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为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?

十万个为什么 空空 2024-3-18 17:30:41 3次浏览

关于问题为什么东方红一号至今仍然没有坠入大气层?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【科技历史说】的最佳回答:

东方红 1 号卫星设计之初,预计只有 20 天的寿命,从 1970 年 4 月 24 日被发射,东方红 1 号已经在太空遨游了 52 年的时间,这其中究竟发生了什么呢?

东方红 1 号卫星,作为我国历史上发射的第 1 颗人造地球卫星,当年由钱学森院长带领,在我国空间技术研究院全体成员的不懈努力下,自主研发成功。

所以在 1970 年 4 月 24 日发射成功的那一刻,也标志着我国成为继苏联,美国,法国日本之后的第 5 个发射自制火箭国产卫星的国家。

当然要想搞清楚,为什么东方红 1 号至今都没有坠入大气层,就必须要了解那个时代的背景故事:

东方红一号发展历程简介

时间回到 1957 年 10 月 4 日,苏联发射成功了世界上首颗人造卫星,也预示着人类开始了向太空世界的探索进程。

当时不甘示弱的美国佬,自然也不愿意在美苏争霸格局中败下阵来,紧随其后,就在 1958 年 1 月 31 日,也将自己的探险者 1 号卫星成功送上太空。

这个时候就将压力给到了全世界,毕竟在人类世界的准则就是,先发现先占有,对于太空的探索,也终究是为了满足人类日益增长的能源需求,谁将掌握了能源主动权,谁就更有利于掌控人类世界的主动权。

尽管当时新中国成立还不到 10 年的时间,但是进行太空探索的计划,却一点也不能耽误了,于是我国也对探索太空相当重视,毕竟落后就要挨打的道理,是我们在此前接近一个世纪的时间里,用无数血汗泪得出的真切教训。

先是由中科院密切关注人造卫星发射有关情况,随后在 1958 年初,竺可桢,钱学森和赵九章等三名科学家联名上书,一致决定建议展开中国人造卫星的研究。

面对已经迫在眉睫的形势,1958 年 5 月 17 日在党的第八大二次会议上,毛泽东主席郑重宣布:苏联和美国把人造卫星搞上了天,我们也不甘示弱,也要搞人造卫星!

于是乎,我国在 1958 年 7 月中旬,就以迅雷不及掩耳之势,成立了中国科学院 581 组,专门负责组织协调卫星发射以及火箭探测任务。

由于当年苏联是我们的老大哥,所以也有必要向老大哥请教关键技术问题,于是在同年 10 月,以赵九章先生为代表,我国高空大气物理代表团对苏联进行了长达 70 天的考察,专门负责学习研究人造卫星发射的工程技术。

只不过当时的考察团遇到了一个很大的难题,就是对于刚成立不久的新中国而言,显然不具备完整的卫星发射条件,卫星发射条件要求极高的工业化程度,而且涉及到的方方面面综合性很广,并不是一个简单的工程。

于是经过经中科院专家组的研究一致决定,先暂时推迟人造卫星研究工作,先把主要工作重心放到太空探索火箭上来,简而言之就是集中优势力量,各个攻破技术难点,先是通过探空火箭开始,逐渐为高空物理探测打下坚实的基础,同时也是为探索卫星发展提供基础。

最终在 1965 年 1 月份,由钱学森钱老的正式建议下,我国也将人造卫星工程代号定名为 651 任务,正式开启了有计划有步骤的人造卫星研究事业。

研究时间从 1965 年到 1968 年,才算是初步完成。

随后随着东方红 1 号人造卫星的收尾工作逐渐完成,1970 年 4 月 1 日,装载着东方红卫星 1 号,和长征 1 号运载火箭的专列抵达了我国的酒泉卫星发射场,最终在 4 月 24 日下午 9:35,我国第 1 颗人造卫星,东方红 1 号在长征 1 号运载火箭的搭载下,正式进入了预先制定的发射轨道。

当然这才预示着我国航天史上迈出的第 1 步。

由于当时东方红 1 号的化学电池寿命有限,其实预先制定的东方红 1 号工作时长只有 20 天,但是值得庆幸的是,东方红 1 号的实际寿命比预想的要长,真正在整个太空中持续工作了 28 天。

直到发射后的一个月,才与地面失去联系,但是即便如此,也在运行期间成功将探测到的太空数据传回地面。

那么现在其实就可以解释:

东方红 1 号卫星为什么至今还没有返回大气层中?

