2020-03-02 08:09:44 佚名

yuzuki

在“兩彈一星”元勳錢學森的帶領下，我國在1970年成功發射了“東方紅一號”人造衛星，由此掀開了我國航天事業的大幕。49年過去了，當初設計壽命僅20天的中國第一顆人造衛星還在天上飛，這是為什麼呢？

無論在太空中飛行，還是在大氣層內飛行，飛行器都需要克服來自地心的引力作用。不過，飛行器在太空中和大氣層內的飛行原理卻完全不一樣。

在大氣層內飛行，飛行器始終要產生一個向上升力，例如，固定翼飛機通過引擎推動前進，空氣在機翼上下表面流過會產生壓力差，從而讓飛機克服重力飛上天空。但在太空中，空氣幾乎不存在，無法通過空氣動力學來給飛行器提供升力，需要通過其他方法來飛行。

試想一下，一枚炮彈以某一初速度被髮射出去，由於沒有動力，它飛行一定距離後會被地心引力吸引到地上。但在極端的情況下，無動力的炮彈不會掉下來。

地表的重力加速度約為9.8米/平方秒，這意味著自由落體運動的物體在1秒內會下降4.9米。考慮到地球是一個球體，表面是彎曲的，通過計算可知，每間隔7.9公里的距離，地平線就會降低大約4.9米。因此，只要炮彈的初速度達到7.9公里/秒，在豎直方向上做自由落體運動的炮彈始終不會碰到地表。此時對應的速度即為第一宇宙速度，結合牛頓第二運動定律和萬有引力定律可以計算出它的大小。

當然，炮彈不會掉下來的另一個前提條件是沒有空氣阻力，水平速度不會被減慢。在這種情況下，沒有動力的炮彈能始終以恆定大小的速度繞著地球旋轉，引力充當了炮彈圓周運動的向心力。正因為如此，航天器會被送到高於地表100公里以上的太空中。在那裡，即便航天器沒有燃料來產生動力，它們也不會掉下來。

東方紅一號當年被送入太空之後，它進入了一個近地點高度為441公里、遠地點高度為2368公里的橢圓軌道。由於太空中幾乎沒有空氣阻力，東方紅一號升空將近半個世紀後還能在太空中飛行，並且它在未來還會長期飛行下去。

根據目前的監測數據，東方紅一號目前在一個近地點高度為432公里、遠地點高度為2031公里的橢圓軌道中運行，每天能夠環繞地球運動13圈。雖然距離地表100公里以上被認為是太空，但那裡多少還是存在一些氣體。經過數十年的作用，東方紅一號的軌道高度已經有所下降。經過足夠長的時間之後，軌道高度逐漸降低的東方紅一號最終將會再入大氣層中燒燬。

火星一號

1970年4月24日21時35分，東方紅一號發射成功。

這顆衛星讓中國人出了一口氣，但這顆衛星雖然是驕傲，但卻只是驕傲，沒有任何實用價值，它在上天之後，唯一的功能就是在天上播放《東方紅》樂曲。

當時，全世界的無線電臺都能收到這顆中國衛星的歌曲。

不光聽，按照當時的要求，衛星上天后要“上得去、抓得住、測得準、看得見、聽得到”，為此，錢學森帶領團隊攻克了不少技術難關。　

為了保證這顆173公斤的衛星不墜落，衛星發射高度728.25KM，近地點439千米，遠地點2384千米。

衛星因為未撞太陽能發電設備，而是使用了銀鋅電池，充電電池電量有限，所以在衛星發射之後，實際只運行了20天，便成了一顆報廢衛星，沒用了！

東方紅的“音樂盒”。

此後，東方紅一號就一直在天上飄著，成了人類製造的太空垃圾，至今已經在軌繞著地球轉了49年。

但是，東方紅一號不會就這樣永遠轉下去，雖然在軌高度高，但是，在那個高度依然有非常稀薄的空氣，所以，一號會不斷與空氣摩擦，隨著速度的一點點降低，其軌道也會一點點降低，越降低，空氣越厚，阻力也越大。

