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東方紅一號發射至今51年了, 為什麼它還沒有墜入大氣層?

2011年發射的

天宮一號

,在7年後就墜入地球大氣層,為什麼失去動力的

東方紅一號

,在51年後還依舊“堅挺”呢?

能跟東方紅一號形成強烈對比的不止天宮一號,比如2016年發射,2019年墜毀的天宮二號;計劃在2050年墜毀大氣層的哈勃望遠鏡;計劃在2028年退役的NASA國際空間站等等。

東方紅一號作為我國第一顆發射的人造

衛星

,其原本設計的壽命只有20天,雖然最後實際工作了28天,但跟51年比起來,還是相差甚遠,更令人吃驚的是,東方紅一號至今沒有絲毫墜入大氣層的可能性,據科學家估測,它還能繼續漂泊數百年!

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東方紅一號的“前世今生”

1957年10月4日,蘇聯成功發射了全球第一顆人造衛星,我國科學家為之歡呼的同時,心裡同樣渴望我國也能早日成功發射一顆人造衛星,於是大量科學家開始向上級紛紛提議。

1958年5月17日,發射人造衛星這件事被正式在第八次全國代表大會第二次會議提出。

隨後,錢學森、趙九章、衛一清等專家開始籌劃,為了保密,此任務的代號被命名為“581”。

經過商討,我國發射人造衛星可以按三步走,分別是發射探空火箭、發射小衛星以及發射大衛星。

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1964年,我國第一枚彈道導彈的成功發射,以及第一枚原子彈的成功引爆,為人造衛星奠定了紮實的基礎。

1965年,我國有關部門開始全力研發人造衛星,並且提出四點要求,分別是上得去,抓得住,聽得到,看得見。

上得去:保證人造衛星能上天。

抓得住:地面對衛星具備測控能力。

聽得見:衛星可以播放樂曲,並且能被地面接收。

看得見:衛星在軌道上飛行時,地球表面上的人可以用肉眼觀測到。

1967年初,我國確定由第一顆人造衛星播放的歌曲是《東方紅》。

1967年末,有關部門正式確定了第一顆人造地球衛星的方案,並且計劃這顆衛星質量不低於150千克,由“長征一號”運載火箭負責升空,最後將其正式命名為“東方紅一號”。

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由於我國當時科學技術落後,很多環節都出現了很多困難,比如陽極化電拋光試驗,由於沒有廠房,科研人員只能造了3個大鋁槽,在雪地裡挖個坑,接著用木柴在下面燒,經過上百次的試驗跟一次次改進,這才讓蒙皮的輻射率、吸收率都達到了技術標準。

在設計時,由於需要遵循“看得見”原則,科研人員將衛星的外形設計成72個面體,這樣能保障在衛星執行時,能較大程度反射光芒,使地面上的人存在能用肉眼觀測的可能性。

但隨後試驗資料很不樂觀,因為衛星太小,導致其反射的亮度很低,只能達到6等星的級別,要是陰天就幾乎看不見了。

如果增加衛星的直徑,那麼衛星的重量也會隨之增加,從而連帶著要提高運載火箭的標準,此法不可取,最後科研人員決定給東方紅一號做個“圍裙”。

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發射時“圍裙”閉合,到了太空以後,第三級火箭的離心力能讓“圍裙”鼓起來,這樣就能得到一個較為龐大的“觀測裙”,而且外層都被鍍上了鋁,反射太陽光的面積也會增大很多,這樣就更容易被地面的人觀測到。

至於如何播放東方紅歌曲也是一大難題,在嘗試了數次之後,最後決定用一臺發射機交替傳送電子音樂,音樂資料傳播到地面接收站後,再透過廣播的形式擴散出去。

1970年3月21日,東方紅一號衛星完成總裝。

1970年4月24日,我國第一顆人造衛星在甘肅酒泉衛星發射場成功發射。

扶搖直上的轟鳴聲,宣告著我國航天時代進入了新的黎明!

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為什麼東方紅一號至今沒有墜落大氣層?

在說東方紅一號之前,先來講講天宮一號。

2011年發射的天宮一號,僅在7年後就墜落了下來,這是為何?

天宮一號的執行軌道近地點的高度為272千米,雖然這個高度早就進入了“航天”的範疇,但仍然不能忽視大氣阻力。

由於阻力影響,衛星的勢能也會隨之減少,假如天宮一號近地點的高度減少到200千米以內,它就會加速墜落,到時候很容易發生意外事故,所以有關部門才會對完成任務的天宮一號進行受控引墜。

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也許很多朋友有點懵,不著急,咱們再來看“熱成層”的概念。

通常而言,航空跟航天的分界線為距離地面100公里,這個分界線也被稱為卡門線。

高度超過100公里,大氣就會變得越來越稀薄,在100~400公里之內,雖然大氣很稀薄,但仍然存在不少大氣阻力,只有當高度超過400公里時,才會進入幾乎真空的太空環境。

天宮一號之所以會墜落,是因為它的預定軌道高度就在330公里~390公里之間,就算沒有人工引墜,它也會在10年內自行墜落。

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再來看東方紅一號,它的執行軌道的近地點高度為441公里,遠地點高度為2384公里,軌道平面與地球赤道平面夾角68。5度,繞地球一圈114分鐘,不管是近還是遠,它的執行高度至今都保持在400公里以上。

此外,東方紅的軌道異常橢圓,它本身直徑只有1米,而且呈圓形,沒有配備太陽能電池板的東方紅一號,其阻力面也就小了很多。

這就導致東方紅一號在400公里以上熱成層內運動時,它所受到的阻力微乎其微,即便在成功28天后停止工作,其本身也能在天上繼續運動。

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但熱成層也不是完全沒有空氣阻力,東方紅一號執行51年以來,它的近地點高度已經從441公里,降低到了439公里,據科學家估測,可能在幾百年之後,東方紅一號也會從近地點進入地球大氣層,接著就是墜落。

雖然我國是繼蘇聯、美國、法國、日本後第5個成功發射人造衛星的國家,但東方紅一號的質量卻比其他4國衛星質量的總和還要超出29。8千克,並且在跟蹤手段、訊號傳輸形式和星上溫控系統等技術領域,也都遠超其他4國發射第一顆人造衛星的水平。

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