尽管东方红 1 号停止发射信号了,但其实它作为人造卫星的轨道上面并没有结束,也一直在太空中不断运行着。

第一,作为我国第 1 颗人造卫星,当时并不具备先进的远程操控设备

整个东方红 1 号的卫星,包括以下几个部分组成。

首先是主体结构,就是存在卫星各个关键部件的主要组成部分,其次就是温度控制系统,能源供给系统,《东方红》音乐装置,以及短波遥测跟踪和天线等分系统组成。

当时东方红 1 号的主要任务也是进行卫星技术试验,探测电离层和大气层密度。

当时国家对于卫星总体技术的要求,就是必须要上得去、抓得住、听得见和看得见。

  • 上得去:

简而言之,就是保证东方红 1 号,能够顺利进入预定的轨道,当然这个主要任务其实还是落在了长征一号运载火箭上,当时我国仅用三年的时间,就让固体火箭从研制到发射成功,完成了历史性的进展。值得一提的就是长征一号火箭第 3 级采用了最新研制的固体火箭。

  • 抓得住:

主要就是为了能够测量关键数据,毕竟这也是人造卫星在太空中的主要任务,通过无线电观测和光学观测,尽管我们当时选择的是造价低廉,对跟踪精度和计算方法无法把握的多普勒测速仪,但是在中科院测控专家陈芳允的建议下,通过特有的跟踪测轨方案,彻底解决了这一技术难题。

  • 看得见:当时东方红 1 号设计之初,就是想让在地球上观测的人群,可以用肉眼看到,尽管当时的东方红 1 号卫星直径只有一米,但是它是一个 72 面的球体,所以即便是在轨道运行时,也具有强闪光的特点,而且一旦运转起来之后,会有一闪一闪的效果,后来为了让观测效果更加明显,专家组又在第 3 级火箭上加了观测裙,所以即便是天气不好,东方红 1 号卫星在飞过各国上空的时候,都可以被观测的到,在世界范围内都是相当先进的存在了。

当时的东方红 1 号能把数据顺利传回地面,就已经算是完成了他的使命,算是相当难能可贵了,更复杂的远程操控系统,一方面是当时也确实没这个必要,另一方面也确实受限于当时的技术条件。

第二,设计之初,也并没有考虑到完整的人造卫星回收技术

其实到现在为止,中国卫星的发展已经到了震撼世界的地步,最开始的卫星主要肩负的就是通信、地质灾害预测、环境保护、授时以及定位的功能。

但是随着自动化技术的发展,人造卫星的可控程度也越来越高,目前中国卫星已经具备了在轨服务、组装和制造的能力。

或许这样说很多人没有办法理解。

一般来说,卫星的运行速度大约在每 1 秒 5~10 公里的水平,即便是如此高的速度,还要将其完美的捕捉控制,就需要相当高的水平了。

就在前段时间,根据一家商业空间监测公司的数据分析,中国卫星已经有了类似太空拖船的作用,能够直接将报废的北斗卫星拖出轨道,送到预先制定好的卫星坟墓中。

如此重要的关键技术,欧美国家其实也正在研究之中,但是中国已经做到了。

发射卫星还不是最厉害的,能够将发射出去的卫星再完整的收回来,这才是人类世界中,最需要攻克的技术难题。

马斯克的火箭回收计划,相信大家都有所耳闻,而且在 5 年的时间里, Space X 公司已经 100 次成功,收回一级火箭,那么中国的火箭回收技术走到哪一步了呢?

