东方红一号的设计寿命只有20天,但现在已经运行了47年,没有燃料,它是怎么运行的?

fifwig


这要看怎么理解「运行」这个词。如果你把「运行」理解为一直在天上不掉下来,那确实可以认为是运行了四十多年。但实际我们说卫星在运行,不是这个意思,而是指卫星可以正常工作,比如能够拍照、通讯,能够受我们控制。而从这个角度看,东方红一号早已不再运行,只是因为太空中几乎没有阻力,所以可以一直在天上而不掉下来。

首先提一个重要的知识点:人造卫星在入轨之后,几乎不需要任何燃料就可以保持原来的轨道。

人造卫星绕地球公转,其实原理和车轮旋转差不多。车轮的每一部分都有惯性,但各自本身都是趋向于匀速直线运动的。但由于车轮的辐条对各个部分有一个向内的拉力,所以整体就形成圆周运动了。只要阻力足够小,车轮就能一直旋转。

卫星的原理也差不多,只不过这个向内的拉力改成了地球的引力。引力非常强大,如果速度不够高,最终还是会坠到地面。所以卫星需要达到「第一宇宙速度」,也就是7.9千米每秒的速度,才可以维持绕地球旋转。


章彦博


东方红一号的设计寿命只有20天,但现在已经运行了47年,没有燃料,它是怎么运行的?

东方红一号于1970年4月24日21时35分在甘肃酒泉卫星发射场升空,设计在轨正常运行时间为20天,同年5月14失去联系!东方红一号使用的是银锌电池,并没有使用那会已经开始使用的太阳能电池,不过靠着这个银锌电池整整工作了28天哦.....

当然它并没有在失去联系后陨落大气层,因为其轨道比较高,且质量比较大,因此未来它将依然在这个轨道上游荡数百年,甚至更久!

人造卫星陨落大气层有几个关键因素,一个其“迎风面积”比较大,比如大尺寸太阳能电池,二是其运行在比较低的轨道,比如300KM-500KM的轨道以内,其受到逸散层的大气分子阻力,会逐渐掉落高度,如果轨道到200KM以下,那么其重返大气层的时间就指日可待了!

比如天宫一号的轨道约在350KM-400KM之间,如果没有动力维持的话,每天将掉落数十米到数百米左右

而在陨落之前天宫一号的数据是近地点高度约130.9公里、远地点高度约134.6公里(4月2日早上6点左右),而8点15分,天宫一号即陨落在南太平洋中部区域!

我们可以看到天宫和ISS一致且最明显的特征是有着巨大的太阳能电池,这是造成其快速陨落的一个原因,而低轨道则是另一个原因!空间站的低轨道是因为再高的话是地球的范艾伦辐射带,这个区域不太适合载人空间站运行!

而更高的轨道则意味着更高的运输成本,因此低轨成了空间站的专属,这也导致载人空间站运行成本居高不下的重要原因!

而东方红一号则是个比较规整的多面体,在太空中,尽管降阻效果比不上流线型的飞行器,但已经将阻力降到极低水平了,再则辅助其大椭圆轨道,因此其在大气分子密度比较高的低轨运行的时间是非常有限的,这明显让其存轨能力极高.......所以,东方红一号仍然将独领风骚数百年!等待这未来中国的空天飞机将其回收而来见证我们星辰大海的第一步.......


星辰大海路上的种花家


今年4月2日,我国的天宫一号飞行器超额工作六年后,再入地球,与大气层摩擦化成了碎片,坠落在南太平洋海域。

人们在为之完成使命后的最终结局叹息之余,也许会质疑,天宫一号只工作了几年就坠毁。

为什么我国的东方红一号设计的寿命只有20天,至今还在伴着地球飞行?没有燃料,它又是怎样运行呢?

