發射一顆地球靜止軌道衛星有多難?連俄羅斯都倍感頭疼!

在平時的新聞中,我們常常能夠看到某衛星成功發射的消息。別看報道里發射衛星似乎沒什麼難度,但事實遠非如此,尤其是發射地球靜止軌道衛星更是難上加難。這究竟是為什麼呢?下面就讓我們一起來看看吧。

發射一顆地球靜止軌道衛星有多難?連俄羅斯都倍感頭疼!

衛星軌道的分類

所謂地球靜止軌道,是指當同步軌道衛星軌道面的傾角為零度,即衛星在地球赤道上空運行時,由於運行方向與地球自轉方向相同,運行週期又與地球同步,因此,人們從地球上仰望衛星,彷彿懸掛在太空靜止不動。所以,把零傾角的同步軌道稱作靜止軌道,在靜止軌道上運行的衛星稱作靜止衛星。地球靜止軌道距離地面的距離很遠,相對赤道高度為35786.034公里,一般簡稱36000公里或35800公里。從距離就不難看出,想把衛星打到這麼高的地方絕非易事。

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從庫魯航天發射場升空的“阿麗亞娜5”運載火箭

按照上述理論,想要把衛星送入地球靜止軌道,發射場應該儘可能選擇在接近赤道的低緯度地區。在眾多航天發射場中,位於南美洲北部法屬圭亞那中部的庫魯航天發射場地理位置最佳。該發射場的位置約在北緯5度,西經52度,極為靠近赤道。從這裡發射地球靜止軌道衛星,衛星的燃料消耗遠小於從中高緯度發射,能大大延長衛星的使用壽命。

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海南文昌發射場緯度較低,更利於航天發射

除了法國的庫魯航天發射場外,中美兩國發射地球靜止軌道衛星的工作,主要是在西昌衛星發射中心和卡納維拉爾角(美國著名的航空海岸)完成的。前者的位置大約在北緯28度14分,後者大約在北緯28度34分。這個位置已經接近於中緯度,想要發射地球靜止衛星就不那麼容易了。當火箭發射後,火箭末級以及衛星本身要經過數次調整,才能將自己的軌道,從橢圓軌道變成地球同步軌道,再進而變成地球靜止軌道。這也是為什麼中國要興建海南文昌衛星發射中心,其緯度為北緯18度,比西昌衛星發射中心更加靠近赤道,同型火箭的運載能力可提高10%,衛星壽命可延長2年以上。

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俄式暴力美學,衛星變軌亦是如此!


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莫斯科沒有眼淚,大雪紛飛,打衛星好憔悴!

對於發射地球靜止軌道衛星這件事,最鬱悶的恐怕要數俄羅斯了。由於許多國土處在高緯度地區,俄羅斯要想發射地球靜止軌道衛星,需要衛星進行大量的變軌工作。別看俄羅斯一直都是航天強國,但在上個世紀60年代中期,別說地球靜止軌道衛星,就連把中等質量載荷送入有傾角的地球同步軌道,俄國人都無法做到。為此,俄國航天人員還特意研發了大橢圓半同步軌道的衛星系統,以確保國內大部分地區實現24小時通信。那俄國人是如何解決地球靜止軌道衛星的發射問題呢?答案很簡單:角度不夠火箭湊!俄國人用了最簡單也是最暴力的方式——造更大的火箭!憑藉強悍的質子-K/DM組級運載火箭,通過多次點火和變軌完成軌道傾角的調整,俄國航天人終於在1974年3月,將宇宙-637通訊衛星送入地球同步靜止軌道。由此不難看出,在發射地球靜止軌道衛星這件事上,俄國真是名副其實的“苦孩子”。


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