即使火箭回收最主要的作用就是回收利用,降低发射成本,火箭回收主要回收的是发动机,然后就可以实现重复使用,具有极大的社会效益和经济价值,毕竟在火箭发射过程中,发动机的造价成本就占到 80%,所以火箭回收技术也势在必行。

目前我国进度最快的,就是长征 8 号改,回收技术也在不断的实验验证之中,预计将在 2025 年正式服役。

其实中国可回收火箭已经发射成功,唯一的区别就是可回收高度,这个需要不断突破。

毕竟由于我国航空航天发射技术起步比较晚,但是相对而言已经取得了举世瞩目的成就,我国的一家民营航天公司早在 2019 年就展示了,可回收火箭技术,无论是在回收精度还是飞行高度,都仅次于美国公司创下全国最高纪录。

其实不远的将来,相信我们的火箭回收技术也可以越来越成熟。

至于卫星回收,从当时美国的发现者系列卫星发射开始,这就一直是卫星发射过程中需要攻克的关键技术难题,美国先后历经 8 次,才最终成功收回卫星。

回收卫星技术到底有多重要?

简单点说就是可以肆无忌惮在全球范围内收集各国情报,我国最早的可回收卫星发射试验于 1974 年 9 月 12 日开始,只不过首次以失败告终。知道 1975 年 11 月 26 日的第 2 次实验过程中,在三天后成功收回遥感卫星,距离当年的东方红 1 号发射成功仅仅过去 5 年。

所以东方红 1 号之所以无法到达大气层,也与当年落后的卫星回收技术有关。

随后我国还建立了完整的深空检测体系,意味着我们可以随时随地检测已经发射的卫星。

那么要想让东方红 1 号卫星成功回家,究竟需要做什么呢?

第三,太空中无法借力,就很难返回到大气层之中

曾经有网友提议,如果用天宫空间站,启动智能机械手臂,等到下次航天员返回地球的时候,就可以将其顺利带下来,这样的计划是否可行呢?

即使当年率先发射人造卫星的 5 个国家中,只有我国的东方红 1 号和法国的阿斯特斯特 1 号卫星,依旧在太空中遨游,其他国家的卫星都相继落入大气层中坠毁,这究竟是什么原因导致的呢?

很简单,就是太空中的惯性,由于当时东方红卫星的质量比其他国家的卫星都要重,整整有 173 千克,所以就必须要面对更大的惯性,每次经过近地点时的速度也很快,只有很短的时间接受地球引力,也很难将其拽回来,稀薄的太空大气阻力,更没有办法影响卫星速度。

而且由于东方红 1 号特殊的运行轨道,距离近地点只有 441 公里,原地点高达 2368 公里,以近乎椭圆的形式环绕地球,而它的近地点又属于逸散层区域,这里由于大气稀薄,人造卫星基本不会受到地球引力影响。

那为什么其他国家的就能掉下来,就是其他国家的卫星质量总和加起来还没有我国的 1 号卫星大,简单点来说就是,用一根绳子绑着铁块,再用一根绳子绑着羽毛,我们都让他们旋转起来,一旦停止旋转,绑着铁块的绳子会因为惯性多转几圈,但是在太空的真空环境中,这个惯性比我们想象的要大得多,一旦在近地点回不来,在其他地方就更难回到地球了。

除非是在太空中有一个新的作用力,将东方红 1 号给截停,然后才能想办法带回来,目前我国的空间站也确实有长达 18 米,最大负载 25 吨的超长机械臂,将东方红 1 号带回来,其实完全没有问题,只不过究竟太空才是东方红 1 号的最终归宿,还是地球才是它的最终归宿,也需要我们好好考虑一下。

当然,如果东方红 1 号顺利回家了,不得不说又是中国航天史上的一大壮举,而且很有可能开辟未来太空救援的新天地,带回来的东方红 1 号,也具有较高的学术价值和爱国教育意义。

其实我们还是相信,东方红 1 号卫星有朝一日必定会胜利回家的,只不过是时间问题。

【2】、来自网友【似与烟炊】的最佳回答:

东方红一号寿命仅有 28 天,能量早已耗尽,为何运行了 51 年还没坠毁?要知道,天宫一号比它先进多了,可七年之后就坠入了大气层!

