人造卫星 东方红一号的设计寿命仅20天,但现已飞行了50年,它靠什么飞行?
1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”在酒泉卫星发射中心成功发射升空,意味着我们炎黄子孙千百年来的飞天梦终于从“嫦娥奔月”和“万户飞天”的传说变成了现实。而东方红一号的升空,同时也令我国的航天技术进入了一个新的里程碑,成为了苏、美、法、日后世界上第五个独立研制并且成功发射了人造卫星的国家。
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说起来,东方红一号的设计工作寿命只有
二战结束后,美苏争霸的局势严峻,两国在全领域展开直接交锋。在1957年10月,苏联成功发射了世界首颗人造卫星“斯普特尼克1号”,卫星直径58厘米、质量83.6千克,令世界各国将目光瞄准太空。而在第二年(1958年1月),美国不甘落后,用“朱诺一号”运载火箭将“探险者一号”也成功送上了太空。不过卫星只有
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在美苏之间的“你追我赶”下,世界各国也纷纷将研发人造卫星提上日程,我国也不例外。在1958年的5月,伟人发表讲话提出“我们也要搞人造卫星!”,就此拉开了我国研制人造卫星的序幕。
相信大家都知道,要想将一颗卫星送上太空需要顶尖的航天技术储备和工业水平。但中国当时的情况有多艰难?一穷二白,一切需要从0开始。正是在如此艰难的情况下,我国的科学家、工程师、战士们仅花了6年的时间,解决了卫星升空的两大难题——地面空间环境模拟系统和运载火箭。终于在1970年,长征一号运载火箭和东方红一号卫星顺利升空。
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如果以现在的目光看待东方红一号,可能会觉得很奇怪,因为它升空后只会播放歌曲“东方红”,有点像个“概念机”。实际上,
而东方红一号得以胜利升空的背后,不得不提“12个字”:
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上得去:指的是能进入预定轨道;抓得住:卫星能够被测控;听得见:卫星进入轨道后播放歌曲《东方红》,地面收音机能够收得到;看得见:这个很好理解,可肉眼所见。最后科学家将东方红一号设计成
值得一提的是,东方红一号的原本设计寿命只有20天,但它实际上运行了28天,远超预期。所以当电池耗尽后(那时还没有太阳能),东方红一号便停止歌曲播放。但时至今日,东方红一号卫星仍在轨道上运行。
东方红一号之所以没有在电池耗尽后坠入大气层,要从物理学的角度来看。
根据万有引力定律,任何两个物体之间都存在相对引力。东方红一号升空后,一直沿着近地点429公里,远地点2036公里的大椭圆形轨道(高轨道)绕地球做着匀速运行。而且东方红一号的椭圆形轨道有别于现在的卫星,其飞行轨迹又扁又长,加上近地轨道与地球赤道平面成68.5度夹角。
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重量只有173千克的东方红一号受到的空气阻力可以忽略不计,所以它在做圆周运动产生的
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但需要说明的是,外太空并非绝对真空。通常而言,100公里卡门线是大气的边界,那里的空气密度大约为地面的一亿分之一。如果超过500公里,空气密度几乎为零。所以高度超过500公里的卫星,一直绕地运行到人类毁灭也不是问题。高度3万多公里的地球同步卫星,其寿命估计与地球同齐了。这也是像空间站等载人航天器的高度基本上要超过400公里的原因,不然,它就有掉入大气层的可能。
【 人造卫星|东方红一号的设计寿命仅20天,但现已飞行了50年,它靠什么飞行?】
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简单来说,
另外,东方红一号受到天体摄动和太阳光压等方面影响,甚至出现了远离地球的趋势。2017年的数据显示,东方红一号的近地点为435公里、远地点为2041公里,相比50年前的入轨数据,它的椭圆轨道更大了。至于东方红一号未来还会不会坠入地球,这个谁也说不准。
实际上,卫星在与地面失去联系后,本质上已变成了太空垃圾。比如美国在1958年发射的第二颗卫星“先锋1号”(vanguard 1),60多年过去了,也还在轨道上好好飞着。
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