fifwig
東方紅一號的設計壽命只有20天，但現在已經運行了47年，沒有燃料，它是怎麼運行的？
2017/08/12 14:14
謝邀。簡單說，一顆衛星在地球軌道上，是不需要燃料就可以運行的。只要超過第一宇宙速度，它在地球周圍，就能依靠地球給它的重力作為向心力，不斷進行圓周運動，維持下去。
設計壽命中的燃料，主要用於進行其他複雜運動，如變軌等。燃料用完了，衛星就不能再接受地面指示，完成諸多任務了，但單純待在軌道上一圈圈地運行還是沒問題的。
巴山夜雨涮鍋
↑東方紅一號↑
東方紅一號壽命有多久？
東方紅一號作為中國發射的第一顆衛星，其設計功能和壽命如下：
- “東方紅一號”衛星的主要任務是進行衛星技術試驗、探測電離層和大氣層密度。“東方紅一號”衛星除了裝有試驗儀器外，還可以以20.009兆赫的頻率發射《東方紅》音樂（音樂盒由502所研製），該星採用銀鋅電池為電源。
- “東方紅一號”衛星設計工作壽命20天（實際工作壽命28天），期間把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面，至同年5月14日停止發射信號。
也就是說，在1970年的5月14日就已經耗盡了全部電力，並喪失了全部功能。
衛星的壽命和運行時間是兩回事
衛星是具有一定功能的，要實現這些功能就需要能量，那些需要長時間工作的衛星一般都會攜帶有太陽能電池板，作為自己能量的來源。但是東方紅衛星並沒有攜帶太陽能電池板，所以很快就能量耗盡、沒有任何功能了。
但是衛星在軌道上運行，是不需要能量的。
這是由於衛星圍繞地球的的運行是靠慣性作用，並且由於圓周運動時候的離心力與受到地球的吸引力相互平衡，所以在理想情況下沒有空氣阻力作用的話，衛星會永遠繞地球運動。這也是為什麼東方紅一號可以連續四十七年還在地球軌道上運動的原因。
實際上東方紅一號最終會隕落
只是實際上東方紅一號運行的軌道附近還是會有稀薄的空氣不斷與衛星發生摩擦，所以衛星速度下降、其軌道位置也會逐漸下降，並且越下降大氣愈發稠密、衛星動能耗損越快，衛星的下降速度也越來越快，最終衛星會墜落地球、並且在與大氣的劇烈摩擦中化為灰燼。
我們能夠看到東方紅一號嗎？
實際上是可以的。
比如說，我在網站n2yo.com上就可以搜到東方紅一號的實時位置。鏈接地址如下：
https://www.n2yo.com/satellite/?s=4382
這是一個非常有意思的事情，可以看到這顆快要五十歲的衛星的實時位置。
而且有一個非常驚人的事實就是：我們可以用肉眼看到東方紅一號衛星！
比如說在東方紅一號衛星45歲生日的時候（2015年4月29日），北京天文館朱進老師微博發文“東方紅一號衛星45歲生日過境北京”，並配發了他拍攝的照片。
↑朱進老師拍到的東方紅一號衛星↑
圖中的那個最亮的點就是東方紅一號。甚至於我記得看過一個紀錄片，在東方紅一號發射成功後的那幾天，全國各地都組織人民群眾夜裡觀看東方紅一號從自己的頭頂飛過。
關於東方紅一號的漫畫
總之，讓我們記住這些英雄。
SilentTurbine
東方紅一號是於1970年4月24日21時35分發射成功的，設計工作壽命是20天，實際工作時間是28天。但是由於東方紅一號發射的近地點高度較高，因而直到現在仍然在軌道上繞運行。
而為何東方紅一號設計壽命只有20天，卻能一直在軌道運行？這主要是由於它做繞地運行的向心力是由地球對它的萬有引力提供的，即
（mV＊V）／R＝G＊（M＊m）／（R＊R）
