1970年4月24日,东方红一号升空,当初设计只准备了20天的燃料,可是直到今日它都尚未坠落。2012年的天宫一号上天,仅运行了6年就回归地球的怀抱,那么东方红一号是依靠什么运转至今的?下面我来为大家解惑。
东方红一号,中国的奇迹
首先向“两弹一勋”的大佬们致敬,东方红一号对中国来说意义非凡。当时我国的航天技术非常尴尬,前苏联作为航天强国,随着两国关系恶化停止了技术输送。我们在学不到技术之后,只能从零开始。不过,我们最终告诉世人我们办到了。
1970年4月24日,晚9点35分,我国自主研制的第一代运载火箭,长征一号,带着我国自主研制的第一颗卫星东方红一号在酒泉发射基地缓缓升空。13分钟后,东方红一号到达预设轨道,开始进行环地球运动。围绕地球的旋转周期为1小时54分钟,《东方红》悠扬的歌声“响彻”全球上空。
这标志着中国成为前苏联(1957)、继美国(1958)、法国(1965)、日本(1970)之后,第五个可以自主研制火箭与卫星并成功升空的国家。
实际上,日本人造卫星上天的时间为同年2月份,只比我们早两个月,否则我们将晋升到第四位。而在1969年12月,我国已经进行了试射(或许是看见我们的试射的水平,着急了提前发射)。
其中最为关键的是“中国速度”,美国卫星上天,我们才开始立项研发人造卫星,从研究到发射仅历时11年。不要忘了,这离1949年新中国成立,也不过短短20年,中国就能在航天技术领域跻身于世界前列。
为什么能飞50年,还不落地
东方红一号有很多之最。早期航天器都会尽量减轻体重,越重推力、燃料、都要增加,特别还是第一次都会尽可能的小。东方红一号却达到了173公斤,超过了前面四家总和,日本、美国的第一颗卫星都不到10公斤。
大家发射的都是近地卫星,但东方红一号的轨道近地点为439公里,远地点为2384公里,比美苏的轨道都要高。东方红一号现在还在近地轨道上环绕地球,但实际上它并没有安装太阳能电池。
最初科学家并没有对它寄予很高的实际应用期望,毕竟是第一次,只要它能顺利上天,进行一些简单的物理探测,并把数据传回地面即可。因此,只为它配备了20天寿命的化学电池,不过其坚持了28天,此后我们便与它断了联系。
东方红一号之所以能在近地轨道运行50年,取决于速度、引力、阻力,这就像月球被地球牵引着围绕地球不曾停歇。
关于引力,我们听得最多的是苹果落地,如果苹果从树上落下的时候有水平速度,那么苹果就不会直接落下,而是一个抛线,就像你把石头丢出一样。不过,当你有足够的力量,使物体在扔出手的一瞬间达到极快的速度,那么想象一下地球是圆的,石头飞出地球却还未落地会发生什么?
图:当石头的速度大于第一宇宙速度(7.9 km/s)小于第二宇宙速度(11.2km/s),那么石头就会被地球的引力拽着,环绕地球运动。
图:当石头的速度大于第二宇宙速度(11.2km/s),那么石头就会脱离地球引力的控制,飞离地球,因此第二宇宙速度也叫逃逸速度。
东方红一号卫星在长征一号的运载下,达到了第一宇宙速度,并在近地轨道,被地球引力拽着环绕地球运动。
东方红一号并非地球之外运行时间最长的人造卫星。1958年3月17日美国发射了第二颗人造卫星“先锋1号”,目前还在“天上”,比东方号一号老两岁。它同样能量耗尽与地面失去联系,只能在太空中孤独地飘荡。
东方红一号虽然仍在运行,但是它早晚有一天会坠落。因为太空中是接近于真空,并非完全真空,稀薄的物质会在卫星运动时形成阻力,使它减速。东方红一号之所能在太空中运行这么长时间,还得益于它的体型有利于减小阻力。随着它速度逐渐减小,它会离地球越来越近,遇到的大气浓度越来越高,减速越来越剧烈,直至坠入地球。
如今人类的卫星体格就较大,例如天宫一号,重达8吨,体格巨大预示着空气阻挠面积大,如果没有能量输入及时为它补充动力,那么就很容易跌回地球。除此之外,随着航天水平的发展,人类有能力也越来越重视太空“环保”,因此都会在航天器上设置减速装置,在完成使命之后控制航天器减速,按照既定轨道落回地面。因此,东方红一号长期运行,这种情况是早期航天能力有限,较为少见的情况,将会载入史册,告诉后人,前人创下的辉煌。