为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?

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东方红一号1970年升空,但是在轨工作21天后失去联系,相较于我国如今的航天 科技 不算什么,但是它是我国从零到一的第一颗卫星,意义重大。东方一号卫星如今仍在轨道绕地球运转,预计数百年后会坠落地球。

卫星的任务决定它只有和地面仍保持联系才叫做正常运转, 但是无论是否保持着和地面的联系,卫星在轨飞行一般是 无动力惯性飞行 ,卫星携带的一点点燃料的作用主要是用于卫星的机动变轨。这点科学原理其实是比较简单的,中学物理知识就已经可以解释这个问题。在中学物理中就讲述过惯性、万有引力等,万有引力是卫星在太空运行的基础,而相对论则使得卫星的飞行更加精确,卫星在轨运动时, 地球的万有引力恰好等于卫星椭圆轨道飞行时的向心力,于是卫星受到的力平衡 ,而太空空气阻力很小,于是给卫星一个足够大的初速度,卫星将在轨道上无动力运转下去。

这个初速度就是宇宙第一速度,为7.9公里每秒,是以万有引力公式和向心力计算公式结合起来计算得到的。其实也结合了一些极限思维,在地面上用力从水平方向扔一块石头,高度一致的情况下,落地时间相同,但是初速度最大的那一个飞行最遥远,飞行弧线的切线和地面的夹角更小。当在地球外部空间飞行进行同样的操作时,当初速度达到第一宇宙速度,物体飞行轨迹的切线和地面的夹角约等于零,而大气阻力约等于零,此时卫星就在轨运动。由于轨道上空气阻力十分微小,飞行器的速度衰减很缓慢,如今的东方红一号的飞行速度已经略低于第一宇宙速度,但是落地还需要很久。

东方红一号的设计轨道是近地400多公里,远地2000多公里,是一个偏心率比较高的地球轨道,卫星在近地点势能最低但是动能最大,在远地点的时候势能最大而动能最小,在这个过程中依靠 动能和势能的不断转换保持地球轨道飞行,因此也符合动能守恒定律 。东方红卫星的轨道高度其实仍在地球大气层的范围内,地球外部空间大气可以延伸至距地面1000多公里,虽然十分稀薄,但是仍对卫星有微弱的减速作用,而且地球自身对于卫星的引力也是不均衡的,多种力学因素作用下,东方红一号的速度在缓慢地衰减,导致轨道高度有所降低。

如今据观测东方红一号卫星的轨道高度近地点大约还有350公里以上,也就是几十年中轨道高度降低了大几十公里,在没有燃料、已经失联的情况下,东方红一号还能维持很长时间的在轨运动,据估计也许还需要数百年的时间才会坠落地球表面。当年为了鼓舞全国人民的信心,东方红一号的设计目标之一是让全国的老百姓仅凭肉眼就可以看到卫星的飞行轨迹,如今虽然几十年过去了,但是太空缺少大气和水,东方红一号应该仍是通体光亮,而且又没有和别的卫星碰撞,所以东方红一号应该还可以肉眼看到,当然需要了解其飞行轨迹以便准确寻找到它。

当年除了制造这颗卫星,还有一颗一模一样的备份星,是为了避免东方红一号卫星失利而研制的,如今被放在博物馆用于科普。曾经有人提出拦截东方红一号卫星并将其带回地球,以我国如今的航天技术应该是可以做到的,但是代价比较大,而且作为第一颗轨道卫星,让它继续在轨道飞行合适。

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。

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