在“兩彈一星”元勳錢學森的帶領下，我國在1970年成功發射了“東方紅一號”人造衛星，由此掀開了我國航天事業的大幕。49年過去了，當初設計壽命僅20天的中國第一顆人造衛星還在天上飛，這是為什麼呢？
無論在太空中飛行，還是在大氣層內飛行，飛行器都需要克服來自地心的引力作用。不過，飛行器在太空中和大氣層內的飛行原理卻完全不一樣。
在大氣層內飛行，飛行器始終要產生一個向上升力，例如，固定翼飛機通過引擎推動前進，空氣在機翼上下表面流過會產生壓力差，從而讓飛機克服重力飛上天空。但在太空中，空氣幾乎不存在，無法通過空氣動力學來給飛行器提供升力，需要通過其他方法來飛行。
試想一下，一枚炮彈以某一初速度被髮射出去，由於沒有動力，它飛行一定距離後會被地心引力吸引到地上。但在極端的情況下，無動力的炮彈不會掉下來。
地表的重力加速度約為9.8米/平方秒，這意味著自由落體運動的物體在1秒內會下降4.9米。考慮到地球是一個球體，表面是彎曲的，通過計算可知，每間隔7.9公里的距離，地平線就會降低大約4.9米。因此，只要炮彈的初速度達到7.9公里/秒，在豎直方向上做自由落體運動的炮彈始終不會碰到地表。此時對應的速度即為第一宇宙速度，結合牛頓第二運動定律和萬有引力定律可以計算出它的大小。
當然，炮彈不會掉下來的另一個前提條件是沒有空氣阻力，水平速度不會被減慢。在這種情況下，沒有動力的炮彈能始終以恆定大小的速度繞著地球旋轉，引力充當了炮彈圓周運動的向心力。正因為如此，航天器會被送到高於地表100公里以上的太空中。在那裡，即便航天器沒有燃料來產生動力，它們也不會掉下來。
東方紅一號當年被送入太空之後，它進入了一個近地點高度為441公里、遠地點高度為2368公里的橢圓軌道。由於太空中幾乎沒有空氣阻力，東方紅一號升空將近半個世紀後還能在太空中飛行，並且它在未來還會長期飛行下去。
根據目前的監測數據，東方紅一號目前在一個近地點高度為432公里、遠地點高度為2031公里的橢圓軌道中運行，每天能夠環繞地球運動13圈。雖然距離地表100公里以上被認為是太空，但那裡多少還是存在一些氣體。經過數十年的作用，東方紅一號的軌道高度已經有所下降。經過足夠長的時間之後，軌道高度逐漸降低的東方紅一號最終將會再入大氣層中燒燬。
閱讀更多 火星一號 的文章
