我國發射的第一顆人造衛星,在軌53年仍未墜落,它還在工作嗎?

說宇宙 發佈 2023-11-29T00:44:15.563406+00:00

1970年4月24日,我國發生了一件開天闢地的大事:東方紅一號成功發射升空,被運載火箭長征一號送入近地軌道平穩運行,這是我國發射的第一顆人造地球衛星,代表著新中國建立後日新月異的發展速度和科技水平。

1970年4月24日,我國發生了一件開天闢地的大事:東方紅一號成功發射升空,被運載火箭長征一號送入近地軌道平穩運行,這是我國發射的,代表著新中國建立後日新月異的發展速度和科技水平。

當時,東方紅一號設定的使用壽命只有20天,但直到它電池耗盡停止信號發射並與地面失去聯繫,它一共在太空中待了28天,比預計的還多上一周,從此後便音訊全無。

然而,如今我們從參數中得知,東方紅一號竟然還在軌道上「飄流」,未曾墜落,也未飄向太空深處。2009年2月,東方紅一號就被觀測到仍在近地點430千米、遠地點2075千米的軌道上。甚至直到53年過去的今時今日,東方紅一號仍在軌運行。

是什麼支撐著東方紅一號一直在軌道運行的?它的動力不會耗幹嗎?它一直在軌道上又會不會對其他的航天航空事業造成什麼影響呢?有沒有辦法把它捕獲下來呢?

53年不曾墜落的原因

2022年,我國專家捕捉到了一個非常珍貴的瞬間:東方紅一號衛星與中國空間站擦身而過,五十多年前我國發射的第一顆衛星與當下我國最先進科技的結合竟然奇蹟般地「同框」,這引起了無數網友的唏噓感嘆。

同時,這也引起了不少人的驚奇和疑惑,這麼長的時間過去了,東方紅一號竟然還沒掉下來?要知道,差不多同期發射升空的美國、蘇聯和日本的第一顆衛星,都紛紛因為軌道或動力等原因墜毀了。

東方紅一號之所以沒有墜毀,與其最初發射進入的軌道環境密切相關。東方紅一號所處的軌道具有一些特點,比如近地點高度為419千米,遠地點高度為422千米,軌道傾斜角為51.64°,這些條件使得大氣阻力對東方紅一號的影響較小。

因此,可以將東方紅一號比喻為在非常平滑的道路上行駛的汽車,只要沒有遇到任何阻礙,它就可以持續滑行下去。在沒有外部因素的干擾下,東方紅一號可以依靠地球引力的吸引,持續地在軌道上運行。

然而,遺憾的是,由於技術的限制,東方紅一號只能依靠電池供電,我們也無法通過上太空給它來更換一個新電池。當電池能量耗盡後,東方紅一號將無法發送信號,也無法將遙測參數和太空探測數據傳回地面。

儘管如此,在東方紅一號實際運行的28天內,它依然成功傳回了寶貴的太空資料和數據,為我國的衛星建造事業積累了重要經驗,為我國未來的航天事業奠定了堅實的基礎。

東方紅一號應該如何處置?

無法繼續發射信號,這意味著現在東方紅一號對於我們來說的價值已經不大。現在各個國家發射升空的衛星這麼多,各類太空探測事業也在如火如荼地進行,我們是不是應該把它回收,或做一些其他的處置,把位置騰出來,來防止它成為太空垃圾,妨礙其他工作的進行呢?

現有研究數據表明,東方紅一號衛星目前仍沒有受到大氣阻力的顯著影響,按照現有參數計算,它還能在軌道上穩定運行至少20年以上,直到受阻力影響,高度越來越低,最終墜落在地球上或燒毀在大氣層中。

也就是說,哪怕不去管東方紅一號,過不了多久它遲早也會墜毀。不過,如果硬要將它回收到地球,其實在理論上也是可行的,只不過非常困難,成本也很高。

如果要回收東方紅一號,我們首先需要製造一顆專門進行回收的回收衛星,在精確計算兩顆衛星的軌道參數和相對速度的數據後,這顆衛星需要與東方紅一號對接並將其捕獲。

之後,我們還需要為東方紅一號量身打造一個返回艙,它的強度要足夠大,能夠抵抗大氣層的摩擦力以及摩擦產生的高溫,並保護東方紅一號的完整性。著陸點和著陸方式的選擇也是一個問題,要儘量減少震盪,減少東方紅一號被破壞的風險。