且听有书君从东方红一号卫星发射历史开始,一一为大家解开谜团吧。

一,东方红音乐响彻世界天空的历史。

1970年4月24日21点35分,长征一号火箭带着东方红一号奔向了茫茫太空,十三分钟后,东方红一号进入了预设轨道。

全国人民为之欢呼雀跃,这是我国第一颗自主研发的人造卫星成功升空。

由于它是近地卫星,同时在末端火箭外部涂了反光层,末端火箭和卫星刚分离时,两者一直伴飞,所以当时人们用肉眼就可以观看到。

后来两者渐行渐远,东方红一号就无法用肉眼观看了。

我国的东方红一号传播的《东方红》乐曲,唱响了世界天空。

它周转地球一圈的时间大约是114分钟,人们纷纷驻足,观看聆听东方红一号的身影和乐曲声。

东方红一号真正实现了,设计之初要求“上的去、测的准、看得见、听得到”的目标。

这是我国航天领域的元勋们,在向苏联学习无果的艰难条件下,真的是白手起家创造的中国奇迹。

他们使我国成为继苏、美、法、日之后,第五个可以自己研制发射人造卫星的国家。

有书君为这些“两弹一星”的元勋们点赞。

二,东方红一号至今依旧伴飞地球的奥秘。

东方红一号当时的任务,就是检测卫星飞行的技术,同时检测电离层和大气层的密度。

由于当时技术条件有限,我国还无法给东方红一号安装太阳能电板,只能使用蓄电的银锌电池。

蓄电池耗电太快,因而东方红一号的设计寿命是二十天,它实际工作了二十八天。

东方红一号在蓄电池电量耗完的那一刻,与我们彻底失去了联系,开始默默伴飞地球的旅程。

东方红一号停止工作后,并未如人们想象的那样再入地球坠毁。

究其原因,这就涉及到了物理知识。有书君先给大家普及一下这方面的知识吧。

万有引力定律证明了任何两个物体之间都有引力。

其应用在航空航天方面,就说明了地球对卫星的引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力。

我们再来看看东方红一号的运行轨迹,它一直沿着近地点430公里,远地点2075 公里的椭圆形轨道绕地球做着匀速运行。

在这样高度的太空空气稀薄,同时东方红一号的外形设计近似球体,重量只有174千克,由此它受到空气阻力很小。

因而东方红一号做圆周运动产生的离心力,和地球引力提供的向心力处于平衡状态,它在没有能量的提供下,也能以惯性绕地球匀速绕行。

同时,东方红一号的椭圆形轨道太完美了,它与其他卫星的椭圆形轨迹有异。它的椭圆形轨迹又扁又长,同时还是与地球赤道平面成68.5度夹角的近地轨道。

这种椭圆形轨道可以使它运行到近地点时,获得较大的动能,进而有利于保持甚至提高自身的速度,这也有利于东方红一号保持轨道高度。

因而年近半百的它运行速度和轨迹几乎未变。

按照这种理想状态,东方红一号可以永远运行依旧。

可是,真空状态亦非绝对真空,总有会空气阻力。

随着东方红一号高速运行和空气阻力的摩擦,其速度会逐渐降低,其运行轨迹亦会逐渐降低。

越靠近地球大气层,其动能消耗越快。

终有一天它会再入地球大气层,并因与大气层摩擦化为灰烬而香消玉损,只是时间早晚之事。

至于东方红一号在太空还能运行多久?

谁也没有明确答案。

我们再看天宫一号,由于它的近地点只有300多公里,而且它的重量达8吨,因而它受到空气阻力摩擦大,没有能量补充时其速度降低快,其轨道降低亦快。

天宫一号停止工作不到两年就坠毁了。

东方红一号发射之日,就是我国航空航天领域的里程碑应载入史册。

2016年,我国规定以后每年4月24日为“中国航天日”。

东方红一号在浩渺太空中,见证着我国一颗一颗自制卫星升空,见证了从神州飞船到天宫空间站的成功,见证了我国宇航员信步九天,见证了北斗导航系统逐步蜕变,即将见证北斗导航覆盖全球的那一天。

我们希望东方红一号,这颗中国的骄傲伴飞地球久一点再久一点,见证中国更多奇迹吧。


有书共读


还记得小学时学习了一篇课文,纪念东方红一号,可是我早已不会背了。东方红一号的设计寿命只有20天,而且我们国家还没能够成功将其收回,为什么?

