燃料 东方红一号设计寿命为20天,为何失去燃料后,还能运行49年?
1970年4月24日21时35分,随着甘肃酒泉卫星发射中心一声巨响,东方红一号正式升空。东方红一号设计在轨正常运行的时间为20天,不过东方红一号使用的是银锌电池,虽然不比当时流行的太阳能电池,但这块银锌电池却支撑东方红一号整整工作了28天,超过设计寿命足足8天。
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东方红一号失去联系后,并未直接陨落大气层,相反还在其预定轨道继续“运行”,这是因为其预定轨道足够高,且本身的质量也足够大,受到地球引力的影响就非常小,因此东方红一号未来还能在这个轨道上“运行”百年,甚至更久。
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其实东方红一号卫星还能继续“运行”属于特例,一般来说人造地球卫星在能量耗尽之后,都避免不了下落的趋势。这里边主要有两方面原因,首先就是人造地球卫星的迎风面积过大,比如那种尺寸太大的太阳能电池板,这也就是东方红一号使用银锌电池的一大原因。其次,坠落的卫星运行轨道偏低,比如在400千米左右的轨道内运行,卫星就会受到逸散层的大气分子阻力,从而会从原有轨道逐渐掉落。如果卫星掉到200千米以下轨道时,那么卫星就会以一个非常快的速度坠落。
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以天宫一号为例,天宫一号的运行轨道在350千米-400千米之间,如果没有动力支持的话,该卫星每天都会掉落几十米到几百米左右。在该卫星陨落前即4月2日早上6点左右,其近地高度为130.9公里,远地高度为134.6公里,到8点15分左右,天宫一号正式陨落于南太平洋中部海域。
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从天宫一号的造型来看,两侧有巨大的太阳能电池板,这是其快速坠落的重要因素,也是上文提到的“迎风面积”,第二个因素是天宫一号的运行轨道偏低。可能很多人会说,空间站的运行轨道也在这个高度范围之内,为何不将空间站的轨道升高,从而减少能量的损耗呢?其实再比这个轨道稍微高一点的话,就进入了地球的范艾伦辐射带,而这个区域根本不适合载人空间站运行。
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【 燃料|东方红一号设计寿命为20天,为何失去燃料后,还能运行49年?】从东方红一号的外形来看,它是一个比较规整的多面体,虽然同样会受到阻力,但这样的设计已经将阻力降到了最低水平,同时再配合东方红一号极大的椭圆形运行轨道,这就注定了东方红一号在低轨道运行的时间非常短,因此东方红一号最起码还能在太空独立“运行”百年以上。
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