衛星的外形為何會多種多樣?這裡面可有大學問!

提起人造衛星,想必大家都不陌生。迄今為止,人類已經發射了數以千計的衛星。這些衛星的外形多種多樣,有球形、球形多面體形、圓柱形、多面體形等等。為什麼要把衛星設計成這些形狀呢?這裡面可有大學問!

衛星的外形為何會多種多樣?這裡面可有大學問!

世界第一顆人造衛星“斯普特尼克一號”

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中國第一顆人造衛星“東方紅一號”

如果你認真研究過衛星的外形就會發現,它與其他航天技術一樣,是在不斷進化不斷完善的。早期的人造衛星大部分會採用球形或球形多面體形,比如世界首枚人造衛星“斯普特尼克一號”就採用了球形,而中國第一顆人造衛星“東方紅一號”則採用了球形多面體形。這主要是由於早期運載火箭的有效載荷及載荷艙尺寸都很有限。對於相同體積而言,球形或球形多面體形的表面積最小,可以有效減小尺、縮減重量,從而減少運載火箭的負擔。

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表面佈滿太陽能電池片的“東方紅二號”衛星

起初,人造衛星一般採用蓄電池供電,工作壽命比較短,往往只有幾天至幾周時間。為了能讓衛星具有長時間的供電能力,人們開始為衛星加裝太陽能電池。在姿控技術有限的前提下衛星必須藉助自旋才能保持姿態穩定,為了儘可能多的接收到太陽能,最行之有效的辦法就是增大人造衛星的表面積,並且將衛星表面全部附上太陽能電池片。於是,圓柱體或稜柱體的衛星就逐漸成為了主流。像中國的“東方紅二號”通信衛星就是典型的圓柱形衛星,其表面貼有近2萬片太陽能電池片,用來向衛星提供工作所需要的電能。

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現在的衛星相當一部分都採用立方形或長方形

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太陽能板展開後便可為衛星供電

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飛輪三軸穩定器

隨著衛星功能的愈發強大,其所攜帶的設備也越來越多、越來越重。與之相對的,消耗的能量也成倍增加。在這種情況下,圓柱體或稜柱體的衛星已經難以滿足人們的需求。現在的衛星大多都是立方形、長方形或多面體形,而供電則交給獨立的太陽能帆板。至於衛星要配備多少個太陽能帆板才夠用,那就需要另一篇文章來為大家介紹了。最後再向大家補充一點,現在衛星的姿控系統大都採用三軸穩定姿態控制技術,就是使航天器相互垂直的三個軸(本體軸)在空間相對於某個參考系具有預期方向的一種姿態控制技術,因此對衛星外形已經沒有太苛刻的要求了。


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