而當東方紅一號被為衛星送入軌道時，軌道半徑R已經確定，繞地運行線速度V也已經確定，其必定大於等於第二宇宙速度11.2千米每秒。又由於引力常數G、地球質量M、衛星質量m均為定值，因此衛星可以保持線速度V不變。因此運行47年，東方紅一號的近地軌道只是從439千米變為434千米，而遠地點軌道也只是由2384公里變為2030公里。
地震博士
四十五年，人生能有幾個四十五年！四十五年前將它送上天的科學家如今可能已不是全都健在，但它依然在遼闊的蒼穹遨遊，面對如此，蘇大學士也曾發出寄蜉蝣於天地，渺滄海之一粟的慨嘆。
對了，月球也沒能量啊？怎麼不掉下來呢？
超長待機的東方紅一號
東方紅一號設計工作週期就是20天，因為它的能源來源於化學電池，需要注意，這個二十天不是說二十天後衛星就隕落，而是可以像地球發射信號，傳輸太空資料工作二十天，因為發射成功後靠慣性就可以繞地球飛行，地球的萬有引力提供向心力，一直進行圓周運動，因為設計的工作時間短，二十天內軌道不可能由於摩擦阻力有大的變化，所以不需要後備動力來變軌，其實我們那時的火箭也不具有變軌能力。
不隕落的另外一個原因就是發射軌道近地點高，由於發射進入橢圓軌道的技術比圓形軌道的技術要求低，東方紅一號近地點高度400多千米，遠地點高度達1600多千米。
東方紅一號里程碑式的意義
東方紅一號衛星於1970年4月24日，日本是同年1月11日發射的大隅一號，由於晚幾個月的時間，我國成為了繼蘇聯、美國、法國和日本之後，世界第五個依靠自己的力量成功發射人造地球衛星的國家。在上世紀七十年代，我國經濟水平相對落後，物質貧乏，東方紅一號的成功發射，不僅振奮人心，成為引領中國航天事業的旗幟，也讓世界各國對我國刮目相看，因為承擔發射第一顆人造地球衛星的火箭也是由我國自主研製，是從我國東風-3導彈基礎上發展而來，這種中程導彈射程可達2700公里。
雖然發射時間落在法國和日本後面，但東方紅一號體積更大，更強壯，外表經過專門設計，更豪華，從地球上更容易被觀察，而法國的阿斯特克斯1號和日本的大隅一號在地面上根本無法觀察到，且日本的大隅一號於2003年已經隕落。東方紅一號對於我國的航天事業具有里程碑的意義。
五月21號
還記得小學時學習了一篇課文，紀念東方紅一號，可是我早已不會背了。東方紅一號的設計壽命只有20天，而且我們國家還沒能夠成功將其收回，為什麼？
因為這可人造衛星不是一顆普通的人造衛星，它的政治任務要遠大於它的實際科技探索任務。
東方紅一號衛星，發射於1970年4月，我們都知道這個時期的性質。這顆人造衛星是中國空間技術研究院自行研製的。它的成功發射標誌著我國成為繼蘇聯、美國、法國、日本之後世界上第五個用自制火箭發射國產衛星的國家。
從1957年，世界上第一個人造地球衛星由蘇聯發射成功，隨後美、法、日相繼發射人造衛星，為了跟隨老大哥的腳步，趕英超美，1958年第八次全國代表大會二次會議上，毛主席就提出了我們也要造人造衛星，而且要搞得大一點。接著，7年內就拿出了具體方案，12年就發射成功。在技術和設備貧瘠時，仍能以如此快的時間完成這項浩大的工程，我們國家想要變強大的心太急切了。
所以技術加設備和時間的倉促，東方紅一號人造衛星只能工作20天，其使用的並不是太陽能電池板，而是化學電池（銀鋅電池），因此壽命大大縮減。它實際在太空中工作了20天，之後面失去了發射信號，與地面失去了聯繫。當然，在運行期間，衛星把遙測參數和各種太空探測資料傳回地面。東方紅一號至今仍在軌道上，2009年有觀測表明，東方紅一號還在近地點430千米，遠地點2075千米的軌道。
東方紅一號沒能被收回，是技術問題，還是其他問題我們已經無法得知，總之，政治任務完成了。