所以，東方紅一號終究會墜毀在大氣層裡。

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科學重口味

東方紅一號衛星是中國發射的第一顆人造衛星，由此開創了中國航天史的新紀元。到目前為止，它已經在天上飛了49年，實際上東方紅的設計的工作壽命才20天，但它卻在太空中工作了28天才徹底停止工作，這個停止工作只是說停止發射信號，並不是停止其軌道壽命。

東方紅一號為什麼至今都沒有掉下來？

東方紅一號是由長征一號火箭送到近地點441公里，遠地點2368公里，在這個軌道中，衛星的離心力和向心力相等，所以可以在這個軌道中穩定飛行而不會掉下來。如果說衛星的軌道太低，則會受到大氣層的影響，慢慢的會墜向地球，但東方紅一號所在的軌道幾乎沒有什麼大氣，沒有了大氣自然也就不會影響到東方紅一號的運行軌道，所以東方紅一號可以在這個軌道中飛行這麼久。

東方紅一號的任務

東方紅一號的結構、溫控、能源、《東方紅》音樂裝置和短波遙測、跟蹤和、天線以及姿態測量部件組成，這中國的第一顆科學探測性質的試驗衛星，其任務是發展中國對地面探測、通信廣播氣象等衛星的設計取得相關數據。在總技術方案上，要求“先進”，“可靠”，“上得去”，“抓得住”，“看得見”，“聽得見”，其實際使用壽命也只有20天，在飛行了28天就因電池耗盡而停止工作。

東方紅一號我國發射的第一顆衛星，雖然只工作了28天，但是它為我們後來的衛星設計和研製工作提供了重要依據。

科學日記

確實，“東方紅一號”衛星已經發射了49年依然還在外天空繞著地球旋轉一直未隕落，筆者已經回答了47年和48年，今天繼續來回答為何我國發射了49年“東方紅一號”還在外太空飛行了！

在上世紀60年代各國爭相發展人造衛星之時，我國也開始自己的人造衛星研究計劃，在射程未2700公里的東風-3彈道導彈得基礎上開發出了我國第一款運載火箭，終於在1970年4月24日，成功將我國第一顆人造衛星“東方紅一號”送入了預定軌道，並傳播了東方紅音樂！

其實，當時得東方紅一號並不像現在的衛星那樣安裝有太陽能電磁板，使用的是傳統的化學電池，而該電池的的設計壽命只有20天，也就是說在該衛星發射20天之後就會沒電了，當然也不說衛星電池能源用盡之後就“東方紅一號”就會落下來！

在初中物理課上我們就學過“萬有引力”的概念，只要人造衛星切向環地速度不超過第一宇宙速度（7.9千米每秒），就可以依靠慣性和地球引力一直圍繞地球運轉。再者說，月球也是地球的衛星，圍繞地球轉了45億年不是也沒有落下來，東方紅一號和月球一樣都是地球的衛星！

另外，東方紅一號的運行軌道式遠距離橢圓形軌道，近地點400多公里，遠地點1600多公里，幾乎可以不考慮大氣阻力，所以軌道也不會慢慢下降，軌道高度似乎還增加了不少。

目前，類似於美國X-37B這種空天飛行器已經誕生，它可以貼近別的衛星軌道進行同步飛行，然後用機械手臂將衛星抓進自己儲藏倉內帶回地球。而東方紅一號衛星對我國來說有不一樣的意義，步武認為在技術成熟之時我國會將東方紅一號帶回地球在博物館進行保存！

天下布武

“東方紅一號”是中國製造的第一顆人造衛星，在這之前，世界上只有蘇聯、美國、法國和日本四個國家能發射人造衛星。

1970年，在甘肅酒泉衛星發射中心，在4月24日那一天，我國自主研發的“東方紅一號”發射成功，全國人民為之沸騰了。

距離那個激動人心的時刻，已經過去了整整49年了，那為啥它還在天上飛，因為這是沒有辦法的事情。

因為，當時技術還不發達，“東方紅一號”使用的是銀鋅電池，並不是太陽能電池，那麼在它的電池的電量耗完之後，發射上天28天之後，“東方紅一號”就沒有了利用的價值。

當時，為了保證它能像衛星一樣不隕落，使它發射時，達到了足夠高的高度——728.25KM，近地點439千米，遠地點2384千米，這個距離就保證了那裡空氣非常稀薄，短時間內，雖然它沒有使用價值，但是它是不會墜落的。

