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1 # 多維觀世界
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2 # 崑崙還東國
這個問題首先看一下正常的人造衛星怎麼變軌回到地球的,一般施加反向推力,使得軌道降低,如果近地點夠低,就會與地球相交,衛星就回到地球了,舉一個例子:
假設衛星在3000km高圓形軌道上,速度為6.5km/s,如果在某一點P,施加一個反向推力,使其減速為0,軌道半徑變為為0,∆v為6.5km/s,那麼衛星理想的狀況下會直直掉下去,經過19分鐘與地球相撞。
如果∆v為2.0km/s,軌道半徑變為了6200km,經過26分鐘與地球相交。
如果速度變化為0.65km/s,軌道半徑變為20000km,軌道的近地點與原來p點正下方在更遠,要經過60分鐘之後才能降到地球。
實際過程中衛星迴到地球更復雜,一個是因為衛星進入大氣層之後,衛星姿態變得不可控和未知。另外與地球相交的點,要選擇恰當,避開人員密集區,以免誤傷。下圖南太平洋的位置是目前人類航天器墜毀最喜歡選擇的地方,因為夠偏遠,包括俄羅斯的和平號空間站都在這個地方完成最後榮光。
所以回到題目,如果不考慮墜毀點,燃料充足的情況下,直接把衛星線速度降為0,在地球引力的作用下,最直接往地球大氣層. 而沿半徑施加力,由於線速度還存在,衛星的軌道也會存在,與地球相交的地方相對正下方O點也將較遠。
當然追求快是最不負責的行為,因為地球的外太空並不是只有你這個人造衛星,而是有著大量的人類的航天器,下圖源自NASA,航天器已密密麻麻把地球覆蓋了,雖然有些誇張,但很直觀告訴一個事實,不控的衛星很有可能撞上別人家的衛星。
此外,不考慮墜毀點也是有可能造成地面人員傷亡,天空一號和和平號空間站墜毀時,國際社會普遍是關注的,就是擔心掉到自己頭上來。所以一般衛星迴到地球一般以安全為準,而不是以快為準
一顆衛星想要落入地面墜毀,在飛行方向給一個反作用力讓它減速,和在飛行垂直方向給它一個指向地球的推力讓它改變航向,兩個方法都可以。但是相比較而言,前一個方法更省力,如果作用力和作用時間相同,前一個方法更有效更迅速。
衛星圍繞地球做圓周運動,有一個最低飛行速度,稱作第一宇宙速度。這個速度可以用公式v=√GM/R表示,經計算是7.9千米每秒,低於這個速度就會落入地面。還有一個最高速度是逃逸速度,也稱作第二宇宙速度。這個速度可以用公式v=√2GM/R表示經計算這個數值是11.2千米每秒,高於這個速度就會飛出地球去。一般衛星都是介於這兩個速度之間,這樣才能環繞地球執行既飛不出去又掉不下來。介於二者之間的飛行器都是做橢圓軌道飛行,近地點速度較快,遠地點速度較慢。