目前，東方紅一號還能在上面漂浮的原因是慣性作用。就像扔鐵餅，如果運動員不把鐵餅扔出去，即使她丟到鐵餅，鐵餅在慣性的作用下還要繞個圈，只是由於重力原因，方向變化，最終落地。這是高中時的物理知識。但是，東方紅一號最終會隕落。為什麼？因為東方紅一號實際上是發射在低空軌道的。而通訊衛星為了保持其工作能力，都發射在地球靜止軌道，能夠垂直在赤道上方，與地球同步。這種衛星一般工作很長時間才會收回。地球靜止軌道對到半徑是42164.169km要遠大於東方紅一號的軌道半徑。因此東方紅一號會圍繞地球運行，受到地球引力影響，慢慢靠近地球，最終在大氣層中，阻力越來越大，衛星損耗也會越來越大，化為灰燼或碎片，落向地球。
我們記得它成功發射的模樣，卻經常忘記它有沒有回來。
鎂客網
東方紅一號距離地球最近的距離也有440千米的高度，它能夠運行靠的是地球引力提供的向心力，依靠慣性一直在運動，力不是維持物體運動狀態的原因，力是改變物體運動狀態的原因，並且真空環境阻力較小，所以才可以運行將近50年的時間也不墜落。而回收東方紅一號的風險較大，難以精準地捕捉到它的動向，與其冒著風險做一件沒有意義的事情，倒不如讓它一直繞著地球運行更具有意義。
科學薛定諤的貓
是的，東方紅一號衛星早已沒了燃料，但還能運行了這麼久，主要是因為它不再需要燃料，靠慣性繼續高速圍繞地球運行。
大家知道，太空中空氣極為稀薄，衛星運行中受到的阻力極小，所以衛星此時並不怎麼需要動力，而且東方紅一號衛星個頭比較小，而且是72面體，這又大大減少了在太空中受到的阻力。
一個航天器會不會墜毀關鍵是看它的近地點高度，大氣層是航天器軌道降低並重返大氣層燒燬最關鍵的因素，因為大氣的阻力會使失去動力的航天器越來越慢，最終降低高度以致被地球的大氣和引力束縛，特別是低於200公里時會斷崖式下降，快速墜毀。
東方紅一號衛星於1970年4月24日發射時的橢圓軌道，近地點在439公里，遠地點2384公里，根據最新觀測，東方紅一號軌道的近地點在434公里，遠地點在2030公里，也就是說，運行了近五十年軌道幾乎沒有降低，說明這顆衛星至少還能運行上百年時間，甚至有可能永遠也不會掉下來。
震長
首先澄清一個誤解，那就是認為衛星圍繞地球轉動是需要能量的，其實並不需要。在軌道比較高的位置（即沒有大氣干擾的位置），衛星與地球之間的萬有引力恰好能夠滿足繞地球運動的需求，因此可以持續長時間運轉下去。既然這樣很多人可能會說，那既然不需要燃料衛星就可以持續運動，為什麼還有設計壽命呢。這是因為衛星實際運行的軌道可能並不是那麼理想，有一定的大氣干擾，所以軌道會受到一定的干擾，需要燃料把衛星向上推一下回到正確的軌道；另外呢就是很多衛星不是固定軌道運行的，比如一些軍事衛星，需要根據實時戰況運行到某個位置進行觀察，因此就會出現需要變軌的情況，變軌其實就是燃料噴射改變衛星姿態和軌道的過程；除此之外，衛星上還有很多有效載荷，比如遙感探測裝置、相機、射線探測器等等，這些都是有使用壽命的。雖然航天器件的實際壽命一般都會比設計壽命更長，但是畢竟不是可以一直保持最佳狀態的，所以一般設計製造單位會把器件經過嚴格測試，使其能夠達到一個最低使用壽命，確保探測任務完成。但是任務到期之後，一般情況下器件不會全部損壞，因此還是能夠繼續工作一段時間，這就是超期服役的情況。很多衛星都會有超期服役的情況。
至於東方紅一號，雖然它仍在軌運行，但是隻是飛行而已，並沒有什麼功能了。
看風景的蝸牛君
46年前，1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”發射成功，拉開了中國人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。