而根據“萬有引力”的概念，只要人造衛星切向環地速度不超過第一宇宙速度（7.9千米每秒），就可以依靠慣性和地球引力一直圍繞地球運轉，成為地球的衛星。

但是，再稀薄的空氣，也是有空氣的，受到阻力，速度會降低，高度也會降低。所以理論上來講，終究有一天，它會直到飛不動了為止。

那麼，人類為什麼不把它擊落呢？因為在擊落時，勢必會把它打擊成碎片，那樣會造成更多的高速運轉的太空垃圾，給正在運轉的太空飛行器以致命的打擊。

綜上，東方紅一號估計還會在太空運轉相當長的一段時間，直到它真正落下來的那一天。

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有書共讀

東方紅1號是中國人制造出來的首顆衛星，看標誌著中國人從此邁向了外太空的步伐，但是這顆衛星發射到現在已經有49年了，他依舊在外太空圍繞著地球旋轉，始終沒有隕落，可能有人就會問為什麼他能夠堅持這麼多年還能夠在外太空飛行，那麼我們今天就來聊聊這個話題。

在上個世紀60年代，全球各大主要國家都爭相研發人造衛星，我國也在這一時期開啟了中國人自己的人造衛星研究計劃，在射程能夠達到2700公里的東風三彈道導彈的基礎上，開發出了屬於我國的第1款運載火箭，成功的在21970年的4月24日將我國第1顆人造衛星-東方紅1號送入了既定軌道，並在外太空的運行軌道上播放東方紅音樂。

至於這個人造衛星為什麼能夠在長達49年的時間內依舊在外太空持續飛行從而不隕落，這就涉及到了，某些物理學特性，首先我們應該清楚的是衛星是由火箭進行運輸，有火箭，這個運載工具將速度加速到第一宇宙速度，進而釋放衛星此時的衛星速度，讓他能夠維持在地球的境地軌道上，不需要，依靠額外的動力就能夠憑藉慣性運行，而軌道的近地點和遠地點之間的重力會使衛星的動能不斷變化，這也就導致了在某個時間段內，東方紅運行的軌道離地球非常近，在某些時間段內，它離地球的軌道距離又非常遠。

在這麼遠的範圍內，衛星運行受到的大氣阻力是非常小的，雖然現在東方紅1號已經失去聯繫，達到49年之久，但是由於地球的不均衡，引力的影響，它的飛行速度也稍微有所降低了，所以說這些作用比較微弱，對它造成的影響也非常小，而且一時半會也不太容易會掉下來，但是有科學家估計，東方紅1號最終墜落地球的時間，可能最少還需要幾百年的之久。

總的來看，東方紅1號是一顆落地衛星。錢學森又是非常著名的空氣動力學專家，這個學科是和做導彈和火箭關聯非常大的。儘管現在東方紅一號衛星在太空飛行並沒有依靠它本身的動力，如果按照慣性理論，它是可以一直飛下去的，並且很多的圍繞地球運轉的衛星靠的也是這麼一個原理，包括像月球這樣的，身體圍繞地球運轉了四十幾億年也沒有掉下來，依舊也是這種原理在維持著，所以我們不需要過多的去操心，為什麼東方紅可以在太空飛這麼久都不會掉下來，沒有什麼太大的意義。

小芊芊愛歷史

提起錢學森，我們就必須來了解他一下，世界著名科學家，不僅獲得了“兩彈一星”，而且還被譽為“中國導彈之父”。

可以說是因為錢學森的科研，才讓中國在導彈、原子彈研究方面至少推進了20年，初次之外他還主持完成了“噴氣和火箭技術的建立”規劃，讓中國在世界上的舞臺上走向了新的高度。

錢學森建造的“東方紅一號”衛星是我國在1970年發射的第一顆人造地球衛星。

從此中國開創了航天史的新紀元，這是我們中國人民的驕傲！“東方紅一號”衛星重量達到173 千克，主要任務是進行衛星技術試驗、探測電離層和大氣層密度，不過並沒有什麼實質性貢獻，除了可以播放《東方紅》樂曲，據說在當時，全世界的無線電臺都能收到這顆中國衛星的歌曲。

