发射一颗地球静止轨道卫星有多难?连俄罗斯都倍感头疼!

在平时的新闻中,我们常常能够看到某卫星成功发射的消息。别看报道里发射卫星似乎没什么难度,但事实远非如此,尤其是发射地球静止轨道卫星更是难上加难。这究竟是为什么呢?下面就让我们一起来看看吧。

发射一颗地球静止轨道卫星有多难?连俄罗斯都倍感头疼!

卫星轨道的分类

所谓地球静止轨道,是指当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度,即卫星在地球赤道上空运行时,由于运行方向与地球自转方向相同,运行周期又与地球同步,因此,人们从地球上仰望卫星,仿佛悬挂在太空静止不动。所以,把零倾角的同步轨道称作静止轨道,在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星。地球静止轨道距离地面的距离很远,相对赤道高度为35786.034公里,一般简称36000公里或35800公里。从距离就不难看出,想把卫星打到这么高的地方绝非易事。

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从库鲁航天发射场升空的“阿丽亚娜5”运载火箭

按照上述理论,想要把卫星送入地球静止轨道,发射场应该尽可能选择在接近赤道的低纬度地区。在众多航天发射场中,位于南美洲北部法属圭亚那中部的库鲁航天发射场地理位置最佳。该发射场的位置约在北纬5度,西经52度,极为靠近赤道。从这里发射地球静止轨道卫星,卫星的燃料消耗远小于从中高纬度发射,能大大延长卫星的使用寿命。

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海南文昌发射场纬度较低,更利于航天发射

除了法国的库鲁航天发射场外,中美两国发射地球静止轨道卫星的工作,主要是在西昌卫星发射中心和卡纳维拉尔角(美国著名的航空海岸)完成的。前者的位置大约在北纬28度14分,后者大约在北纬28度34分。这个位置已经接近于中纬度,想要发射地球静止卫星就不那么容易了。当火箭发射后,火箭末级以及卫星本身要经过数次调整,才能将自己的轨道,从椭圆轨道变成地球同步轨道,再进而变成地球静止轨道。这也是为什么中国要兴建海南文昌卫星发射中心,其纬度为北纬18度,比西昌卫星发射中心更加靠近赤道,同型火箭的运载能力可提高10%,卫星寿命可延长2年以上。

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俄式暴力美学,卫星变轨亦是如此!


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莫斯科没有眼泪,大雪纷飞,打卫星好憔悴!

对于发射地球静止轨道卫星这件事,最郁闷的恐怕要数俄罗斯了。由于许多国土处在高纬度地区,俄罗斯要想发射地球静止轨道卫星,需要卫星进行大量的变轨工作。别看俄罗斯一直都是航天强国,但在上个世纪60年代中期,别说地球静止轨道卫星,就连把中等质量载荷送入有倾角的地球同步轨道,俄国人都无法做到。为此,俄国航天人员还特意研发了大椭圆半同步轨道的卫星系统,以确保国内大部分地区实现24小时通信。那俄国人是如何解决地球静止轨道卫星的发射问题呢?答案很简单:角度不够火箭凑!俄国人用了最简单也是最暴力的方式——造更大的火箭!凭借强悍的质子-K/DM组级运载火箭,通过多次点火和变轨完成轨道倾角的调整,俄国航天人终于在1974年3月,将宇宙-637通讯卫星送入地球同步静止轨道。由此不难看出,在发射地球静止轨道卫星这件事上,俄国真是名副其实的“苦孩子”。


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