03.03 天宫二号运行需补充燃料,那我国第一颗卫星东方红一号为什么不要燃料?

茫茫人海217678352


东方红一号体积重量比较小,飞行在400千米以上的高轨道上,在电池能量耗尽后,它就与地面失去了联系,继续在轨道上运行。而天宫二号,在距离地球390千米的轨道上飞行,它是一个重达8吨是空间实验室,会受到阻力,需要燃料来推动变轨,不然就会不断下降轨道。

东方红一号是1970年,中国发射的第一颗人造卫星,它的发射任务时确保升空,验证中国的航天技术,通过播放东方红乐曲,鼓舞人心,提高中国的国际地位。因此,它的设计寿命只有20天,通过银锌电池提供能源,在实际工作28天后就消耗了电量,从而失去了联系和控制。

目前的东方红一号,这颗重量仅为173千克的卫星,早已失去了各种功能,靠惯性绕地球运行,它的轨道是近地点430千米,远地点2000多千米,由于东方红一号的体积很小,直径一米,在如此高轨道上飞行几乎不受阻力,因此,它可能还会继续飞行上百年。

而天宫二号是中国第一个太空试验站,中国宇航员曾在天空二号上按计划完成了很多重要的太空实验。这是个重达8吨的大块头,受到的阻力会使它的轨道慢慢下降,虽然它的运行轨道也比较高,在距地面390公里。

天宫二号装备有推进器,可以在地面控制下,对飞船的轨道和姿态进行调整。天宫二号最近的状况是,在6月初其运行轨道降低了95公里,在上周6月23号,天宫二号启动推进器重新恢复到了约390公里的轨道上。这也反映了我国航天的实力,可以对航天器的在轨高度做精确的调整。


量子实验室


【因为我国第一颗卫星:东方红一号运行在近地429公里,远地2036公里的太空轨道,这儿没有空气阻力,所以它不会轻易坠入地球。而天宫二号运行在380公里的轨道,会受空气阻力影响而降低轨道高度】

大气层是导致卫星轨道降低甚至重返大气烧毁的最主要因素,但它的边界毕竟不是无限的。一般认为到了100公里卡门线就到了大气边界,那里的空气密度已经降到了地面的1亿分之一。而这个密度随着距离地球越远就急速降低,超过500公里就几乎为0了。航天器也几乎不受到大气影响,寿命极长。

近地轨道

近地轨道(Low Earth orbit),又称低地轨道,是指航天器距离地面高度较低的轨道。由于近地轨道卫星离地面较近,绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。

国际空间站运行在319.6公里到346.9公里的轨道上。中国天宫二号运行在380公里的轨道上。

大多数人造卫星也在近地轨道上,它们的运行速度大约是27,400km/h,环绕地球一周的时间大约在90分钟左右,而很多通讯卫星需要以和地球同样的角速度运行。相比地球同步轨道,把一枚卫星放上近地轨道所需的能量较少,而近地卫星仅需功率较低的放大器也可成功输送讯号,因此许多通讯项目使用了近地轨道。这些近地轨道不是与地球同步,所以需要一组卫星联网去提供连续的覆盖面。近地轨道也适合遥感卫星,因为可以取得更详细的资料。

对于运行在400公里以下轨道的太空飞行器会受到大气层的影响,而慢慢降低速度和轨道高度,所以需要定期打开飞行器的动力火箭把它重新推到原有的高度继续飞行。由于飞行器的燃料是有限的,所以太空燃料加注才会出现。

对于飞行在400公里以下轨道的飞行器,当燃料用完后,它只有一就结果:坠入地球大气层。

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华荣行


燃料的主要目的是为轨道维持发动机提供动力,在轨卫星由于地球引力的影响,会使轨道降低,到一定程度会造成坠入大气层而被烧蚀毁坏。东方红一号为我国第一颗人造卫星,主要目的是科学探索性质,根据其设计目的和任务可知:1.任务为突破和探索性质 2.发射载具无法发射更重的卫星 3.卫星重量轻采用自旋方式 4.任务周期短 5.当时技术水平相对较弱。

考虑以上问题就知,东方红一号从设计时就没有考虑携带更多燃料,在轨加注以当时技术水平就更加无法达到。

而天宫二号则完全不同,它是以载人长期在轨为目的而设计而成的空间站,需要进行不断的轨道修正和维持,并且目前中国已经有更好的发射载具以及在轨加注燃料的技术,这些在国际上对比都是先进的技术。

