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  • 1 # 兵器知識譜

    “世界環地球飛行衛星美國3395顆,俄羅斯1553顆”的說法其實是不嚴謹的,正確的說法應該是“美國一共發射了3395顆,俄羅斯一共發射了1553顆”。

    “世界環繞地球飛行衛星”指的是在軌執行的地球衛星,而衛星做為不同用途的人造天體,在軌壽命是不相同的,有些高軌道執行衛星在達到壽命極限報廢后會一直留在軌道上執行,有些低軌道衛星則會在達到壽命或者失控後重返大氣層墜毀。

    因此不可能有哪個國家擁有幾千顆在軌執行衛星,上千顆也是不現實的,所以在統計某國衛星數量時一般用“在軌數量”和“發射總量”這兩個概念。

    題目中所說的“3395顆”和“1553顆”指的是發射總量,它包括了在軌執行衛星、已返回/毀衛星、任務失敗衛星,而中國的“323顆”則指的是“在軌執行衛星”數量。

    中國自1970年成功發射了第一顆人造衛星“東方紅一號”以來,在50年間一共發射了480顆衛星,在軌執行323顆,其中就包括“東方紅一號”。

    下圖為中國“東方紅一號”人造衛星模型,它的設計壽命只有20天,由於執行軌道為680公里的遠地軌道,所以從理論上來講它將永遠留在軌道上執行。

    俄羅斯是世界上第一個成功向太空發射人造衛星的國家,自1957年前蘇聯時期發射第一顆人造衛星到2020年,一共向太空發射了2796餘次航天器,目前在軌執行衛星154顆。

    美國是世界上第二個成功向太空發射衛星的國家,自1958年發射第一顆衛星到現在,一共發射航天器3772餘次,目前在軌執行593顆,是世界上在軌執行衛星最多的國家。

    可見題目中所說的“美國3395顆”、“俄羅斯1553顆”的資料並不準確,如果再算上探月、探日、探火星、飛船、太空梭、空間站,那麼資料偏差就更大了。

    在軌執行衛星數量世界排名是這樣的:美國593顆,第一名;中國323顆,第二名;俄羅斯154顆,位列第三。

    第四名為印度,104顆;第五名日本,75顆;第六名英國,54顆;第七名加拿大,37顆;第八名德國,33顆;第九名盧森堡,30顆;第十名阿根廷,26顆。

    下圖為前蘇聯的核動力軍用偵察衛星,採用核動力的初衷是讓低軌道衛星能擁有超過20年的設計壽命,遺憾的是這樣的衛星並不可靠,一旦墜毀地球將會引起重大事故,所以不被人們所接受。

    那麼問題就來了:為什麼發射了那麼多衛星,在軌執行的卻那麼少呢?

    答案就要從衛星的設計壽命說起了,所謂“設計壽命”指的是根據任務和需求而設計的衛星在軌執行應達到的正常工作時間。

    不同的衛星設計壽命各不相同,一般為2~15年,在近地軌道上執行的衛星通常壽命較低,多為2~5年,比如說軍用偵察衛星。

    在遠地軌道上執行的衛星設計壽命要高的多,多為8~15年,比如說地球同步軌道氣象衛星。

    近地軌道衛星需要頻繁變軌,當燃料耗盡以後衛星就失去機動能力,受地心引力影響,將會逐漸接近地球大氣層,然後墜毀。

    比如說美國的“鎖眼”軍用偵察衛星,它的執行高度為300公里的近地軌道,在發射戰爭時可變軌至160公里的超近地軌道對目標地區實施高畫質拍照。

    這就意味著它將會消耗大量的燃料來進行機動變軌,在美國還有太空梭的時代,這類昂貴的軍用偵察衛星壽命可以保持在8~10年,這是因為衛星可以透過太空梭獲得燃料補給。

    如今美國連貨運飛船都要依賴俄羅斯,所以再也不能對在軌執行的衛星實施燃料補給,當燃料耗盡後就只能進行受控墜毀,這樣一來衛星壽命就只有3~5年了。

    因此不論是美國還是俄羅斯,發射過的那些衛星其實大量多數都在達到設計壽命後墜毀了,而在軌執行的衛星要麼是高軌道衛星,它們將在達到設計壽命後永遠留在軌道上;要麼就是仍在設計壽命內的正常執行衛星。

    下圖為組成中國“北斗”衛星導航定位系統的星座模型,“北斗”系統主要由48顆衛星組成,其中在軌執行46顆,在軌備份的有2顆,其設計壽命為10年,當其中1顆或數顆衛星接近設計壽命時就需要發射新衛星上去接替。

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