東方紅一號的設計壽命只有20天,但現在已經運行了47年,沒有燃料,它是怎麼運行的?

fifwi


東方紅一號是1970年4月24日升空的,剛開始東方紅一號的預估壽命只有20天,東方紅一號在5月14日與地面失去聯繫,但是由於東方紅一號衛星的軌道高度較高,所以東方紅一號衛星至今仍在軌道上,這其實不是運行,而是依靠慣性在不斷繞行。



無論是過去還是現在,很多衛星都在自己的軌道上運行,而過去的衛星只能依靠燃料運行,沒有現在衛星太陽能或者是其他的推進方式,而且現在有的衛星都有小的引擎,還可以自己調節角度,免得和太空垃圾裝上,有其他事故。而且大家看圖片可能看到了,東方紅一號的設計非常巧妙,阻力很小。


所以當時東方紅一號燃料耗盡也就代表著工作結束了,也可以說是不受控制了,地面也收不到它發回來的任何信息,因為它本身已經停止工作了。即使是現在,東方紅一號的軌跡也沒有降低,它還會繼續繞行下去,永遠告訴世界,我們是第五個發射衛星的國家


宇宙與科學


東方紅一號的設計壽命只有20天,但現在已經運行了47年,沒有燃料,它是怎麼運行的?

東方紅一號於1970年4月24日21時35分在甘肅酒泉衛星發射場升空,設計在軌正常運行時間為20天,同年5月14失去聯繫!東方紅一號使用的是銀鋅電池,並沒有使用那會已經開始使用的太陽能電池,不過靠著這個銀鋅電池整整工作了28天哦.....

當然它並沒有在失去聯繫後隕落大氣層,因為其軌道比較高,且質量比較大,因此未來它將依然在這個軌道上游蕩數百年,甚至更久!

人造衛星隕落大氣層有幾個關鍵因素,一個其“迎風面積”比較大,比如大尺寸太陽能電池,二是其運行在比較低的軌道,比如300KM-500KM的軌道以內,其受到逸散層的大氣分子阻力,會逐漸掉落高度,如果軌道到200KM以下,那麼其重返大氣層的時間就指日可待了!

比如天宮一號的軌道約在350KM-400KM之間,如果沒有動力維持的話,每天將掉落數十米到數百米左右

而在隕落之前天宮一號的數據是近地點高度約130.9公里、遠地點高度約134.6公里(4月2日早上6點左右),而8點15分,天宮一號即隕落在南太平洋中部區域!

我們可以看到天宮和ISS一致且最明顯的特徵是有著巨大的太陽能電池,這是造成其快速隕落的一個原因,而低軌道則是另一個原因!空間站的低軌道是因為再高的話是地球的範艾倫輻射帶,這個區域不太適合載人空間站運行!

而更高的軌道則意味著更高的運輸成本,因此低軌成了空間站的專屬,這也導致載人空間站運行成本居高不下的重要原因!

而東方紅一號則是個比較規整的多面體,在太空中,儘管降阻效果比不上流線型的飛行器,但已經將阻力降到極低水平了,再則輔助其大橢圓軌道,因此其在大氣分子密度比較高的低軌運行的時間是非常有限的,這明顯讓其存軌能力極高.......所以,東方紅一號仍然將獨領風騷數百年!等待這未來中國的空天飛機將其回收而來見證我們星辰大海的第一步.......


星辰大海路上的種花家


答:目前東方紅一號衛星,僅憑慣性在繞地球飛行,如果我們不進行干涉的話,估計還會在太空中運行100多年後,再墜入大氣層燒燬。


1970年4月24日,我國成功發射了第一顆衛星——東方紅一號,也是世界上第五個能自主發射衛星的國家,東方紅一號衛星的目的就是上天,而且非常完美地完成了任務。

為了方便判斷東方紅一號衛星是否入軌成功,研究人員讓東方紅一號衛星用無線電波持續播放東方紅樂曲;而且還把衛星設計成72面體,表面進行金屬拋光,當時在地面上的人,甚至可以肉眼看到衛星(2~3等星)。

