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1 # 鍾銘聊科學
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2 # 宇宙探索
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,並且還會一直執行很久的時間。
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裝置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!
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3 # 宇宙觀察
“兩彈一星”直到今天仍然是衡量一個國家強大與否的標準,而在我國的“兩彈一星”系列工程中,錢學森的貢獻無疑是最大的
雖然他沒有參與原子彈和氫彈的研製工作,但他主持設計的一系列導彈和火箭為原子彈和氫彈插上了翅膀,如果沒有錢學森,中國的原子彈和氫彈根本不可能像現在一樣可以抵達全球任何一個角落,如果沒有錢學森,中國的載人航天和嫦娥工程就是空談。
1970年4月24日,我國第一顆人造衛星東方紅一號順利發射升空,雖然該衛星基本上沒有實用價值,但它可以在升空後一段時間內向全世界廣播《東方紅》音樂,而且衛星自帶的“裙襬”還可以反射太陽光,從而使得地球上的人看到東方紅一號衛星。
牛頓萬有引力定律告訴我們,一顆衛星想要長久執行在地球軌道的唯一辦法就是儘可能提升軌道高度,因為這樣一來地球大氣稀薄粒子對衛星的“阻力”就會大大減小,從何讓衛星長時間保持大於第一宇宙速度的速度飛行,避免因為速度不夠而墜入地球。
我國的東方紅一號是名副其實的高軌道衛星,遠地點達到了2384km,近地點也有439km發射升空20天后,隨著銀鋅電池電量的耗盡,東方紅一號正式與地面控制中心失去聯絡,成為一顆高軌道報廢衛星或者說太空垃圾,萬有引力定律的存在使得已經沒電的東方紅一號還能長時間維持自己的軌道高度而不墜毀到地球,但“長時間”並不是永遠。
東方紅一號所在的高度,大氣粒子儘管已經十分稀薄,但卻並沒有絕跡,所以“阻力”是一直存在,東方紅一號的速度早晚會被微小阻力給降下來,所以東方紅一號在遙遠的未來會墜入地球大氣層。
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4 # 星球上的科學
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,卻是在執行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,它仍在空間軌道上執行。
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執行,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執行,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。
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5 # 科學日記
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訊號,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執行軌道,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、通訊廣播氣象等衛星的設計取得相關資料。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。
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6 # 科學重口味
1970年4月24日21時35分,東方紅一號發射成功。
這顆衛星讓華人出了一口氣,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裝置,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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7 # 天下布武
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中國發射了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,中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中國第一款運載火箭,終於在1970年4月24日,成功將中國第一顆人造衛星“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,東方紅一號的執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中國來說有不一樣的意義,步武認為在技術成熟之時中國會將東方紅一號帶回地球在博物館進行儲存!
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8 # 手機使用者崔永方
作為一個一般的天文探測愛好者,我們會忽略一個很重要的問題。
任何一個國家,在探測太空的道路上,總是要經過先簡後繁,技術逐步成熟的過程。
太空探測技術的運用,對一個國家的國家安全、科技技術進步來說,是至關重要的。隨著一次次的衛星發射升空,人們發現,要使衛星的實用功能達到最佳效果,就必須讓衛星執行軌道盡量保持接近真圓度。
就是平時人們所說的~此次發射的衛星,近地點多少公里,遠地點多少公里,這兩個資料越是近似,衛星軌道相對於地球便越圓,它在軌道的任何一點上的對地距離高程相差不大。才能因而使得各種對地觀測、探尋、照相的效果有較好的一致性和連貫性。
現代衛星發射技術有兩個很簡單粗暴的指標,就是近地遠地點之差要求越小越好,《當然完全是半徑乘半徑的軌道是無法完成的。》對赤道的夾角越大越好。《也不可能完全垂直於赤道,因為衛星探測有觀測寬度,不需要,完全垂直也太難,不經濟。》說起來很容易,想做到卻很難,它牽涉到這個國家的衛星發射能力!
