东方红一号的设计寿命只有20天,但现在已经运行了47年,没有燃料,它是怎么运行的?

fifwig


可以这样用白话解释!

你捡起一块石头,往前扔去,会发现石头总会落下来。不过,你力量越大,石头飞的就越远。可以预见的是,如果你力量足够大,石头就不会落到地面上,沿着地面一直飞下去(因为地球是圆形)!

这也是各种环绕地球运行的卫星的基本原理,给卫星们足够的初速度(第一宇宙速度),也称为逃逸速度,之后不用再施加力量,卫星就会一直环绕地球飞行!

当然,石头的例子只是理想情况,是在没有空气阻力的情况下可以出现的。

而在外太空,卫星的环地轨道,基本上可以等同于真空,阻力非常小几乎可以忽略不计。所以只要给卫星足够的速度,理论上就可以一直围绕地球运转!

不过,阻力再小也会对卫星产生影响。随着时间的推移,卫星的轨道半径会变小,不过卫星的速度也会变大,卫星仍不会掉到地球上!

而旅行者1号也是如此,如今已经飞行了40多年,上面机会没有任何燃料推动力,只有少量燃料用作调整飞行方向的,它也成为飞离地球最远的人造飞行器!


宇宙探索


↑东方红一号↑

东方红一号寿命有多久?

东方红一号作为中国发射的第一颗卫星,其设计功能和寿命如下:

  • “东方红一号”卫星的主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外,还可以以20.009兆赫的频率发射《东方红》音乐(音乐盒由502所研制),该星采用银锌电池为电源。
  • “东方红一号”卫星设计工作寿命20天(实际工作寿命28天),期间把遥测参数和各种太空探测资料传回地面,至同年5月14日停止发射信号。

也就是说,在1970年的5月14日就已经耗尽了全部电力,并丧失了全部功能。

卫星的寿命和运行时间是两回事

卫星是具有一定功能的,要实现这些功能就需要能量,那些需要长时间工作的卫星一般都会携带有太阳能电池板,作为自己能量的来源。但是东方红卫星并没有携带太阳能电池板,所以很快就能量耗尽、没有任何功能了。

但是卫星在轨道上运行,是不需要能量的。

这是由于卫星围绕地球的的运行是靠惯性作用,并且由于圆周运动时候的离心力与受到地球的吸引力相互平衡,所以在理想情况下没有空气阻力作用的话,卫星会永远绕地球运动。这也是为什么东方红一号可以连续四十七年还在地球轨道上运动的原因。

实际上东方红一号最终会陨落

只是实际上东方红一号运行的轨道附近还是会有稀薄的空气不断与卫星发生摩擦,所以卫星速度下降、其轨道位置也会逐渐下降,并且越下降大气愈发稠密、卫星动能耗损越快,卫星的下降速度也越来越快,最终卫星会坠落地球、并且在与大气的剧烈摩擦中化为灰烬。

我们能够看到东方红一号吗?

实际上是可以的。

比如说,我在网站n2yo.com上就可以搜到东方红一号的实时位置。链接地址如下:

https://www.n2yo.com/satellite/?s=4382

这是一个非常有意思的事情,可以看到这颗快要五十岁的卫星的实时位置。

而且有一个非常惊人的事实就是:我们可以用肉眼看到东方红一号卫星!

比如说在东方红一号卫星45岁生日的时候(2015年4月29日),北京天文馆朱进老师微博发文“东方红一号卫星45岁生日过境北京”,并配发了他拍摄的照片。

↑朱进老师拍到的东方红一号卫星↑

图中的那个最亮的点就是东方红一号。甚至于我记得看过一个纪录片,在东方红一号发射成功后的那几天,全国各地都组织人民群众夜里观看东方红一号从自己的头顶飞过。

关于东方红一号的漫画

总之,让我们记住这些英雄。


SilentTurbine


今年4月2日,我国的天宫一号飞行器超额工作六年后,再入地球,与大气层摩擦化成了碎片,坠落在南太平洋海域。

人们在为之完成使命后的最终结局叹息之余,也许会质疑,天宫一号只工作了几年就坠毁。

为什么我国的东方红一号设计的寿命只有20天,至今还在伴着地球飞行?没有燃料,它又是怎样运行呢?