因为这可人造卫星不是一颗普通的人造卫星,它的政治任务要远大于它的实际科技探索任务。

东方红一号卫星,发射于1970年4月,我们都知道这个时期的性质。这颗人造卫星是中国空间技术研究院自行研制的。它的成功发射标志着我国成为继苏联、美国、法国、日本之后世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。

从1957年,世界上第一个人造地球卫星由苏联发射成功,随后美、法、日相继发射人造卫星,为了跟随老大哥的脚步,赶英超美,1958年第八次全国代表大会二次会议上,毛主席就提出了我们也要造人造卫星,而且要搞得大一点。接着,7年内就拿出了具体方案,12年就发射成功。在技术和设备贫瘠时,仍能以如此快的时间完成这项浩大的工程,我们国家想要变强大的心太急切了。

所以技术加设备和时间的仓促,东方红一号人造卫星只能工作20天,其使用的并不是太阳能电池板,而是化学电池(银锌电池),因此寿命大大缩减。它实际在太空中工作了20天,之后面失去了发射信号,与地面失去了联系。当然,在运行期间,卫星把遥测参数和各种太空探测资料传回地面。东方红一号至今仍在轨道上,2009年有观测表明,东方红一号还在近地点430千米,远地点2075千米的轨道。

东方红一号没能被收回,是技术问题,还是其他问题我们已经无法得知,总之,政治任务完成了。

目前,东方红一号还能在上面漂浮的原因是惯性作用。就像扔铁饼,如果运动员不把铁饼扔出去,即使她丢到铁饼,铁饼在惯性的作用下还要绕个圈,只是由于重力原因,方向变化,最终落地。这是高中时的物理知识。但是,东方红一号最终会陨落。为什么?因为东方红一号实际上是发射在低空轨道的。而通讯卫星为了保持其工作能力,都发射在地球静止轨道,能够垂直在赤道上方,与地球同步。这种卫星一般工作很长时间才会收回。地球静止轨道对到半径是42164.169km要远大于东方红一号的轨道半径。因此东方红一号会围绕地球运行,受到地球引力影响,慢慢靠近地球,最终在大气层中,阻力越来越大,卫星损耗也会越来越大,化为灰烬或碎片,落向地球。

我们记得它成功发射的模样,却经常忘记它有没有回来。

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镁客网


“东方红一号”的设计寿命是指广播用电池使用寿命,而不是轨道运行时间!该卫星目前属于“太空垃圾”运行状态,并将持续飞行上百年。不要以为“太空垃圾”这个名号不怎么好听,目前世界上有资格生产并成功发射这类垃圾的国家不超过十个。该卫星于1970年4月24日21时35分发射升空,是我国发送的第一颗人造地球卫星,标志着中国从此进入到了太空竞争的行列,那是在困难年代取得的优异成绩,当卫星飞掠祖国上空的时候,利用收音机在特定频段,就可以接收信号,并播放出电子合成音乐“东方红”,这是上一代人的集体骄傲。该卫星没有变轨设计,也就是发射和管不了的状态,原设计电池的使用寿命是20天,20天后,该卫星实际上就变成了“太空垃圾”。

东方红一号的近地点437.7km,远地点2057.6km,这是什么概念?国际太空站远地点:远地点409.5 km,也就是说,东方红一号卫星比国际空间站的轨道空间要高一点点,在这样的狭长椭圆轨道上,每立方米的空间只有几个无聊闲逛的气体分子和尘埃,对卫星的减速作用几乎可以忽略,在太空中的物体,其运动只受到地球的引力作用,引力不断改变着物体的运动方向,但无法改变卫星运行的动能+势能总和。东方红一号就这样自由逍遥着。

(科研工作者检查卫星状态)

在晴朗的夜空,没有月光,地面没有灯光污染的年代,人们可以用肉眼看到卫星划过天空,那个时候还没有满天乱飞的飞机,因此能够看到缓慢游弋在星海的祖国的第一颗人造地球卫星,内心是有一丝骄傲的。

(天宫二号)

当然,不排除在日后,东方红一号会撞上什么东东,运动轨迹被突然改变,要么飞得更远,要么就被撞入大气层,要么被撞成碎片,消散开来。这就是轨道航天器的宿命,一个承载了一代人的美好记忆的里程碑,就这样结束征程,也是很壮观的。


…………

谢谢阅读小村姑的问答!