這就意味著我們需要極高的人力資源和資金成本才能將東方紅一號回收。然而,即便將它回收,可能也只能再獲取少量的數據,此後它便只能一直待在博物館裡。即便東方紅一號為我國的航天航空事業做出了重要的貢獻,但在衛星技術早已更新換代了幾十年的今天,它對我們的意義實在太有限了。

這樣付出與回報嚴重不成正比的買賣確實不值得做,看來,東方紅一號最好的宿命就是繼續在宇宙中飄流。

新的回收技術誕生,東方紅一號的命運是否迎來轉機?

2016年,我國擁有了一台震驚歐美的空間飛行器,叫「遨龍一號」,而且很多人都不知道。它對外是一台空間碎片主動清理飛行器,其實他還有個潛在功效就是反衛星武器。

它搭載了一條機械臂,老美就很擔心。還為此拍了個美劇《太空部隊》,其中一個片段就是我國的飛行器,飛到老美衛星上空,伸出機械臂用鉗子把他們的衛星翅膀剪了。

說回捕獲衛星,傲龍一號應該也可以做到這點。但是關於傲龍一號,官方沒有披露太多的資料,這可是涉及到國家軍事戰略機密的事情。

近期,我國的航天航空領域又發生了一件大事——我國的實踐二十一號衛星成功將一顆失效的北斗導航衛星從擁擠的地球同步軌道拖拽到了更加寬廣的軌道上,騰出了寶貴的軌道資源,以給更新型的北斗導航衛星使用。這標誌著太空飛行器移位和太空垃圾處理的技術跨越到了新的一個階梯。

實踐二十一號衛星有著負責調整姿態和推進太空飛行器的數十台發動機,能夠做到精確定位、自由變軌,這給了它靠近、移動失效太空飛行器和太空垃圾的機會。

當接近目標時,實踐二十一號衛星展開其太空垃圾清理設備,釋放出一張巨網來捕捉太空飛行器和太空垃圾,隨後啟動發動機將它們從原有軌道上移除。這是處理太空垃圾的常用方法,將其推離地球,任其在宇宙中漂浮,以減少對地球和人類的影響。

一位美國航天航空專家表示:「這是中國採取的一個非常負責任的舉措……我希望其他國家也考慮清理地球同步軌道上的大型碎片。」然而,由於視野的限制,美方並未目睹實踐二十一號衛星的整個捕捉過程。因此,這項技術暫時仍由中國獨占。

那麼,這項技術的誕生會不會給東方紅一號的命運帶來轉折呢?實際上影響不大。因為,目前實踐二十一號衛星完成的任務還只是把太空垃圾和失效太空飛行器帶到與原本軌道不同的軌道上,還無法做到將什麼東西直接帶回地球。

如果要把太空飛行器帶回地球,還是要考慮上述所說的大氣層摩擦、隔熱層、降落地點、降落方式等問題,成本又越拉越高,這與我們發射衛星原本的期望南轅北轍。

那麼,有沒有可能使用空間站的機械臂回收衛星呢?就像「太空夢工廠」夢天艙的原理那樣,使用機械臂部署衛星。2022年12月18日,夢天艙就使用機械臂在軌道上釋放了一顆希望4號衛星。有沒有可能讓它把東方紅一號抓回來呢?

如果可以實現相對速度的平衡與精準抓取,這個想法在理論上不是不可能,然而,只是單單抓取東方紅一號並不能達到讓東方紅一號「回家」的目的,重點還是在於上文所述的如何從太空運回地球的問題。

結語

東方紅一號在中國人的心中有著特殊的地位,「東方紅,太陽升」的歌聲在每一位中國人心中迴蕩,所以廣大網友們想讓東方紅一號回家的心願實在無可厚非,只不過由於成本的限制,確實還沒辦法做到這一點。

不過,現今航天航空技術飛速發展,或許在未來的某一天,我們就能接東方紅一號回到祖國了,也有可能那一天還沒到來,東方紅一號就為了給新的衛星騰位置而被扔到更遠的軌道上。幸運的是,中國航天博物館館藏著一顆東方紅一號的備用星,現在的我們還是有機會可以親眼目睹其尊容。

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