不管怎样,即使无燃料,东方红一号注定在航天历史上会留下浓重一笔,因为它是先行者和开拓者,以它为开端,中国突破了航天的系统性技术,开启了中国太空探索的新纪元。

以下为东方红一号资料,供参考。

东方红一号为近似球形的72面体,质量173千克,直径约1米、采用自旋姿态稳定方式,转速为120/分,外壳表面由按温度控制要求经过处理的铝合金为材料,球状的主体上共有四条二米多长的鞭状超短波天线,底部有连接运载火箭用的分离环。卫星飞行轨道为近地点439公里、远地点2384公里、轨道平面和地球赤道平面为倾角68.5度的近地椭圆轨道,运行地球一圈周期为114分钟。“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外,还可以以20兆赫的频率发射《东方红》音乐,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1970年5月14日停止发射信号。


枫中岚影27572888


天宫二号是我国首个目标飞行器,承载了很多的科研任务,天宫二号全长10.4米,重达8.6吨,飞行在距离地面近400公里的轨道上。

(1:1比例模型)

东方红一号是我国首颗人造地球卫星,1970年发射升空,运行28天之后,达到了设计寿命,之后与地球失去了联系,并一直在轨道上运转到如今,它依靠的是自身的惯性,它比天宫二号轻的多,只重173千克,运行的轨道高度也比天宫二号高,430公里(近地)的轨道高度,加上东方红一号体型很小,直径约为一米,受到的阻力很小很小,在短时间内可忽略,仍可以在轨道上继续运转上百年。

天宫二号本身体重高,运行轨道低,即便处于外太空环境,但是并不是说那里就没了地球大气了,有,只不过极其稀薄,但足够影响天宫二号轨道高度,所以天宫二号需要推进器来提升轨道高度。

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科学船坞


天宫二号是我国在2016年发射到太空中的太空实验室,在我国的航天里程牌上有着非常重要的意义。按照原定的航空计划,天宫二号的使用寿命是两年左右。但是,根据天空二号实际运行的情况来看的话,天空二号的寿命已经超过两年,现在还在太空正常工作。

在今年的六月份,美国方面有消息称天宫二号运行的轨道下降了95公里。根据天宫二号运行轨道下降高度,并猜测中国打算提前结束天宫二号在太空中使命,准备将天宫二号脱离轨道。两周后,天宫二号又重回了原有轨道运行高度,中国并没有结束天宫二号太空使命的想法。

在2018年9月份,天宫二号的相关的工作人员对天宫二号进行再次评估。工作人员表示,目前天宫二号的推进剂的剩余量还非常充足。实验温度仓等方面也一切正常。根据其目前运行的状况,将会在明年的七月份左右,在相关的工作人员的控制下,脱离正常运行的轨道,回到地球,实际上在4月份他就坠入大气层烧毁了。

在近期的载人航天工程应用介绍会上,天宫二号的工程师表示。目前,天宫二号采用长管飞行模式,在400千米的近圆轨道上正常运行。天宫二号从发射太空到今天,已经成功甚至超额的完成了原定太空实验计划。对我国航天医学,空间站技术,空间科学试验等方面有着非常大的促进作用。

天宫二号之所以坠毁,是因为它在外太空恶劣环境下完好存在的寿命有限,在宇宙射线和太阳风的影响下,会逐渐的锈蚀衰老,超出2年的使用期限之后对航天员来说就存在巨大危险了。此外实验室在太空中受到地球引力的作用逐渐减速,这导致他的轨道高度越来越低,必须每过一段时间给飞行器加速,以提高飞行器的轨道。而加速用的发动机是需要消耗燃料的,这就是为什么天空二号需要补充燃料的原因。而东方红一号卫星也是一样,只是在它在轨道越来越低的过程中,会被地球大气层烧毁,它本身没有助推发动机加速,自然也就无法加注燃料。


利刃号


天宫二号和其他空间站或者载人航天器都在距离地面400公里左右的圆形轨道上运行。这个高度逃逸出来的稀薄大气,日积月累会让航天器减速,速度一慢,高度就低一些,阻力还会更大,这样当航天器下降到300公里高度之后减速会更快,不用多久就会坠入大气层了。


东方红一号的轨道是个椭圆轨道,大概近地点也在400公里以上,远地点则是2000多公里。这样东方红一号只有在近地点才会被稀薄大气减速,而且持续时间短,并不像同高度圆形轨道那样时时刻刻被减速。再加上月球和太阳的摄动,使得东方红一号可以长久保持,甚至是增加高度。

为什么空间站不飞高一些呢?这样寿命不是更长吗?