發射成功後,廣播電臺在全國轉播了衛星傳播的東方紅樂曲,衛星運行28天后,達到了電池極限,然後失去聯繫,處於不受控狀態;目前東方紅一號衛星的軌道近地點437.7公里,遠地點2057.6公里,公轉週期114分鐘。


東方紅一號的軌道屬於高軌道,空氣密度非常稀薄,目前是憑藉慣性在飛行;但是隨著時間的推遲,東方紅一號還是會受空氣阻力的累計影響,導致軌道高度越來越低,預計100多年後,就會墜入大氣層燒燬。

東方紅一號作為我國第一顆人造地球衛星,其意義非常重大,可以說開啟了我國航空航天之路,也向世界展示了我國的實力,具有里程碑意義。


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艾伯史密斯



是的,東方紅一號衛星早已沒了燃料,但還能運行了這麼久,主要是因為它不再需要燃料,靠慣性繼續高速圍繞地球運行。

大家知道,太空中空氣極為稀薄,衛星運行中受到的阻力極小,所以衛星此時並不怎麼需要動力,而且東方紅一號衛星個頭比較小,而且是72面體,這又大大減少了在太空中受到的阻力。

一個航天器會不會墜毀關鍵是看它的近地點高度,大氣層是航天器軌道降低並重返大氣層燒燬最關鍵的因素,因為大氣的阻力會使失去動力的航天器越來越慢,最終降低高度以致被地球的大氣和引力束縛,特別是低於200公里時會斷崖式下降,快速墜毀。

東方紅一號衛星於1970年4月24日發射時的橢圓軌道,近地點在439公里,遠地點2384公里,根據最新觀測,東方紅一號軌道的近地點在434公里,遠地點在2030公里,也就是說,運行了近五十年軌道幾乎沒有降低,說明這顆衛星至少還能運行上百年時間,甚至有可能永遠也不會掉下來。


震長


可以這樣用白話解釋!

你撿起一塊石頭,往前扔去,會發現石頭總會落下來。不過,你力量越大,石頭飛的就越遠。可以預見的是,如果你力量足夠大,石頭就不會落到地面上,沿著地面一直飛下去(因為地球是圓形)!

這也是各種環繞地球運行的衛星的基本原理,給衛星們足夠的初速度(第一宇宙速度),也稱為逃逸速度,之後不用再施加力量,衛星就會一直環繞地球飛行!

當然,石頭的例子只是理想情況,是在沒有空氣阻力的情況下可以出現的。

而在外太空,衛星的環地軌道,基本上可以等同於真空,阻力非常小几乎可以忽略不計。所以只要給衛星足夠的速度,理論上就可以一直圍繞地球運轉!

不過,阻力再小也會對衛星產生影響。隨著時間的推移,衛星的軌道半徑會變小,不過衛星的速度也會變大,衛星仍不會掉到地球上!

而旅行者1號也是如此,如今已經飛行了40多年,上面機會沒有任何燃料推動力,只有少量燃料用作調整飛行方向的,它也成為飛離地球最遠的人造飛行器!


宇宙探索


東方紅一號距離地球最近的距離也有440千米的高度,它能夠運行靠的是地球引力提供的向心力,依靠慣性一直在運動,力不是維持物體運動狀態的原因,力是改變物體運動狀態的原因,並且真空環境阻力較小,所以才可以運行將近50年的時間也不墜落。而回收東方紅一號的風險較大,難以精準地捕捉到它的動向,與其冒著風險做一件沒有意義的事情,倒不如讓它一直繞著地球運行更具有意義。


科學薛定諤的貓


東方紅一號在1970年發射升空,外形上是一個直徑1米的72面體,發射時軌道參數為遠地點2384公里,近地點439公里。從這個軌道可以看出,東方紅一號可以在軌運行很久很久。如果對時間進行量化,我們可以分析一下,東方紅一號今天的軌道高度為近地點430公里,遠地點2075公里,近地點在過去47年內僅僅下降了最多9公里,那麼要完成100公里的軌道自然下降需要500年以上的時間。

