人造卫星靠什么提供动力?
人造卫星发射出去基本就靠惯性运行,由于轨道为椭圆形,不断地进行着重力势能和卫星动能的转换,得以维持超过地球第一宇宙速度的飞行速度,可以长时间绕地运行。
卫星能够绕地球运行利用的是牛顿定律,当卫星在大气层的一定高度(一般超过100多公里,大气阻力就相当小了,卫星可以在空中长时间运行),只要卫星的速度足够(至少达到第一宇宙速度),就能避免被地球引力束缚在地面上而靠着惯性在空中长时间运行,卫星初速度的获得是靠火箭,发射完成卫星入轨后,其轨道一般都是椭圆形,椭圆形的轨道距地球引力中心有近又远,近地点时卫星运行速度很快,而远地点时高度增加了运行速率降低了,相当于卫星的动能和地球重力势能之间的转换。
不过这种过程不再需要提供额外的动力,而是靠着惯性进行,多数卫星的高度都超过200公里,大气阻力就小的基本不受影响了,极其稀薄的大气对卫星的运行影响是极其缓慢的,需要很长时间才能让卫星的速度衰减到第一宇宙速度之下,若发生了那样的情况,卫星就会坠落地球。
在卫星中也有一些比较特殊的,比如地球同步卫星,其轨道接近圆形,围绕地球公转的周期和地球自转周期相当,所以相对于地面同步卫星的位置基本上是不变的,主要是靠火箭获得的初速度,加上轨道很高,距地面3.5万公里,大气阻力可以忽略不计,火箭提供的初始动能可以相当长时间地保存。
还有一类特殊用途的卫星,携带有一些燃料,在轨道上可以人为操控变轨,以进行一些特殊的任务,点火后速度提升其距离轨道高度会上升,轨道的偏心率等数据也会改变,降低速度则倾向于向地面坠落,同样地轨道的各参数也会变化。我国1971年发射的东方红一号卫星,近地点距离地面400公里左右,远地点距离地面2000多公里,虽然在发射21天后就失去了联系,但是现在依然在太空运行,轨道略有降低,近地点已经突破了400公里,最终可能在数百年内坠落地面。
目前的卫星更多的还是以惯性运动为主,设计使用寿命一般远远小于其能在太空中运行的时间,所以现在太空垃圾在不断增多,随着科技的发展,人类有能力送携带燃料更多的卫星进入太空,甚至可能有太空维修站、“加油站”。其实现在的国际空间站每年都需要送燃料上去调控轨道,要不然早就坠毁了主要是面积大质量分布又不均匀,受地球引力影响高度不断降低。