飞高的话,货运和载人飞船就需要非得更高,运送货物和航天员难度更大。而且再高的话就辐射还会陡增,严重影响长期生活工作在太空的航天员身体健康。



所以综合一下,空间站这个高度就可以,减速追下来之前达到设计寿命就可以,也不浪费。


蛋科夫斯基


东方红一号是我国第一颗人造地球卫星,对我国航空航天事业具有开创性的意义,1970年4月24日长征一号成功发射带着东方红一号成功上天,1970年5月14日和我们失去联系。


四十八年过去了,它依然遨游在我们的上空。由于近地点在400公里以上几乎没有大气,同时东方红一号直径一米重173公斤,东方红一号不受空气摩擦速度不变轨道就不会变化,想一想月球不也没有燃料,运行的也挺好。所以归根结底运行轨道够高。

天宫二号2016年9月15日顺利升空,采用实验舱和资源舱两舱构型,总长10.4米,最大直径3.35米,总重8.6吨。相对东方红一号大了许多,同时天宫二号的近地点在400公里以下,受较多的空气阻力,速度减小自然需要推进器燃烧燃料加速维持在轨道上。


但是天宫二号的最终机结果会和天宫一号一样燃烧自己可控的坠落入大气层。


这里是科学黑洞,爱科学钟爱天文和物理。


科学黑洞


要理解这个问题,首先我们要知道,这两个卫星所处的时代定位和实际功用是不同的。

在定位上,东方红一号是中国发射的第一颗人造地球卫星,它使中国成为继苏联、美国、法国、日本之后世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家,它标志着中国正式加入了"太空俱乐部"。而最重要的一点是,它反映出中国当时的经济、科技、社会和军事能力水平在不断提高,更是国家综合国力增强的重要标志,对于国际关系格局的影响更是十分重大,使中国的国际地位得到了稳固的提高,同时,还对增强民族自豪感和凝聚力发挥了重要作用。



而“天宫二号”又称为“天宫二号空间实验室”,它是我国首个太空实验室平台(此前的“天宫一号”是“目标飞行器”,“天宫二号”才是真正意义上的空间试验室),它标志着中国真正具备了建立空间站的能力,也标志着中国在向航天大国的行列大步迈进。更是综合国力强大的象征。



而在实际功用方面,东方红一号真正的服役(与地面可以正常联系交流,并受人为控制)时间只有20几天,主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气密度等比较简单的任务。不需要过多的燃料去维持(只要运载火箭的燃料足够使其到达预定轨道即可),并且当时也没有用燃料维持其工作的水平。所以,某种程度上讲,东方红一号发射成功的政治功用大于其科技实验功用。

而天宫二号作为完整意义上单空间实验室则是可能将逐步发展成为未来空间站的核心舱或者实验舱,为未来建成空间站打下坚实基础。并且其作为小型空间实验室,科学家、航天员们将在里面展开各种工作和试验。而作为长期在轨服役的空间站,它需要维持在预定轨道上运行,过程中自然就需要不断进行运行轨道的维持和校正,而这个过程就是通过燃料提供动力来进行维持的。

总之,这两颗卫星的成功发射在中国航天史上都是具有里程碑式的重大意义的。


留白说


天宫二号和东方红一号由于所在的轨道,若没有燃料供给,最后都是要坠落地球,而天宫二号是为了在太空长期驻留试验建造的,自然不能让它轻易掉下来。而一般的卫星完成工作任务就行了,任由它最后坠毁地球。

从轨道上来说,东方红一号近地点在400公里以上,远地点2000多公里,而严格来说地球大气层1000公里,在这个范围内就会受到微小的阻力影响,距离地球越近影响越大,天宫二号轨道近地点低于东方红一号,受到的空气阻力和地球引力更大。从体积上来说,东方红一号体积小,受到的阻力也小,而天宫二号十来米长几米粗重8.6吨的大家伙,受到的阻力就大不少,更容易被空气阻力减速向地球坠落。

因此天宫二号就需要燃料的支撑,在必要的时候开启推进器,提供额外的推力修正轨道。未来我国正式建设空间站后,也将时不时地补充物资和燃料,因为空间站的目的就是为了宇航员能够在太空长期驻留,太空环境的优越使得可以开展在地球上无法做的科学实验。国际空间站每年也需要进行几次轨道调节,不这样做的话就会坠落地球。

东方红一号那时候我们还没掌握交会对接技术,东方红一号在完成预定目标后就和地球失去了联系,想要为它补充燃料也很难,现在我们掌握了交会对接技术,就能为空间站补充燃料了。


来看世界呀


东方红一号是一颗政治卫星,它的作用主要是证明我们有发射卫星入轨的能力,并且给予第三世界人民信心与自豪。东方红一号是一颗具有自转的卫星,它的政治意义高于它的实用意义,自转会产生离心力会对地心引力产生一定的排斥力,故而可以运行的时间更久。东方红一号未搭载实验设备并不需要额外的能源补给与供应,同理其他实验实践侦查等卫星是不可能在太空轨道一直自转,并且时不时需要调整轨道调整姿态等等,因此后续的一些卫星和航空器需要燃料及燃料补给。同样后续的卫星具备政治,经济,社会,民生等为一身的意义与价值。

实在太幼稚的问题,没有挑战性的问题,没劲……


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