诸葛小村姑


东方红一号卫星是中国发射成功的第一颗人造地球卫星,于1970年4月24日由长征一号运载火箭从甘肃酒泉卫星发射场发射。直到今天,这颗卫星仍在绕地轨道上运行。

东方红一号卫星现在依靠惯性运行。

当时我国还不具备在卫星上使用太阳能电池的技术,东方红一号卫星依靠银锌电池供电。由于电池蓄电量有限,卫星设计寿命只有20天,实际上卫星发射信号时间为28天,此后,这颗卫星就与地面失去联系了。但由于这颗卫星当时的运行轨道是一条大椭圆轨道,近地点439千米,远地点高达2384千米,加之卫星近球形的设计,可以最大限度地减小空气摩擦阻力,所以不同于圆轨道卫星,这颗卫星在太空运行的时间非常长,虽然早已停止工作,但东方红一号还在太空中依靠惯性飞行。

告诉你这颗卫星已经运行了47年的人,其实是误解了“运行”这个词。

和“设计寿命”一样,严格地说,卫星“运行”是指它能正常执行所设计的功能,而不只是它保持在地球轨道上不落下来。当然,卫星发射入轨后一直绕着地球不停地飞行,这也经常被称为“运行”,但保持这种状态是可以与卫星本身的寿命和状态完全无关的。

卫星理论上是一种航天器,它与飞行器有相似之处,但其实特殊得多。它的“飞行”靠的是运载火箭将它推离地面,最起码到达距地面数百公里的低地球轨道(有的卫星轨道还会高得多),并赋予它一个很高的初速度。根据牛顿定律,在这样的位置,已经没有空气阻力,有了这样的初速度,卫星无需发动机推进,也能永远保持这个速度匀速飞行,同时因为这个速度产生的继续飞离地球的离心力,又与卫星受到的地球引力抵消,卫星便永远保持在这个高度不停地匀速飞行,一圈又一圈,周而复始,直到有别的作用力改变它的状态。

如果把这也称作“运行”,那卫星岂止“运行”47年,100年,1000年也是可以的,因为它根本不需要燃料。而且,不止是卫星,你如果用火箭扔一块石头到计算好的合适轨道上,它也会这样永久“运行”,就连航天员从空间站打出去的一个高尔夫球也会如此。

但卫星又是需要干实事的,否则谁花那么多钱发射它。星载设备的工作需要电能,这一般靠太阳能电池板或小型核动力反应堆提供;刚才说的绕地球永久飞行也是理论上的,在低地球轨道,卫星会受到极细微的阻力,轨道有缓慢的衰减,但积累下来会使它被地球引力拉下来,进入大气层烧毁。另外卫星的某些功能有时也需要它改变轨道,因而卫星携带有燃料和变轨发动机用于这些保持轨道和变轨。这种燃料耗尽,卫星会失去变轨和保持轨道能力,但只要轨道高度足够,大部分卫星即使完全报废,也永远不会掉下来,除非派别的航天器上去把它摘下来。

大量报废卫星,使有的轨道上已经非常拥挤,合适的位置已很少。它们还和其它航天器残骸一起,实际上已经构成一个公害,就是太空垃圾,它们的轨道交错多变,相互碰撞,形成更多、更小的碎片,多达几十万块,使情况更加恶化。


航拍九州


DFH-1号于1970年4月20日21时35分在酒泉卫星发射中心发射升空,在21时48分就进入预定轨道。

DFH-1的设计寿命为20天,实际工作了28天。现在DFH-1号依然在轨道上绕行,至今已经过去了48年。

DFH-1号上的仪器应用的是银锌蓄电池,预计寿命就是20天,过了这个时限,仪器可能就停止了运行。

而东方红一号在轨道上运行并不需要动力,它的轨道数据近日点430公里,远日点2075公里。在这个范围内大气极度稀薄,速度大小并不会受影响。引力提供向心力,东方红一号平稳绕行。

一般来讲卫星上消耗的能量都是我们需要它变轨的时候,加速或者减速。正常速度运行不会消耗燃料的。科学家认为即使再过百年,东方红一号也不会掉下来。
东方红一号对我们有着特殊的意义和情怀,它也代表着中国人的骄傲。感兴趣的可以去查询一下东方红一号的实时数据,等它过境的时候,如果有幸可能会看到它的身影。


这里是科学黑洞,感兴趣的关注我们哦!