讓我們伴隨著《東方紅》的樂曲，重溫46年前新華社向世界播發的一份電文－～
延伸閱讀：
“兩彈一星”功臣姚樹人逝世 為東方紅升空立功
“東方紅一號”被拍到 45年後仍在繞地球飛行18
1958年秋，趙九章等科學家組團訪問蘇聯，希望學習航天技術，卻受到冷遇。趙九章感慨地說：中國發展人造衛星要走自力更生的道路。科學家們建議，根據國情先從研製探空火箭起步，逐步發展航天技術。建議得到了中央的採納。
“新華社四月二十五日訊：一九七0年四月二十四日，我國成功地發射了第一顆人造地球衛星。衛星運行軌道，距地球最近點四百三十九公里，最遠點二千三百八十四公里，軌道平面和地球赤道平面夾角六十八點五度。繞地球一週一百一十四分鐘。衛星重一百七十三公斤。用二0.00九兆周的頻率，播送《東方紅》樂曲……”
聽得見
在宇宙“唱”響《東方紅》的“神器”長什麼樣？
幾經找尋，我們在北京航天城中國航天科技集團五院502所裡找到了“東方紅”樂音盒的“雙胞胎”兄弟－－備份樂音盒。
這個小兄弟保存完好，金色外殼和“東方紅”三個字鋥亮發光。
它的“孿生哥哥”是怎麼“唱”《東方紅》的呢？
科研人員從火車站的鐘聲中受到啟發，用電子線路模擬鋁板琴演奏清晰悅耳的《東方紅》樂曲。從“音鍵”的選擇、調配，到所有元器件、材料和測試儀器，經過上百次試驗，終於取得了令人滿意的效果。
測控站將接收到的東方紅一號衛星傳回的音樂信號錄製成磁帶，專機送往北京，供中央人民廣播電臺向全世界廣播。當年在發射東方紅一號的酒泉衛星發射中心測量站任技師的侯同來說：“我專門跑到主機房去聽衛星播送的《東方紅》，覺著特自豪！”東方紅一號發射成功，標誌著中國成為世界上第五個能夠獨立研製和發射人造衛星的國家。
新加坡《民報》說：“中國成功地發射了第一顆人造地球衛星，從天外飛來的音波，不但震盪了舉世的人心，也使美、蘇兩國聞之相顧失色。”
1957年10月4日，世界上第一個人造地球衛星由蘇聯發射成功。它的呼叫信號是滴滴答答的電報碼，遙測信號是間斷的。
看得見
它飛得那麼遙遠，肉眼能看見麼？
東方紅一號的外形為近似球體的72面體。儘管72面體的外形設計能使衛星在旋轉時閃閃發光，但由於衛星直徑只有1米，本體亮度只相當於六等星。
聰明的中國人自有辦法！七機部第八設計院（現中國航天科技集團五院508所）專家們想出了“借箭顯星”的妙招。
長征一號第三級火箭跟衛星一起入軌，如果能找到火箭，就能找到東方紅一號了。
專家們做了一條聚酰亞胺綢“圍裙”，把第三級火箭包起來，表面鍍上鋁。火箭隨衛星入軌後，“圍裙”撐開直徑達4米。陽光照射下，亮度接近可觀察的二等星。
1970年4月25日晚8點29分，衛星飛經北京上空。
大地沸騰了！在全國各地，人們激動地仰望著太空，仔細尋找著那顆中國星。許多4月24日這天出生的嬰兒，不約而同地有這樣一個名字－－“衛星”。
當時，我國對衛星飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，在國際上引起強烈反響。
東方紅一號衛星，在跟蹤手段、信號傳輸形式和星上溫控系統等技術方面，均超過了蘇美等國首顆衛星的水平。
上得去
“運載火箭的能力有多大，航天的舞臺就有多大。”
運載火箭進入空間的能力是探測和利用空間的前提與基礎。長征一號標誌著中國具備了進入空間的能力，標誌著中國駛入了走向太空的“快速路”。
雖然，東方紅一號“小几歲”，但是把它送入太空的我國第一枚運載火箭長征一號也是“蠻拼”的。