令人驚訝的是“東方紅一號”衛星設計壽命明明僅有20天，卻是在運行28天后電池才耗盡並結束了它的使命。

不過令人意料之外的是衛星的軌道壽命並沒有因此結束，它仍在空間軌道上運行。

一般來說衛星都是由火箭加速到第一宇宙速度發射並釋放衛星，“東方紅一號”也是由長征一號運載火箭送入近地點441千米、遠地點2368千米、傾角68.44度的橢圓軌道，當然這個發射角度正是由科學家們多次測量並研究商討而發射的，也是因為這個範圍內的衛星受到的大氣阻力會減少到很小，這時衛星的速度也能一直在地球軌道上運行，不至於讓它很快掉落。

據瞭解微弱的大氣阻力和地球不均衡引力使已經失聯了49年的“東方紅一號”飛行速度已經有所降低，

但是因為這些作用很緩慢，而其軌道又較高，很長的時間仍然會在軌道里運行，有科學家估計，“東方紅一號”最終墜落地球可能還需要數百年的時間。

星球上的科學

想想42年前發射的旅行者一號飛船，在沒有任何動力推動的情況下已經在浩瀚外太空飛行了42年之久，如今飛離地球超過220億公里，最終旅行者一號將飛出太陽系，圍繞銀河系中心旋轉，科學家預測旅行者一號將在宇宙飛行十億年之久！

為何旅行者一號能飛行這麼久？一是速度，目前旅行者一號速度為17公里每秒，超過第二宇宙速度，二是外太空幾乎是真空狀態，對飛船幾乎沒有任何影響，所以旅行者一號可以一直飛行下去。

東方紅一號能夠一直飛行49年之久也是這個道理。東方紅一號圍繞地球運轉的近地點餘額440公里，遠地點約2368公里，這個高度也是幾乎沒有任何大氣層，對東方紅一號的速度影響非常微弱，幾乎可以忽略，所以可以一直飛行這麼久，並且還會一直運行很久的時間。

不過，東方紅一號所處的位置雖然也被認為是真空環境，但仍舊存在極少量的大氣，微弱的摩擦力會讓東方紅一號速度慢慢降低，低於第一宇宙速度後就會墜入大氣層，成為地球上空的一顆“流星”！

事實上，人類發射的很多環地衛星等航天設備都不會回收二次利用，而直接選擇讓其墜毀，很多都是自然墜毀，讓其自生自滅！

宇宙探索

東方紅1號衛星是我國1970年發射的第一顆人造衛星，至今已經運行了49年。由於當時科技水平所限，東方紅一號衛星原本設定的使用壽命是20天，結果東方紅1號衛星在28天之後停止發射信號，正式結束工作壽命。

但東方紅1號至今仍在衛星的軌道上運行著，這一切是為什麼呢？

牛頓萬有引力

在瞭解東方紅1號為什麼沒有落回地球之前，咱們先了解一下人造衛星是怎麼運行的。

1687年牛頓在他的著作《自然哲學的數學原理》一書中，對引力做出的解釋是：任何兩個物體之間，都有相互吸引力。

而引力的大小，和物體的質量呈正比，和距離的平方呈反比。

也就是說：兩個物體靠的越近，它們之間的引力就越大，蘋果之所以熟透了會落向地面上，不會飛到天空中，其實就是因為蘋果樹和地球的距離很近，蘋果無法擺脫地球的引力。如果一個蘋果想要擺脫地球的引力，需要外界給它施加額外的力。

牛頓曾經描述過一個思想實驗，在一座高山上，我們有一座威力無比大的大炮，用它來發射一枚炮彈。

假設大炮施加給炮彈的速度很小，那麼這枚炮彈會呈拋物線的軌跡重新落在地球上。

假如大炮施加給炮打的速度足夠快，那麼這枚炮彈可能就不會再落回到地球上，這是因為地球是一個圓體，炮彈每下落100米，地球的曲面也下落100米，因此這麼炮彈就可以圍繞著地球轉個不停，永遠不會落下來。（不考慮大氣作用）

