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  • 为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层

    栏目: 百科 日期:2022-10-31 14:00:22 浏览量(来源:小湛

    [摘要]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...

    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。

    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

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