從託舉各國第一顆衛星的質量記錄看，長征一號“舉重若輕”。
來自長征系列火箭的搖籃－－中國航天科技集團一院的數據顯示：中國第一顆人造衛星質量比前4個國家首顆衛星的質量總和還要多近30千克。
在地球上向遠處發射炮彈，當炮彈速度達到7.9千米／秒時，不再落回地面，而繞地球做圓周飛行。這就是第一宇宙速度V1，也是人造地球衛星繞地球做勻速圓周運動必備的速度。
長征一號運載火箭一、二級選用液體燃料，第三級採用固體火箭。火箭全長29.46米，最大直徑2.25米，起飛推力104噸。
長征一號是怎樣讓東方紅一號達到V1的？
早在1958年，毛澤東就提出：“我們也要搞人造衛星。”
中國科學院開始了人造衛星的規劃工作。“開始以為很快能搞成，隨後發現條件不夠，科技人員缺乏基礎理論知識。”96歲還在堅持工作的王希季院士接受新華社專訪時說。
1964年，中國相繼成功發射了第一枚彈道式導彈、爆炸了第一顆原子彈。一系列進展為發展人造衛星奠定了基礎，衛星計劃被重新提上議事日程。
“周總理主持中央專委會議，原則批准了中國科學院關於發展我國人造衛星工作規劃方案建議，確定整個衛星工程由國防科委負責組織協調，代號651。全國的人、財、物均為651開綠燈。”任務的行政負責人戚發軔院士回憶說。
第三級
1965年，誕生於四川瀘州的我國首個固體火箭發動機研究院所——七機部第四研究院北上搬遷到呼和浩特，紮根在內蒙大青山腳下。現在，它屬於中國航天科工六院。
“當年的條件之艱苦是現在的年輕人難以想象的。沒有天蒼蒼，野茫茫，風吹草低見牛羊的詩意畫面，有的是滿眼荒漠和夜間出沒的野狼。科研人員和農民一起住在‘乾打壘’的土房子裡，主食不夠土豆充飢，埋頭畫圖設計。”院裡的老同志說。
參加了長征一號第三級固體火箭研究、設計、試製、試驗直至發射飛行的全過程陳克明清晰記得當年那段“壓力山大”而又激情燃燒的歲月。
“1966年11月29日，楊南生副院長向我和另外4名同事傳達了七機部關於研製長征一號火箭第三級固體火箭發動機的指示和要求。在那個動盪的年代，楊副院長奔波在方圓十多公里的廠區，把骨幹動員出來工作。”陳克明說。
功勳試車臺，默默記錄著當年驚心動魄的一幕幕。
為了搶建高空模擬旋轉試車用的試驗設施，楊南生累得坐骨神經痛。人們常常心疼地看到他不得不用單腿蹬車。
1968年1月26日，白毛風肆意呼嘯。高高試車臺上，長征一號火箭第三級固體火箭第一次旋轉試車開始了。楊南生讓下屬們往後退，自己在最前面。雙眼緊緊地盯著即將噴火的地方。
30秒，15秒，沒能往下數，發動機爆燃，脫韁野馬般吼叫著飛出試車臺……
楊南生立即組織力量檢查、分析。他指導工作人員先後解決了脫粘和燃燒後某種成分沉積的問題，後19次試車，均獲成功。
“正是第三級固體火箭在‘最後一公里’的有力一推，將中國人的首枚人造衛星提速到第一宇宙速度，實現繞地飛行。”王希季說。
赤膽忠心鑄“箭心”。
錢學森曾這樣評價：中國固體火箭發動機取得的成績，完全是靠自力更生得來的，沒有外國援助，沒有經過仿製的階段。這是一個偉大的成績，是中華民族的驕傲。
衛星總體組組長何正華建議將衛星命名為“東方紅一號”，並在衛星上播放《東方紅》樂曲。提出這個建議時，研製者們熱情很高，但中央批准後，就倍感壓力。如果衛星上天后，樂曲變調或不響在當時是重大政治問題。在沉重的思想負擔下，研製人員們做出技術上的探索，解決了樂音變調等一系列問題。
算算算
互聯網時代的我們，難以想象當年為發射一顆衛星，要付出多麼艱苦的計算。
中國航天科工集團二院退休老專家宋慶元的青春就是在為國之重器算、算、算中度過的。
