提示：上次課在講衛星測量時，提到了“反定位”這個概念，即用眾多的地面設備反過來可以對衛星進行定位。照此思路繼續聯想，就可以順勢規劃出衛星的“導航路線”，也就是衛星的既定軌道。衛星的軌道不是計算出來的，而是用大數據模擬出來的（本文共1492個字，閱讀約需3分鐘）。
太空是一個接近真空的環境，裡面沒有阻力，因此水滴可以憑空懸浮。太空裡面也沒有氧氣，人類進去之後無法呼吸。所以，要實現太空行走，宇航員們要用繩子將自己拴在航天器上免得飛走，同時要穿上厚厚的宇航服並自帶氧氣。
在太空裡，沒有像火車鐵軌或者柏油馬路之類的東西，因此，也就不存在實體可見的衛星軌道。
圖中顏色各異的圓圈，是按力學原理計算出來的“虛擬軌道”
工程師在設計衛星軌道時，首先將地球看做一個完美的球體，然後將約束衛星運動的力量指定為“萬有引力”——源自於牛頓和蘋果的故事，最後在草稿紙一通演算，衛星的軌道就這麼計算出來了，這就是“實驗室軌道”。
地球怎麼會是一個完美的球體，這種衛星軌道的計算方法不科學啊！
地球確實不是一個完美的球體，它褪去海水後的模樣讓強迫症們百爪撓心，它的地心引力分佈也毫無規律。
賣家秀（太空鳥瞰地球）
買家秀（脫水後的地球）
GIF
除了地球形狀不完美之外，在衛星實際運行過程中，至少還有如下三個因素在誘惑它逃離實驗室軌道。
①太陽月亮在招手（天體攝動） ：萬有引力跟重量有很大關係，除了地球在吸引衛星，太陽和月亮也絕非等閒之輩，它們對GEO衛星的吸引力分別相當於地球的1/6800和1/37；
②大氣阻力還存在（大氣攝動）：LEO衛星因為離地球僅幾百公里，那裡還有大氣層，大氣的阻力仍然存在；
③太陽輻射很可怕（太陽光壓）：太陽表面溫度相當高，產生的熱浪甚至可以被當做助力航天器前進的“東風”，離太陽最近的GEO衛星，需要與之長期對抗。
從上述文字可以看出，衛星在不同軌道高度受到的影響是不一樣的，這些誘使衛星出軌的力量，在航天領域統稱為“攝動力”。所以，如果不想被打上紙上談兵的標籤，在計算衛星軌道的時候必須要把萬有引力和攝動力先搞清楚。
為什麼最開始計算軌道的時候不把攝動力考慮進去？
相對萬有引力而言，攝動力比較難以捉摸，它有很大隨機性，是好幾種外力的統稱。研究攝動力吃力不討好，不如另闢蹊徑。
上次課提到：陸海空的多種天線設備可以對衛星定位，主要是測量判斷衛星在實際飛行過程中與既定軌道（即實驗室軌道）是否有偏離。注意，這種測量是一天24小時不間斷進行的，從1989年第一顆GPS衛星發射至今，已經持續測量了29年！面對這些經年累月的觀測數據，在這個“流量為王”的年代，還有什麼是不能解決的？還要什麼攝動力？工程師們吃著火鍋唱著歌，看著眼前的觀測數據就可以預測出下一秒衛星的動向（偏高還是偏低、超前或是滯後），基本就不需要鑽攝動力的牛角尖兒。這，就是所謂的大數據時代——
用海量的觀測數據模擬出一條“大數據軌道”，而這個軌道就比較接近衛星真實的飛行狀態。
如果衛星按照大數據軌道飛行，是不是就不用測控了？
答案是否定的。因為實驗室軌道和大數據軌道都是對衛星運行狀態的預測，絕非真實飛行軌跡，這個“雞肋”攝動力也不是吃素的，它不會因為人們的忽視而真的消失。所以，衛星的測控工作不能停，一刻都不行。
偏航出軌的衛星怎麼才能重新回到既定的軌道上？
汽車改換車道的時候，要踩油門並配合打方向盤，衛星也配備了和汽車發動機功能類似的動力系統——高壓噴氣罐。因為太空是一個接近真空的環境，輕輕一推就能走很遠，所以衛星只需要噴出一點點氣體，馬上就能回軌。噴氣罐的效果，推薦看看2013年上映的美國科幻片《地心引力》。
該片獲得第86屆奧斯卡最佳導演、最佳攝影等七項大獎。
衛星配備了發動機，當然也要配備“方向盤”，否則噴氣罐不知道“何時噴、往哪噴、噴多少”。相關內容請留意下一篇文章《注入站如何控制衛星的飛行姿態》。
總結
I 萬有引力和攝動力共同影響衛星的飛行路線。
II 衛星的既定軌道需要在大數據的作用下不斷修正。
III衛星攜帶噴氣罐，用於調整姿態重新入軌。
閱讀更多 鴻雁星通 的文章
