毛,我们都让他们旋转起来,一旦停止旋转,绑着铁块的绳子会因为惯性多转几圈,但是在太空的真空环境中,这个惯性比我们想象的要大得多,一旦在近地点回不来,在其他地方就更难回到地球了。
除非是在太空中有一个新的作用力,将东方红1号给截停,然后才能想办法带回来,目前我国的空间站也确实有长达18米,最大负载25吨的超长机械臂,将东方红1号带回来,其实完全没有问题,只不过究竟太空才是东方红1号的最终归宿,还是地球才是它的最终归宿,也需要我们好好考虑一下。
当然,如果东方红1号顺利回家了,不得不说又是中国航天史上的一大壮举,而且很有可能开辟未来太空救援的新天地,带回来的东方红1号,也具有较高的学术价值和爱国教育意义。
其实我们还是相信,东方红1号卫星有朝一日必定会胜利回家的,只不过是时间问题。
为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?
我国的第一颗人造卫星—东方红一号,过了半个世纪依然在太空中飞着。反观苏联的第一颗人造卫星,虽然比东方红一号早发射了13年,却只在太空飘了3个月就坠入大气层。
1970年4月24日,东方红一号顺利进入预定运行轨道,开创了我国航天史的新纪元。我国成为了继苏联、美国、法国、日本之后,世界上第五个独立研发并发射人造卫星的国家。
当那首《东方红》从太空传回地球时,全国的民众都沸腾了,以美国为首的一些西方国家也感到震惊,因为他们完全不相信我国能够自己把人造卫星送上太空。
我们不光做到了,甚至比预期做得还要好。要知道,东方红一号最初的设计寿命为20天,实际上在28天后,电池组的电量耗尽,它才停止工作。
按理来说,电量耗尽的东方红一号,它的使命已经完成,理应坠入大气层,然而50多年过去了,它依然在轨道飞行,这是为什么呢?
下面,让我们一同探讨下这个问题。
我们先了解下,退役人造卫星应该如何处理人造卫星在完成任务,或者寿命到期后,就变成了没用的太空垃圾。根据数据统计,自人类的第一颗人造卫星升空到现在,人类已经执行超过了4000多次的发射任务,有4500吨太空垃圾留在了轨道上。
轨道上的天空垃圾越多,对其它在轨飞行的人造卫星造成的威胁越大,为了保证轨道资源不被太空垃圾占据,对那些完成工作任务或退役的人造卫星,通常会采用两种处理方法。
第一种方法:将退役的人造卫星推入“轨道坟场”
在1997年,国际太空废物协调委员会为了保证同步轨道环境清洁,他们指定,人造卫星在退役后,应该被推进到距离卫星同步轨道300公里以外更高的轨道。
具体做法是,当卫星退役或者工作失效后,地面控制人员就会远程启动卫星上的发动机,改变人造卫星的姿态,将卫星推入更高的“轨道坟场”。
“轨道坟场”的高度足够高,这里的卫星也足够稀疏,保证了不会对在运行中的同步卫星造成影响。例如2006年,俄罗斯的一枚通讯卫星,被太空垃圾击中后无法正常工作,就被地面控制站送进了“轨道坟场”。
第二种方法:人造卫星坠入大气层分解并燃烧殆尽
与地球同步轨道上寿命到期的航天器不同,近地轨道的失效航天器,主要采取的方式是“火葬”。
这里的“火葬”并不是给卫星点上一把火,而是在万有引力的作用下,人造卫星脱落原来的运行轨道,逐渐向地球靠拢,卫星会与地球上的大气层剧烈摩擦,产生足够高的温度,从而被烧蚀殆尽。
如果卫星的体积太大,在大气层内不能完全燃尽,一些碎片难免会对地面的建筑或人群造成破坏。因此,卫星或航天器在坠入大气层时,通常会选择人烟稀少的荒漠或海洋,尽量不影响人类的正常生活。
例如南太平洋的“尼莫点”,距离最近的陆地有2688公里,很少有人乘船经过这里,“尼莫点”成为了废弃航天器理想的坠落点。
我国的天宫一号,在结束了六年多的飞行任务后,于2018年4月份坠入大气层,在大气层分解燃烧后,剩余的残骸坠入“尼莫点”。
为什么东方红一号至今没有坠入大气层呢在我看来,东方红一号在天空中飞行了50多年,至今没有坠入大气层,主要有以下两点原因。
第一、东方红一号飞行轨道高
东方红一号卫星的总重超过173公斤,这是什么概念?在咱们之前发射卫星的苏、美、法、日这四个国家,它们的首颗卫星全加起来还没一颗东方红一号重。
为了能把这么重的卫星送上太空,当时我们选择了载重能力较强的“长征一号”运载火箭。可以这么说,那次任务不仅是简单用火箭将卫星送入轨道,它的载荷还实现了技术水平较高的操作。
当东方红一号卫星进入飞行轨道时,它运行的近地点439公里,远地点2384公里,这条轨道比其余四国的首颗卫星轨道都要高。
第二、运行轨道高,卫星受地球引力和空气阻力的影响小
大家知道,在地球引力的作用下,越靠近地面的空气密度就越大,越往上,空气就越稀薄,受到空气的阻力和地球的引力就越小。
一般认为,在距离地面100千米的位置,是地球大气层与外太空的分界线。在这个高度,气体分子的密度已经非常的稀少,大约每立方米才100~120个左右的气体分子。距离地面100千米的这个交界线,也被称之为“卡门线”
到达400公里这样的高度,是很多同步卫星和空间站所在的高度,空气密度和地球引力几乎可以忽略不计。而东方红一号即使在近地点,也要比400公里高,受到的影响更是微乎其微。
第三、设计之初,就没想过让东方红一号再返回地球
东方红一号作为我国第一颗人造卫星,本身就有着重大的意义,在那个一穷二白的年代,我们对人造卫星的研究经验基本为零,但经过科研人员不断摸索,我们终于制造出属于自己的卫星,并把它成功的送入太空。
可以这么说,东方红一号的成功发射,包含的不仅是科研人员的心血,更是全国人民的希望,在那段时期,人们希望它永远的留在太空,而不是寿命到了之后坠入大气层焚烧殆尽。
所以说,东方红一号在设计的时候,科研人员就没想过让这颗卫星再回到地球。在我看来,这颗卫星留在太空,要比它坠入大气层或放在博物馆里,更有实际意义。
说在最后东方红一号在轨飞行50多年,这是一项非常了不起的成就,当年我国的航天工程师团队,选择了一个既能充分利用火箭运载能力、又能兼顾地区覆盖力,还让更多的国家和地区接收到音乐,并能看到中国卫星的轨道,即便是美、苏这样的航天强国,它们的首颗卫星也没有做到这一点。
这么多年过去了,东方红一号的轨道高度已经发生了变化,根据最新数据显示,目前东方红一号的近地点为430公里,远地点为2075公里,这说明东方红一号在这几十年里逐渐下降,或许几百年之后,东方红一号最终会坠入大气层。
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