人們把這個速度，叫做宇宙第一速度，根據複雜的公式計算地球的宇宙第一速度是7.9km/s，當物體速度達到7.9km/s時，物體即可離開地球表面，圍繞地球運動。

東方紅一號衛星，就是利用這個原理，進入到太空當中的。

東方紅1號為什麼沒有落下來？

根據牛頓萬有引力，我們知道，物體想要離開地球表面，需要保持著每秒7.9km/s，但東方紅一號在能量耗盡時，幾乎不可能保持如此高速，為什麼還沒有墜入地球表面呢？

其實，這是因為

接近於真空的環境。

我們知道，車子在沒有踩油門時會慢慢減速，是因為車子和地面有摩擦力。但是東方紅一號所處的環境只有非常稀薄的大氣，幾乎沒有摩擦力，因此東方紅1號衛星即使能量耗盡，仍能在相當長的時間內保持一定的速度，圍繞著地球運轉。

其實，即使東方紅1號在太空中保持不動，東方紅1號也不會在短時間內掉下來。（不過，要強調一句，它並不是保持不動，而是在軌道上運行著。）

這是因為東方紅1號仍然在地球的引力範圍，只不過由於距離較遠，因此受到的引力非常小，所以東方紅1號在緩慢地靠近地球，時間以幾千年，幾萬年，甚至幾十萬年來計算。

東方紅1號如果掉下來了，該怎麼辦？

東方紅1號其實是一定會掉下來，只不過還需要一些時間。很多人擔心東方紅1號掉下來了會不會砸到人，其實這一點，科學家已經考慮過。

首先，大多數人造衛星在返回地球時，會在大氣層內與空氣發生摩擦，摩擦產生的高溫會導致人造衛星自燃，大多數較小的衛星以及衛星碎片會在大氣層中燃燒殆盡。

在大氣層中沒有燃燒殆盡的殘骸，會墜落到地球表面，威力其實和隕石相同，只不過地球70%的面積是海洋，還有相當多的面積是無人區，因此大概率不會砸到人。但並不能排除一定不會砸到人，如果它的墜落地點剛好是一個人口密集的城市，那麼很有可能會威脅到人類生命安全，不過由於大多數國家發射的人造衛星質量較小，因此不會像小行星撞地球一樣，產生較大的威力。

其實，人造衛星在使用壽命到達終點時，對人類威脅最大的不是掉下來的問題，而是這些太空垃圾包裹著地球，對正常運行的衛星產生了嚴重的干擾和破壞。

2005年時，宇宙上空曾發射過一起與中歐交通事故，一塊31年前，美國火箭推進器的遺棄物，與中國的長征四號火箭的CZ-4碎片相撞，這是典型的太空垃圾破壞案。

更嚴重的是，太空垃圾並不會自動消失，反而每次與其他太空垃圾相撞時，會產生更多的碎片，而這些碎片，也會對正常運行的人造衛星產生嚴重的後果。

也就是說，太空垃圾不會自己減少，而是會無止境地增加，正是因為如此，各國目前都在研究如何清理、回收太空垃圾。

鍾銘聊科學

東方紅一號並不是錢學森製造的，而是大量“兩彈一星”工程的科學家和專業技術人員一塊研製的。雖然目前東方紅1號已經失聯49年，但是卻仍在太空中繞地球運行。

這個問題就涉及衛星在地球軌道的飛行原理。衛星是由火箭運輸，由火箭加速到第一宇宙速度，然後釋放衛星，這時衛星的速度就使得它可以維持在地球軌道上（第一宇宙速度是脫離地球引力在太空運行的最低速度），地球位於衛星橢圓軌道的一個焦點，靠慣性運行不需要額外的動力，軌道的近地點和遠地點之間的重力勢能差使得衛星的動能不斷變化，近地點運行線速度高，遠地點線速度低。在軌道上的運行是不需要推進器的，攜帶推進器的衛星通常是一些特殊用途的，可以人為調節衛星的軌道參數，使它們觀測的範圍發生變化。

東方紅的軌道參數可以查到，近地點400來公里，遠地點2000多公里，這個範圍內的衛星受到的大氣阻力很小（地球大氣層厚度1000公里左右，絕大多數質量集中在距地面100公里範圍內），東方紅一號雖然已經失聯了49年，由於微弱的大氣阻力和地球不均衡引力的影響，飛行速度也已經有所降低，但是由於這些作用很緩慢，而其軌道又較高，一時半會還落不下來，有科學家估計，東方紅一號最終墜落地球可能還需要數百年的時間。