眾所周知,我國(guó)的第一顆人造地球衛(wèi)星是于1970年發(fā)射成功的“東方紅一號(hào)”。也使中國(guó)成為了世界上第五個(gè)自主發(fā)射衛(wèi)星成功的國(guó)家。這顆衛(wèi)星也成為了我國(guó)航天事業(yè)起步一個(gè)最重要的標(biāo)志。這顆衛(wèi)原本的設(shè)計(jì)壽命只有20天,但直到今天,距離它升空已經(jīng)過去了40年了,如今它依舊在軌道上平穩(wěn)的運(yùn)行著。
雖然無論是在大氣層內(nèi)飛行的航空器,還是在太空中飛行的宇航器,現(xiàn)在設(shè)計(jì)的時(shí)候都需要考慮克服來自地心的引力作用。但航空器和宇航器在大氣層內(nèi)中和大氣層外的飛行原理卻完全不一樣。在大氣層內(nèi)飛行,除非是導(dǎo)彈。否則為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的飛行,做法都是通過引擎推動(dòng)前進(jìn),而機(jī)翼上下表面會(huì)因?yàn)榭諝饬魉俚牟煌a(chǎn)生壓力差,從而讓飛機(jī)克服重力飛上天空。燃料耗盡后由于空氣的阻力高度就會(huì)迅速下降。
而太空中由于空氣極少,就算沒有動(dòng)力,因?yàn)榛緵]有空氣的影響高度也不會(huì)迅速下降。雖然東方紅一號(hào)的設(shè)計(jì)壽命其實(shí)只有20天。但是這個(gè)20天并不代表20天后衛(wèi)星就會(huì)隕落,而是可以向地球發(fā)射信號(hào),傳輸太空資料工作20天。這個(gè)時(shí)間內(nèi)被稱為工作壽命。也就是說,早在發(fā)射當(dāng)年的5月14日,東方紅號(hào)就已經(jīng)耗盡了全部電力,并喪失了全部功能,成了一顆失去使用價(jià)值的衛(wèi)星。
而這顆衛(wèi)星雖然已經(jīng)失去使用價(jià)值,但依舊在軌運(yùn)行這段時(shí)間內(nèi)被稱為它的軌道壽命。在這段時(shí)間內(nèi),由于基本沒有空氣影響,再加上當(dāng)初發(fā)射的軌道較高。它的水平速度不會(huì)被減慢,能始終以恒定大小的速度繞著地球旋轉(zhuǎn)。
影響宇航器在軌壽命的,主要是取決于它飛行軌道上近地點(diǎn)的高度,也就是它軌道飛行時(shí)最靠近地球的位置。比如天宮一號(hào)平均軌道高度只有370千米左右,已經(jīng)是處于太空,空氣的它影響相對(duì)于大氣層內(nèi)飛行的航空器已經(jīng)是很小的了,但是就算是地球邊緣的稀薄空氣依舊會(huì)對(duì)它有一定的影響。在它燃料耗盡之后數(shù)年時(shí)間內(nèi),就將下降到一個(gè)距離地球大氣層很近,非常不穩(wěn)定的軌道了。最被我國(guó)航天工程人員遙控控制墜毀。而國(guó)際空間站在2025年之后也將會(huì)迎來這個(gè)結(jié)局。
對(duì)于近地點(diǎn)在429千米的東方紅一號(hào)來說,受到大氣空氣阻力的影響就非常小了,基本可以忽略。而一般來說達(dá)到近地點(diǎn)500千米以上就基本上不受大氣阻力影響了。而那些遠(yuǎn)比東方紅一號(hào)衛(wèi)星更高的航天器,比如軌道在35000千米左右的地球靜止軌道衛(wèi)星,或者高度在20000千米北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,這些衛(wèi)星將不會(huì)掉下來,一直伴隨著地球運(yùn)行下去。
過去的研究曾認(rèn)為,經(jīng)過數(shù)十年的作用,東方紅一號(hào)的軌道大氣層外緣稀薄空氣影響下,將會(huì)導(dǎo)致高度下降。經(jīng)過100年左右的時(shí)間之后,軌道高度逐漸降低的東方紅一號(hào)最終將會(huì)再入大氣層中燒毀。但近年有觀測(cè)發(fā)現(xiàn)東方紅一號(hào)的軌道高度卻是在增加的。從1970年的近地點(diǎn)429千米,遠(yuǎn)地點(diǎn)2036千米。到了去年東方紅一號(hào)近地點(diǎn)已經(jīng)變?yōu)?41千米,遠(yuǎn)地點(diǎn)2037千米。
如果根據(jù)這項(xiàng)觀測(cè),在無數(shù)年后,東方紅一號(hào)有可能將會(huì)徹底脫離地球引力束縛,同那些高軌道衛(wèi)星們一起,靜靜的伴隨地球一直走下去。當(dāng)然,也有可能在不遠(yuǎn)的將來,中國(guó)的航天人將會(huì)把他從太空當(dāng)中帶回地球,作為我國(guó)航天史上一座標(biāo)志性的里程碑,接受人們的瞻仰。
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