科学黑洞


还记得我国发射的第一颗人造卫星,东方红一号吗?它的设计工作寿命只有20天,却直到47年后的今天,依旧在运行中,它是怎么做到的呢?

卫星的发射是为了某些用途,比如,卫星导航,气象预报,但是要实现这些功能就需要能量,那些需要长时间工作的卫星,一般都会携带有太阳能电池板,作为能量补充的来源。但是东方红卫星并没有携带太阳能电池板,所以在20后能量耗尽,就没有任何功能了。

然而,卫星的寿命,和运行是两回事,卫星在轨道上运行,是不需要能量的。卫星运行靠的是惯性,离心力和地心引力的相互作用,在没有任何阻力的理想情况下,卫星可以永远的绕地球运动,这也是为什么东方红一号,能够在地球轨道上,运行47年的原因。

遗憾的是,卫星运行的轨道位于大气层,虽然空气非常稀薄,但依旧会产生阻力,使卫星的速度不断下降,因为运行速度降低,其轨道位置也会随之下降。最终因为强大的地心引力,卫星会向地球坠落,在与大气的剧烈摩擦中化为灰烬,所以里程碑式的东方红一号,最终还是会陨落的。感谢在航天事业上默默付出的先辈们,虽然东方红一号终将陨落,但其东方红精神依旧会不断激励着后人,为航天事业做出更多开创与贡献。



找靓机科普君



是的,东方红一号卫星早已没了燃料,但还能运行了这么久,主要是因为它不再需要燃料,靠惯性继续高速围绕地球运行。

大家知道,太空中空气极为稀薄,卫星运行中受到的阻力极小,所以卫星此时并不怎么需要动力,而且东方红一号卫星个头比较小,而且是72面体,这又大大减少了在太空中受到的阻力。

一个航天器会不会坠毁关键是看它的近地点高度,大气层是航天器轨道降低并重返大气层烧毁最关键的因素,因为大气的阻力会使失去动力的航天器越来越慢,最终降低高度以致被地球的大气和引力束缚,特别是低于200公里时会断崖式下降,快速坠毁。

东方红一号卫星于1970年4月24日发射时的椭圆轨道,近地点在439公里,远地点2384公里,根据最新观测,东方红一号轨道的近地点在434公里,远地点在2030公里,也就是说,运行了近五十年轨道几乎没有降低,说明这颗卫星至少还能运行上百年时间,甚至有可能永远也不会掉下来。


震长


东方红一号现在在在轨飞行状态,而不是在轨运行状态


东方红一号设计寿命是20天,并不是说飞了20天后就坠毁了,而是说东方红一号带的电池就够20天用的各种任务也是20天,所以说东方红一号设计寿命过后就和地面失去了联系,从此孤零零的在高轨道绕地球飞行。

卫星并不是靠着燃料在近地空间绕地球公转,而是依靠惯性绕地球飞行。东方红一号一直在绕着地球做圆周运动,东方红一号的速度达到了第一宇宙速度所以向心力和万有引力相等,从而保证不依靠任何动力长期的绕地球公转,东方红一号现在还在高轨道运行。


所以说卫星在太空中是不需要燃料进行飞行的,但是现在的卫星都会携带一点动力用来进行机动变轨。低轨道卫星的寿命一般都比较短,因为低轨道的空气虽然稀薄但是还是存在的,所以低轨道卫星会慢慢的被空气阻力降低速度,而一旦被降速到第一宇宙速度之下那么这个卫星就会被地球的引力魔掌给拖到地球上,这个卫星就坠毁了。

东方红一号卫星的轨道是一个高轨道,经过几十年的飞行东方红一号现在的近地点是434公里,远地点是2030公里。如此高的轨道受到的空气阻力也是非常小的,再加上东方红一号本身的特殊形状帮助减小阻力。



总之东方红一号是靠着物理定律在绕地球飞行的


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