且听有书君从东方红一号卫星发射历史开始,一一为大家解开谜团吧。

一,东方红音乐响彻世界天空的历史。

1970年4月24日21点35分,长征一号火箭带着东方红一号奔向了茫茫太空,十三分钟后,东方红一号进入了预设轨道。

全国人民为之欢呼雀跃,这是我国第一颗自主研发的人造卫星成功升空。

由于它是近地卫星,同时在末端火箭外部涂了反光层,末端火箭和卫星刚分离时,两者一直伴飞,所以当时人们用肉眼就可以观看到。

后来两者渐行渐远,东方红一号就无法用肉眼观看了。

我国的东方红一号传播的《东方红》乐曲,唱响了世界天空。

它周转地球一圈的时间大约是114分钟,人们纷纷驻足,观看聆听东方红一号的身影和乐曲声。

东方红一号真正实现了,设计之初要求“上的去、测的准、看得见、听得到”的目标。

这是我国航天领域的元勋们,在向苏联学习无果的艰难条件下,真的是白手起家创造的中国奇迹。

他们使我国成为继苏、美、法、日之后,第五个可以自己研制发射人造卫星的国家。

有书君为这些“两弹一星”的元勋们点赞。

二,东方红一号至今依旧伴飞地球的奥秘。

东方红一号当时的任务,就是检测卫星飞行的技术,同时检测电离层和大气层的密度。

由于当时技术条件有限,我国还无法给东方红一号安装太阳能电板,只能使用蓄电的银锌电池。

蓄电池耗电太快,因而东方红一号的设计寿命是二十天,它实际工作了二十八天。

东方红一号在蓄电池电量耗完的那一刻,与我们彻底失去了联系,开始默默伴飞地球的旅程。

东方红一号停止工作后,并未如人们想象的那样再入地球坠毁。

究其原因,这就涉及到了物理知识。有书君先给大家普及一下这方面的知识吧。

万有引力定律证明了任何两个物体之间都有引力。

其应用在航空航天方面,就说明了地球对卫星的引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力。

我们再来看看东方红一号的运行轨迹,它一直沿着近地点430公里,远地点2075 公里的椭圆形轨道绕地球做着匀速运行。

在这样高度的太空空气稀薄,同时东方红一号的外形设计近似球体,重量只有174千克,由此它受到空气阻力很小。

因而东方红一号做圆周运动产生的离心力,和地球引力提供的向心力处于平衡状态,它在没有能量的提供下,也能以惯性绕地球匀速绕行。

同时,东方红一号的椭圆形轨道太完美了,它与其他卫星的椭圆形轨迹有异。它的椭圆形轨迹又扁又长,同时还是与地球赤道平面成68.5度夹角的近地轨道。

这种椭圆形轨道可以使它运行到近地点时,获得较大的动能,进而有利于保持甚至提高自身的速度,这也有利于东方红一号保持轨道高度。

因而年近半百的它运行速度和轨迹几乎未变。

按照这种理想状态,东方红一号可以永远运行依旧。

可是,真空状态亦非绝对真空,总有会空气阻力。

随着东方红一号高速运行和空气阻力的摩擦,其速度会逐渐降低,其运行轨迹亦会逐渐降低。

越靠近地球大气层,其动能消耗越快。

终有一天它会再入地球大气层,并因与大气层摩擦化为灰烬而香消玉损,只是时间早晚之事。

至于东方红一号在太空还能运行多久?

谁也没有明确答案。

我们再看天宫一号,由于它的近地点只有300多公里,而且它的重量达8吨,因而它受到空气阻力摩擦大,没有能量补充时其速度降低快,其轨道降低亦快。

天宫一号停止工作不到两年就坠毁了。

东方红一号发射之日,就是我国航空航天领域的里程碑应载入史册。

2016年,我国规定以后每年4月24日为“中国航天日”。

东方红一号在浩渺太空中,见证着我国一颗一颗自制卫星升空,见证了从神州飞船到天宫空间站的成功,见证了我国宇航员信步九天,见证了北斗导航系统逐步蜕变,即将见证北斗导航覆盖全球的那一天。

我们希望东方红一号,这颗中国的骄傲伴飞地球久一点再久一点,见证中国更多奇迹吧。


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