500年後東方紅一號才能在300多公里的軌道上運行,如果要墜入大氣層,高度至少要低於200公里,最低越好,這樣與地球高層大氣摩擦,進一步加速下降。從這些數據可以分析,東方紅一號要自然墜入大氣層需要1500至2000年以上的時間。

雖然東方紅一號沒有燃料,但是其速度還有每秒7公里以上,足夠其進行繞地飛行。東方紅一號目前的狀態稱之為太空垃圾,這是所有衛星都要面臨的問題,要麼提高軌道進入墳墓軌道,要麼受控墜入大氣層,比如天宮二號那樣。

當然留在軌道上也是可以的,路過的航天器都要讓著,因為其已經失去控制,不然就可能出現航天器相撞的事故。東方紅一號的運行不需要燃料,在地球軌道上只要發射速度大於7.9公里每秒,就能夠變成地球衛星,這個速度也是最大環繞速度。由於400多公里高度比國際空間站還高,雖然已經失控,但高層大氣仍然有粒子阻礙其運行,高度會不斷下降,幾千年後會自行墜入大氣層燒燬。

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太空伊卡洛斯


對於這個問題我的認為是:我國東方紅一號衛星是被火箭送達到預定的近地軌道上運行的,近地軌道也可以稱衛星軌道或太空站軌道,人類歷來發射的各類衛星或太空站都會選擇在近地軌道中運行,近地軌道是由地球磁場中的不同距離之磁力線圈並在地球自轉運動的連帶性推動力作用下而自然形成的,與地球不同距離的磁力線圈,會有各自不同圓周運動的速度,因而,衛星處於近地軌道運行時,不管有沒有燃料,不管有沒有電磁波的指揮控制,都能隨機地圍繞著所在的近地磁力線圈軌道之自然速度進行圓周循環運動的。不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊。宇明於東莞市。


地外天使


東方紅一號現在在在軌飛行狀態,而不是在軌運行狀態


東方紅一號設計壽命是20天,並不是說飛了20天后就墜毀了,而是說東方紅一號帶的電池就夠20天用的各種任務也是20天,所以說東方紅一號設計壽命過後就和地面失去了聯繫,從此孤零零的在高軌道繞地球飛行。

衛星並不是靠著燃料在近地空間繞地球公轉,而是依靠慣性繞地球飛行。東方紅一號一直在繞著地球做圓周運動,東方紅一號的速度達到了第一宇宙速度所以向心力和萬有引力相等,從而保證不依靠任何動力長期的繞地球公轉,東方紅一號現在還在高軌道運行。


所以說衛星在太空中是不需要燃料進行飛行的,但是現在的衛星都會攜帶一點動力用來進行機動變軌。低軌道衛星的壽命一般都比較短,因為低軌道的空氣雖然稀薄但是還是存在的,所以低軌道衛星會慢慢的被空氣阻力降低速度,而一旦被降速到第一宇宙速度之下那麼這個衛星就會被地球的引力魔掌給拖到地球上,這個衛星就墜毀了。

東方紅一號衛星的軌道是一個高軌道,經過幾十年的飛行東方紅一號現在的近地點是434公里,遠地點是2030公里。如此高的軌道受到的空氣阻力也是非常小的,再加上東方紅一號本身的特殊形狀幫助減小阻力。



總之東方紅一號是靠著物理定律在繞地球飛行的


宇宙探索未解之迷


這個問題好,要想知道東方紅一號為啥能無燃料運行幾十年,我們得知道物體為什麼會落下來。

物體之所以下落,是因為地球對物體存在引力。而牛頓最終總結出了萬有引力公式。隨著公式的問世,就引發了一個非常奇幻的猜想,那就是如果你能用足夠快的速度發射某個物體,那麼這個物體就可能永遠不會落下來了。看下圖。

當你平拋出一個物體時,隨著物體速度的加快,它的下落點會越來越遠,而由於地球是個球形物體,當下落點足夠遠之後,遠到能夠越過地球彎曲的表面時,它就將圍繞著地球轉圈。更精確的描述則是,當物體的向心力與地球對它的萬有引力相等時,它就將圍繞地球做自由落體運動,但卻永遠都落不下來。

