东方红一号卫星没有燃料,为什么还能飞整整50年?其实不必惊讶,这个问题只要是学过高中物理的同学都应该知道答案,因为东方红卫星在天上飞根本不需要燃料,所以它不仅可以飞47年,还可以一直飞下去,甚至会逐渐飞离地球。
下面我尽量用通俗易懂的语言,分4部分给大家做一下这个小科普:
第一,我们来看卫星升空的过程
卫星是依靠火箭被送入太空的,那么,我们就把火箭火箭比作汽车,把卫星比作乘客。因此当火箭将卫星送入太空预定轨道,这个过程就像人们坐着汽车去到目的地一样。而火箭才是需要燃料的,就像汽车必须要加汽油才能运行一样;而卫星搭乘火箭其实不需要燃料,就像乘客乘坐汽车,乘客不需要汽油一样。当火箭将卫星送入特定的轨道后,卫星与火箭分离,火箭将继续依靠燃料飞行,直到燃料耗尽,最终残骸会回到地球,而卫星则继续在轨道上飞行。
第二,我们来看卫星在轨道上的飞行过程
再做一个小科普,力是一切物体运动的基础,运动其实也就是克服阻力的过程。因此有了各种阻力的存在,想要一直维持运动,就必须不断提供能量。
刚刚上面提到的火箭升空过程,火箭需要燃料其实就是为了克服空气阻力以及地球的重力。而大家都知道,穿越了地球的大气层后,在太空中是没有空气的,因此也就没有了空气阻力。所以,卫星在太空中是没有能量损耗的。
那么问题又来了,上面已经提到东方红一号卫星不需要燃料,那么它是靠什么能量维持一直绕地球飞行的呢?其实还有一种力叫惯性力,也就是说在卫星脱离脱离火箭的时候,它是高速运行的,脱离以后,依靠惯性,再加上没有空气阻力,因此它依然能够一直维持高速运行,给东方红一号卫星运行的力就是惯性力。而东方红一号卫星能够绕着地球一直旋转,则依靠的是地球引力。
第三,理解功能与运行的概念
上面已经解释了,卫星在太空中运行是不需要能量的,但是卫星发射升空是因为需要他发挥一定的功能,而发挥相应的功能是需要燃料提供能量的。
比如东方红一号卫星的发射任务就是向太空播放《东方红》乐曲,同时进行卫星技术试验,探测电离层和大气密度。而执行这些功能,上面很有仪器的运行是需要燃料的。这部分功能的设计寿命是20天,当然为了达到这个目的,一般都会提供一定的余量,所以最终东方红一号卫星携带的燃料(也就是能量)最终让这些功能运行了长达28天。当燃料耗尽后,东方红一号卫星将无法执行相应的任务,但是它依然在一直“飞行”在它的轨道中。
第四,东方红一号不会回归地球,甚至会飞离地球
东方红一号现在还在飞行,那么未来的某一天会不会最终陨落地球呢?答案是不会。
因为判断航天器会不会坠毁,主要是看它的近地点高度,一般来说,超过500千米后,在这个轨道上飞行的航天器就拥有不会被地球引力拉回地球,因此这类飞行器有着非常长的轨道寿命,如果没有其他力(比如有助推器)或不被其他太空中的飞行器撞击,一般来说永远不会再次落入地球。
东方红一号就是这样一颗远离地球到达500千米的卫星,它的设计轨道近地点为429千米,远地点是2036千米,就是个椭圆形的轨道。
但是在太空中,不仅仅只有地球,还有无数其他的星球,也就有很多其他星球的引力,所以飞行器在运行过程中很有可能也会被其他星球的引力吸引,从而可能慢慢偏离预定轨道。比如东方红一号卫星,在2009年测试时发现,近地点430千米、远地点2057千米;而到了2019年,东方红一号轨道近地点为435千米,远地点为2041千米。也就是说,东方红一号卫星正在慢慢远离地球,也就非常有可能,在未来的某一天,东方红一号卫星彻底脱离地球的引力,飞向更遥远的太空。
写在最后
东方红一号卫星是我国发射的第一颗人造卫星,具有划时代的历史意义,作为中国人,从感情上还是希望未来的某一天,东方红一号卫星能够回到地球。但是这样美好的愿望可能并不会实现,它会一直带着我们的梦想在太空中遨游,直到永远!
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