中国首颗人造卫星燃料早已耗尽,为何运行49年没掉下来?有隐患吗

东方红一号卫星是中国首颗人造卫星,迄今已在轨运行49年。自1965年是我国首次投入建设,到1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功地完成了任务。东方红一号卫星重量173千克,搭载长征一号火箭进入椭圆的轨道,它的近地点441千米,远地点2368千米,倾角68.44 。因为技术原因,东方红一号的生命周期只有20天,但东方红一号在28天后就停止了工作,这颗卫星也就宣告了它的寿命终止。但是,东方红1号仍然在卫星的轨道上运行,这是为什么?

我们在搞清楚东方红1号为何不能降落到地面前,我们首先要知道这颗卫星的工作原理。1687年,牛顿在其《自然哲学的数学原理》中,对引力作出了这样的解释:两个物体,存在着互相吸引的关系。引力的强弱,与物体的重量正相关,与距离的平方成反比例。

这就意味着:两个物体的距离越近,彼此间的引力也就越大,苹果成熟后会掉到地上而不是天上,这是因为苹果树离地球太近了,它根本逃不出地球的引力。苹果要想从地球的重力中挣脱出来,就必须借助外部的力量。

牛顿描绘过一种思维试验,假设在一座高大的山峰上我们拥有一门巨大的火炮,用来发射一颗炮弹。假定炮弹以极低的速度向下发射,它就会以一种抛物线的方式回到地面。如果炮弹的飞行速度够快,它就不会再飞回地面了,因为它是一个圆形的,当它下降100米时,它的弧线就会下降100米,这样,它就不会掉下来了。(不包括空气的影响)

这种速度,被称为“宇宙第一速度”,用一种复杂的公式,推算出,地球的宇宙第一速度为7.9公里/秒,而当它的速度达到7.9公里/秒时,它就会脱离地表,环绕着地球运行。东方红一号卫星,也正是通过这种方式,才能在太空中航行。

东方红1号便是利用这个原理进入太空的,那为什么这么久过去了还没有掉下来呢?

按照牛顿的重力理论,我们知道,一个物体要以7.9公里/秒的速度飞行才能逃离地球,而当东方红1号卫星的能源消耗殆尽时,它已经很难维持这样的速度了,那它为何还没有坠落到地表?事实上,这主要是因为太空环境是一个接近真空的地方。

而我们都知道,汽车在没有踩油门的情况下,会逐渐的放慢速度,这是由于汽车与地面的摩擦。然而东方红一号所在的大气层很稀薄,摩擦也很小,所以东方红1号在能源消耗殆尽的情况下,仍然可以在很长一段时间里以某种速率环绕地球运行。

事实上,就算东方红1号在太空中静止不动,东方红1号也不可能这么快就坠落。(但必须指出,这颗行星并非静止不动,而是沿着轨道运动。)这是因为东方红1号还处于地心引力的作用下,但由于距离太远,它所受到的重力很少,东方红1号正以数千年,数万年,乃至数十万年的速度向地球逼近。

东方红1号掉落会怎样?

有人会担心东方红1号坠落,首先我们要明确一点东方红1号是肯定会坠落的,但这还需要比较长的一段时间。许多人都在担心东方红1号坠落的时候会不会撞到人,事实上,这一点,科学家们早就想好了。

首先,大部分的人造卫星在返回地球时,都会与大气发生摩擦,摩擦所产生的热量,会让卫星自燃,大部分小型卫星和卫星残骸都会在大气层中被烧毁。

而那些在大气层中没有完全燃烧的碎片,则会掉落到地面上,其破坏力和陨石差不多,但地球百分之七十都是海洋,还有大部分区域都是荒无人烟的区域,所以砸到人的可能性很小。但也不能排除这颗人造卫星不会砸到人,假如是在一座人口稠密的城市中,那就有很大的危险,但是因为各国发射的人造卫星都是体积较小的,所以造成的冲击力并不大。

事实上,当人造卫星的生命周期走到尽头时,最大的威胁并不在于坠落,而是围绕着地球的形成太空垃圾,会对正常运转的卫星造成极大的干扰和损害。

在2005年时,中欧发生了一次空难,一枚美国火箭发动机的残骸在31年前与中国长征四号火箭CZ-4残骸相撞,这是一件典型的太空垃圾损毁事件。更糟糕的是,太空垃圾并不会自行消散,而是在与其它空间垃圾碰撞时,会形成更多的残骸,从而对正常运转的轨道交通造成巨大影响。

换句话说,太空垃圾并不会自行消退,反而会不断增长,所以,现在世界上的各个国家都在研究如何清理和回收太空垃圾。可是互联网时代的发展离不开太空卫星的建设,美国的太空探索技术公司更是提出“星链计划”,计划发射总计42000颗的卫星,打造一个低轨道通信卫星的星座,为了抢夺卫星互联网市场。但其真实目的是否为军方所用就不得而知了,如果建成全球可能都将在美国的监视之下。即时太空垃圾可能会成倍的增多,对此你怎么看呢?

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页面更新:2024-03-08

标签:人造卫星   残骸   引力   中国   物体   隐患   摩擦   燃料   轨道   太空   地球   垃圾   速度

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