“單位只有一臺計算機，大部分時候用手搖計算器。計算一個彈道耗時一個月。計算紙壘了一房間。我們不知道具體為什麼算，但知道在為國家做很重要的事，所以夜以繼日。”80歲的宋慶元女士說，自己21歲一畢業就進入國防科工領域。
耄耋之年，那個“很拼”的年代的“很拼”生活時常在她腦海回放。
“那會我第二個孩子特別小，剛會跑。我一出家門，孩子就追在後面，哭喊媽媽。家裡老人就跟在孩子後面攆。我心裡酸酸的，但一想到工作重要，還是一天天堅持。”
直到發射成功後，宋慶元才知道自己算的是中國首枚人造衛星軌道數據。
“那一刻，覺得所有辛苦都是值得的。”宋慶元說。沒想到，更大的驚喜在後面。作為東方紅一號研製人員的代表之一，她被邀請“五一”勞動節上天安門。
“先是周總理進來了，他向同志們問候辛苦了。8點左右，毛主席出現在城樓上，揮著手走向大家。後來，他微笑著和我們一一握手。我特別激動，幸福的淚水奪眶而出。”宋慶元說。
新起飛
東方紅一號設計工作壽命20天。但它實際在太空中工作了28天。
它的外形為近似球體，依靠銀鋅電池供電。“球形設計兼顧多方考慮。”曾擔任東方紅一號衛星總體組副組長的潘厚任說：一是可使衛星有較大的結構利用空間；二是在平面上粘貼太陽能電池片比在曲面上粘貼更方便可靠。東方紅一號採用自旋穩定方式，有利於降低能耗。
“雖然早已停止工作，但東方紅一號還在太空中飛行。”長征一號火箭軌道組組長李頤黎說。
整整飛了46年，那麼東風紅一號是從哪起飛的呢？
大西北的巴丹吉林沙漠邊緣，中國酒泉衛星發射中心從當年鮮為人知崛起為世界知名航天發射中心。
“1958年10月，中國酒泉衛星發射中心正式組建。當時，國家財政十分困難，黨和政府舉全國之力來建設我國的第一個綜合導彈試驗靶場。就拿中心的這條鐵路來說，當時就投入了5960萬元，而當年全國一年的財政收入才370多億元。”中國酒泉衛星發射中心黨委書記夏曉鵬說。
戈壁沙丘下的指控室裡，當年使用過的儀表設備顯得簡陋陳舊，只有牆面的標語依然醒目：“一定要在不遠的將來，趕上和超過世界先進水平！”
賽跑還在繼續。
與老塔架遙相呼應的，是載人航天工程宏偉氣派天藍色新塔架。
1992年，中國載人航天工程正式啟動，酒泉衛星發射中心以其獨特的環境條件和雄厚的科技實力，被確定為載人航天發射場。
迄今為止，這裡先後發射了99顆衛星、10艘飛船和“天宮一號”目標飛行器，組織實施了一千多枚各類火箭試驗，創造了在我國航天事業發展史上諸多“第一”。
中國航天，風雨兼程一甲子，正迎來新的起飛。
棗園不寂寞
感謝邀請！我是地外天使，學名：宇明，在天文學方面已有二十餘載的研究，對於此題來說可有發言權了，敬請大家點擊右上角關注我。早在47年前，我國東方紅一號衛星成功上了太空，在全球大地上唱響了(東方紅)歌曲的音符，震撼了世界，這也標誌著我國航天事業的發展邁向新的高度。東方紅一號衛星當時的設計壽命只有20天的可控功能，但直到現在己在太空上運行了47年，沒有燃料，沒有電磁波指揮控制，它到底是怎麼運行的呢？
對於這個問題我的認為是：我國東方紅一號衛星是被火箭送達到預定的近地軌道上運行的，近地軌道也可以稱衛星軌道或太空站軌道，人類歷來發射的各類衛星或太空站都會選擇在近地軌道中運行，近地軌道是由地球磁場中的不同距離之磁力線圈並在地球自轉運動的連帶性推動力作用下而自然形成的，與地球不同距離的磁力線圈，會有各自不同圓周運動的速度，因而，衛星處於近地軌道運行時，不管有沒有燃料，不管有沒有電磁波的指揮控制，都能隨機地圍繞著所在的磁力線圈軌道之自然速度進行圓周循環運動的。不知這樣的回答是否準確？！如讀者閱後覺得我說的有道理，希給個點贊。宇明於東莞市。