第一個要求的目的我前面已經說了。第二個則更難,要做到軌道與赤道夾角達到要求,火箭推力是決定因素。衛星軌道相對赤道夾角越大,就意味著它能夠飛臨的地區越廣闊。
必須能夠在這兩點上做到收放自如了,才有能力發射地球定點衛星哪。《目前能夠獨立發射地球定點衛星的,只有中美俄三國!》
至於我們第一顆衛星《東方紅》,完全是試驗火箭發射能力管控的煉兵之舉吧,千里之行始於足下。沒有太陽能帆板技術,電池只能維持二十天,即使有對地觀測能力,也毫無價值,第一步能做到這樣已經很不錯了,比美蘇強多了。
至於它的飛行夀命,還是因為它的軌道遠近點之差的關係吧。在兩個遠地點之間可以因為地球引力而出現加速的狀態,滯空時間當然比技術成熟的衛星長得多。但這一切並不說明什麼,這樣的軌道沒有實用價值。
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9 # 可可我可我不要可我不
很強大。簡單。那時候的題,我現在的貼對比。鐵和現在必哪個質量工程?
七八十歲的老人現在能幹什麼?現在三四十歲的人又能幹什麼?只對你慢慢兒都能感覺出來。
那時候搞的東西都是貨真價實的。
看在創造的東西不是該操就是搗蛋貨,要麼沉默不說話。多少東西都是推了,又抖了,抖了有錢。你騙我,我騙你,天天你欺負我,我姐。現在80%的貨都是冒牌貨。都是假貨。
難道我的是時間根本投的不是小屁孩?我發的多快呀!消化成回憶吧。那時候他還在坑漂浮。啊,都能看出來。
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10 # 來看世界呀
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執行。
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執行的最低速度),地球位於衛星橢圓軌道的一個焦點,靠慣性執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,近地點執行線速度高,遠地點線速度低。在軌道上的執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引數,使它們觀測的範圍發生變化。
東方紅的軌道引數可以查到,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。
東方紅一號是中國第一顆人造衛星,設計壽命只有21天,實際上也在發射20多天後就失去聯絡了,當時東方紅一號的一個設計目標就是要使它在夜晚可以用肉眼看到,而中國科學家們也確實做到了,影響也是很大的,受兩彈一星工程的影響,很多人最後走上了科學研究的道路,使中國基礎科學和技術迅速地向前發展。
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11 # 薩沙
東方紅一號是中國第一顆人造衛星。
資料這麼寫:“東方紅一號”衛星的發射成功標誌著中國成功掌握了人造衛星的空間技術,使中國成為世界上繼蘇聯、美國、法國和日本之後第五個完全依靠自己的力量成功發射人造衛星的國家
1970年4月24日,“長征一號”運載火箭載著“東方紅一號”衛星從中國西北部甘肅酒泉衛星發射中心發射升空,21時48分進入預定軌道。
東方紅一號如此有名,主要是可以發射《東方紅》音樂。
不過,東方紅一號的技術較為原始,採用的是銀鋅電池為電源。
所以衛星的壽命只有20天,實際上運作了28天。期間把遙測引數和各種太空探測資料傳回地面,至同年5月14日停止發射訊號。
也就是說,1970年5月14日以後,東方紅一號就不再是衛星,而是太空垃圾了。
時至今日,東方紅一號仍然繞著地球飛行,已經有49年時間。
為什麼會這樣?
對天文略有了解的朋友都知道,衛星是否會墜毀,主要看它距離地面的高度。
大氣層會讓衛星的軌道不斷降低,最終重返大氣燒燬或者墜毀。
大氣存在阻力,會讓衛星的速度越來越慢,高度越來越低,最終被地球引力牽引墜落地面。
但是,大氣層的影響力是有些的。
原則上超過500公里的距離,大氣對衛星就沒有什麼影響。
只要在這個軌道上飛行,衛星就不可能墜落地球。
實際上,東方紅一號不但沒有越來越靠近地球,反而越來越遠。
在1970年,東方紅一號近地點為429千米,遠地點為2036千米。
然而,2018年,東方紅一號近地點為441千米,遠地點為2037千米。
按照這個趨勢,若干年後東方紅一號會直接脫離地球引力,飛入太空中。
自然,由於東方紅一號的軌道是眾所周知的,一般不會對其他國家和中國的航天器造成影響。
自然,中國可以使用反衛星武器將它擊毀。但是,這樣一來反而會製造更多的太空垃圾。
2007年1月11號中國從西昌發射一枚彈道導彈成功地擊毀了已經退役的“風雲1C”氣象衛星。
此次測試產生了二千七百五十多塊軌道碎片,使中國造成的地球低軌道碎片比其它任何國家都多,對太空飛行和衛星構成了威脅。一說,大於1毫米的碎片高達百萬塊。
眾所周知,高速執行的太空垃圾是非常恐怖的。
一塊指甲蓋大小的太空垃圾,就足以使衛星報廢。
這些太空垃圾將在軌道上執行數十年後才能被逐漸耗盡,尤其是動能較大的大型碎片。
據說西方對此非常不滿,美國政府動用外交方式同中國談判。
所以,使用反衛星武器怕是不可能了。
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12 # 太空精釀
這個很正常,恐怕要到人類滅亡都不會墜毀
大氣層是導致衛星軌道降低甚至重返大氣燒燬的最主要因素,但它的邊界畢竟不是無限的。一般認為到了100千米卡門線就到了大氣邊界,那裡的空氣密度已經降到了地面的1億分之一。
而這個密度隨著距離地球越遠就急速降低,超過500千米就幾乎為0了。航天器也幾乎不受到大氣影響,壽命極長。先不說高度在35786千米的地球靜止衛星,它們恐怕要和地球壽命一樣。
就說600千米左右高度的,基本上活個幾百年乃至到人類滅亡妥妥的沒問題。