圖示:物體做勻速圓周運動需要的向心力大小。當這個力等於地球對物體的引力時,該物體就可以圍繞地球做勻速圓周運動。F:力 m:質量 v:速度 r:圓周運動的半徑


注意,在不考慮空氣摩擦減速的情況下,慣性運動,並不需要再使用燃料來維持速度。而在足夠高的太空中,是幾乎沒有空氣摩擦的。我們的日常經驗中,只要停止使用燃料,車就會停下來,那是因為車受到路面的摩擦阻力和空氣阻力的雙重影響。但在太空中,這兩種阻力都不存在,物體將保持慣性運動。


而這個速度v需要多大,只要我們知道地球的直徑、質量以及萬有引力常數的數值,就可以依據牛頓的萬有引力公式進行精確計算,計算結果為大約7.9公里/秒,這個結果是貼著地表轉圈,這當然不行,因為地表的大氣將產生嚴重的空氣摩擦,減速並燒燬衛星。所以,衛星需要以多快的速度圍繞地球轉圈才不會掉下來,得看火箭把它送到多高的高空或太空。一般而言,高度超過100公里,就進入公認的太空,那裡空氣稀薄,近乎於無,嚴格說,大氣一直分佈到近1000公里處,但其實80公里以上高度的大氣就已經十分稀薄了,以至於美國軍方將80公里就定義為太空。總之,離地球越遠,所需速度就越慢,實際上許多衛星圍繞地球轉圈的速度為大約7.8公里/秒,約小於標準第一宇宙速度7.9公里/秒。


東方紅一號的設計壽命是20天,是因為它不是一個簡單的金屬球,而是一個小小的無線電發射臺還攜帶有一些探測大氣層的儀器,這些儀器設備要耗能才能工作,它攜帶的電池預計只能工作20天,就會耗盡電能,這就是設計壽命20天的意思,不過實際上東方紅一號衛星工作了28天,其間將許多探測地球大氣層的數據發射回了地球,並在太空中用20.009兆赫的頻率滾動播放《東方紅》音樂。

圖示:東方紅一號衛星在1970年4月24號發射升空,讓中國成為第五個擁有發射衛星能力的國家。如果能給東方紅一號衛星,換一個電池,那麼也許它還能繼續工作。不過,東方紅一號衛星的功能相對現在的衛星來說就非常簡單了。


但東方紅一號上的電池不是用來干預它的軌道的,它的軌道是由當初發射它的火箭決定的,因為東方紅一號衛星的近地點離地球也非常遠,那裡幾乎沒有空氣摩擦,它的慣性速度因此不會受到摩擦力的影響,這讓東方紅一號可以近乎“永遠”的在天空中運行下去。

圖示:每年四月下旬,東方紅一號衛星,會在傍晚時分經過北京。最亮的時候相當於三四等星,用肉眼都能勉強看見。如果配合使用儀器,那就更加清晰可見。


那衛星變軌又是怎麼回事?

現在的衛星常常擁有變軌能力。而且為了達到自己希望的軌道上去運轉,更是要通過多次變軌才能實現。這是因為現在地球衛星軌道已經非常繁忙,如果軌道不合適,就會發生太空撞車事故,並且人類已經在地球周圍製造出了一圈太空垃圾,它們非常危險,衛星要想安全的工作,也得避開這些太空垃圾所在的區域。


另外,對於比較靠近地球的衛星來說,受到稀薄空氣的影響,它們的速度會越來越低,軌道也因此越來越靠近地球,於是受到的空氣摩擦力會越來越大,最終將墜入大氣層燒燬,攜帶有一定燃料的衛星,可以通過主動變軌的方式,阻止這種事情的發生,從而延長使用壽命。


另外,對於某些衛星或空間站,通過主動變軌的方式,能讓它在指定時間和地點進入大氣層主動燒燬,免得落到別的國家領土上 引發外交糾紛或者洩密,比如前段時間中國的天宮一號,就通過主動變軌技術,讓其安全墜落燒燬。



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