小时候我们的课文里都讲过,东方红一号是我国发射的第一颗人造卫星,这也成为了航天领域的开端

一开始科研人员预计,东方红一号只能飞行 20 天,如今 51 年过去了,它还在安稳的环绕地球飞行,2011 年发射的天宫一号,在太空飞行七年之后,就坠入了地球的大气层,但是 1970 年 4 月 24 日,由长征一号运载火箭搭载发射的东方红一号,如今已经飞行了 51 年,燃料早已耗尽,却丝毫没有坠毁的意思,科学家预计,东方红一号可能还要运行上百年,它究竟有什么过人之处,还是隐藏什么奥秘?

当年东方红一号的发射,中国也成为了世界第五个,能够自主研制而且发射人造卫星的国家,人类首次发射卫星的是苏联,美国、法国、日本后来居上

东方红一号卫星还能发射东方红音乐,通过中央人民广播电台,向全世界转播,除此之外还装有试验仪器,东方红一号的发射让全国人民为之振奋,许多人听到太空发射来的东方红歌曲,心情也是无比的激动

东方红为 72 面直径一米长的球体,重量为 137 公斤,能够探测电离层和大气层密度,以及进行多项太空试验,一开始只设计了 20 天的工作寿命,但实际寿命为 28 天,在这段时间里,通过电磁波一直播放着东方红音乐

而且向地面传回了许多珍贵的探测资料,为我国日后能够研制出更先进的卫星,提供了非常宝贵的数据,到了五月十四日,它就停止了信号的发射,尽管如此东方红一号卫星仍然环绕地球运行

许多人造飞行器,都已经坠毁了,为何东方红一号卫星如此坚挺呢?

虽然东方红一号失去了跟地面的联系,我国航天测控团队也一直在追踪它的运行轨迹,发觉东方红一号还在太空飞行

东风红一号运行轨道比较特殊

之所以没有坠毁,有一个重要的因素,就是东方红一号卫星运行轨道比较特别,它的近地点只有 441 公里,远地点又有 2368 公里之遥,倾角为 68.44 度,以椭圆的形式环绕地球运行,近地点属于逸散层区域,因为东方红距离地面高度时有不同,于是它的大气层物理和化学性质就会有较大的改变

大气层自下而上分为对流层,平流层,中间层,暖层和逸散层,最外层基本上处于 800 公里以上,也就是逸散层,这里的气温比较高,大气很是稀薄,分子运行得很快,所以人造卫星的运动基本上不会受到地球引力的影响,物体间的运动也是平稳的,这个范围地球的引力是很小的

除了东方红一号之外,这个区域还存在许多的太空垃圾,它们受地球的引力影响,一直环绕地球旋转,如果飞得慢的就会掉下来,要是飞得太快,很可能摆脱地球引力的束缚,冲向遥远的宇宙空间,东方红一号就处在了这个区域,没有受到其他力的作用,因此才运行了 50 多年,根据科学家估算,还要运行上百年,这是因为飞行器在区间轨道影响下形成不掉落的原因

惯性也起到了一个至关重要的作用,东方红一号存在着近地点和远地点,所以它环绕地球的轨道,为一个椭圆型,于是就会产生圆周运动,然后再产生离心力,这个离心力跟地球的吸引力起到了相互平衡的作用,所以没有了空气的阻力,东方红一号会长时间的环绕地球运转!

人造卫星还携带了太阳能电池板,从而为它们的运行提供能量,但你要知道的是,卫星进入了自己的运行轨道,便不再需要能量了,还有东方红一号,采用的能量是银锌电池,这种电池比太阳能电池板卫星,坠毁的几率要低很多,所以哪怕它的能量消耗殆尽,也一直在太空飞行

不过东方红一号也不是一劳永逸的环绕地球运行,它的轨道会慢慢的向下坠落,根据 2017 年相关观察数据表明,东方红一号近地点已经下降到了 429 千米,远地点也下降到了 2036 千米,随着轨道的不断下降,受到地球的引力也会增大,最终,东方红一号还是会回到地球,在进入到大气层时,会产生摩擦起火,最终被烧毁,但这还需要漫长的等待

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