1958年美國發射了人類第二顆衛星vanguard 1號,這都過去60年了,還在軌飛著好好的呢。
1958年3月17日,它的發射入軌軌道是659(近地點)*3800(遠地點)千米。
2017年11月26日,它的軌道依然在660(近地點)*3844(遠地點)千米。
也就是說:60年內,空氣沒有起到任何作用,它的近地點依然很高且是大橢圓軌道,即便接觸極其稀薄空氣、但軌道區間也極少。
反而由於複雜的天體攝動和太Sunny壓等,它甚至有遠離的趨勢而更不容易落回來了。
東方紅一號是同理,
1970年4月24日,發射入軌,429*2036千米的大橢圓軌道;
2017年11月26日,依然在軌,435*2041千米的更大橢圓軌道;
所以你說它啥時候能落回來?
不過這些已經完全不工作了,只是標準的太空垃圾而已。
但衛星軌道到了300-400千米左右就不能忽視大氣密度對航天器造成的影響,畢竟運動速度7000+米/秒,而且大氣還是有一些的。
因此,任何一個衛星到了300千米高度之後就進入自殺模式,很快就被大氣層帶回來。
這是我曾經講過的歐洲一個超級高大上的衛星,在2013年11月的時候返回大氣。
你可以看到,到了10月21日時高度降到230千米左右,僅僅20天后,就返回大氣墜毀了。
這也是為什麼載人航天的高度普遍在400千米,還是需要考慮大氣影響,經常推一推軌道,要不就回來了。
國際空間站的軌道情況,每次下降都是因為空氣,每次上升都是因為各種對接的航天器返回時努力推高的。
所以像七個禮炮、空間實驗室、和平號、兩個天宮、國際空間站等各種載人航天器,一旦不進行軌道維持,都是會返回大氣的。
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13 # 有書共讀
“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,中國自主研發的“東方紅一號”發射成功,全華人民為之沸騰了。
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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14 # 泉港大劉
還在天上飛,那是因為它不想下來!太空多有意思!人類太複雜了,待著鬧心!還是在天上比較自由!
我不想去關心它要飛到什麼時候!我只希望我們的科學技術在以後發達到,可以把我們的第一顆人造衛星捕獲,帶回地球!衝破大氣層回到我們的土地!因為那是國家的特一級文物啊!有太多的意義在裡面!加油科學家們!
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15 # 火星一號
在“兩彈一星”元勳錢學森的帶領下,中國在1970年成功發射了“東方紅一號”人造衛星,由此掀開了中國航天事業的大幕。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,固定翼飛機透過引擎推動前進,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,無法透過空氣動力學來給飛行器提供升力,需要透過其他方法來飛行。
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,透過計算可知,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。
根據目前的監測資料,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公里的橢圓軌道中執行,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。
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16 # 問天借五百年
萬有引力的作用呀!宇宙中星球與星球都是靠萬有引力互相作用才能彼此動態平衡
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17 # 哪吒229492669
我以準備了竹梯和太陽能電板,不會太複雜吧
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18 # 燕山玄女
東方紅,太陽昇,中國出了個毛澤東……老一輩無產階級革命家,科學家光芒照萬代!
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19 # Qexist
東方紅一號衛星:已經是天神 !
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20 # 69287315
這提問有嚴重的常識問題。。
回覆列表
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天之後停止發射訊號,正式結束工作壽命。
但東方紅1號至今仍在衛星的軌道上執行著,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執行的。
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,而是在軌道上執行著。)
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,因此大機率不會砸到人。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,對正常執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,也會對正常執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。