繞著地球轉的人造衛星,配上推進系統是為了完成太空漂移嗎?

2021-01-15 騰訊網

剛剛過去的2020年,是我國的航天大年。除了北鬥、嫦娥等等比較耳熟能詳的大工程,我國還向外發射了多顆衛星,包括高分系列、齊魯星座計劃等等一系列的衛星,這些衛星涵蓋了氣象、通訊、測繪、農業、環保、偵察等多個領域。那麼這些衛星被運載火箭送入相對應的軌道後,在既定軌道運行工作時,在衛星的配備上還配有推進系統。

在軌的人造衛星配上推進系統,有著非常重要的作用。實際上,幾乎任意一顆衛星,推進系統都是非常重要的一環。

我們都知道,衛星的發射、入軌靠的都是不同型號的運載火箭。因此,在衛星發射前,科研人員會根據衛星的用途提前規劃好衛星的運行軌道,以便確定使用哪個型號的運載火箭以什麼速度進入預定軌道。

在運載火箭將衛星送入預定的軌道高度以及軌道傾角上後,接下來的「路」就全靠衛星的自我推進了。

這個推進系統不僅僅作用於常規的軌道衛星,對於探索外太空之類的嫦娥、天問等等的航天工程來說,其實更加需要通過對軌道機動能力來進行後續的推進。而位於低軌或者中高軌道運行的衛星,推進系統可以幫忙修正因宇宙環境造成的軌道偏移。

一般來說,宇宙環境可以造成的因素很多很複雜,包括但不限於:地球非均勻的重力場、地球附近星球的引力、稀薄大氣的阻力等等,這些都會造成衛星逐漸偏離原有的軌道,如果不通過推進系統加以修正的話,均會導致衛星無法正常在軌運行。

根據牛頓力學原理,一個物體能夠保持平衡的狀態,要麼它不受任何外力的作用,要麼所受的外力合力為零。上面的文字有提到過,在地球軌道環繞運行的衛星,必然會受到宇宙環境造成的影響。以地球的引力為例,衛星假若需要繼續保持運行的軌跡,就要找到一個與之相平衡的力。這部分的內容相對複雜,往簡單來說,就是通過推進系統保證衛星修正各種因素的影響,使衛星在環繞運行時達到平衡的狀態。

除了推進系統的作用,給人造衛星補充燃料也可以維持衛星的軌道穩定。

*題外話,加注燃料把持推進系統的運行可以避免衛星彼此之間或者是與太空垃圾相撞。我們在新聞中常常看到的國際空間衛星站緊急調整軌道的新聞,便是國際空間衛星站要避免與在軌運行的衛星以及太空垃圾的相撞。

一般來說,地球的大氣層從下到上依次分為對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層。不同衛星或者太空飛行器所處的區域所受的空氣阻力不一樣,所需加注的燃料也不一樣。

對於國際空間站來說,一般國際空間站高度在330公裡左右,屬於散逸層的範圍,對空間站會有一定程度的阻力作用,因此空間站需要不定期加注燃料保持正常運行。

對於低軌衛星來說,空氣阻力也相對較大,推進系統需要更定期的燃料加注保持軌道的運行。

對於中高軌衛星來說,由於軌道所處區域的大氣非常稀薄,因此受到的阻力會相對較少。但是在更高的軌道受到不穩定宇宙因素會更多,所以會採用如預置一定量的星載燃料、使用陀螺動量輪等方式保證衛星功能的正常發揮。

因此,從修正宇宙環境對衛星造成的影響以及空氣阻力等等的原因來看,衛星配備的推進系統是必須而且是十分重要的!

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    是的,理論上講,衛星可以擁有自己的衛星。在每一個天體周圍,都有一個定義明確的區域叫做希爾球。在這個區域內,中心天體對區域內天體的引力相比於一個更大更重更遠的天體對區域內的天體的引力佔據主導月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉。
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    我們常說地球圍繞太陽運轉,這句話是正確的,但是不完全正確。地球和太陽實際上繞著它們共同的質心運動。這個共同的質心稱為重心。太陽系的重心地球和太陽之間的重心在哪裡?太陽質量非常大,相比之下,地球的質量很小,這意味著太陽就像大錘的頭。因此,地球與太陽之間的重心非常接近太陽中心。木星比地球大很多,它的質量是地球的318倍。木星和太陽的重心不在太陽的中心,它實際上就在太陽表面之外!我們的整個太陽系也有一個重心。
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    而這一特點純粹是針對地球而言的,因為除地球有一個「衛星」月球外,其他類地行星嚴格地說都沒有衛星,但地球的這一特殊現象並無科學解釋。     大量觀察表明,月球並沒有繞地球旋轉,而是伴著地球對轉。天文學家們經研究發現,月球作為地球的伴星,兩者在太陽引力作用下,沿著共同的軌道——地月軌道圍繞著太陽運轉,地月軌道是兩者的質量中心,地球質量大於月球,這個中心軌道就離地球近。
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  • 月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?
    月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?
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    相信在絕大多數人的印象中,月球繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽是太陽系的中心......聽起來似乎沒有問題,但這個說法並不完全正確。發表於《天文物理期刊》的一項研究表明,雖然是太陽創造了太陽系,但太陽系裡的所有天體都在繞著一個看不見的點在轉,包括太陽也是。  感覺是不是有點懵?地球不繞太陽轉,那繞什麼轉?太陽系的質心!
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    》,葛雲保著,科學出版社2015年4月出版 地球圍繞太陽轉,現在幾乎無人質疑。就像400多年前,人們一直對「太陽圍繞地球轉」的說法深信不疑一樣。現代的我們很難設身處地地去感受,400多年前觀測手段尚不發達,波蘭科學家哥白尼是如何得出地球圍著太陽轉的結論,並衝破重重阻力向那時認定地球是宇宙中心的人們解釋這個事實的? 如今,我們站在巨人的肩膀上,不必考慮複雜的推導過程,直接享用科學的結論。可是,我們都忘了問一句:究竟誰見過地球繞著太陽轉?
  • 看了地球和月球的運動軌跡,你還認為月球繞著地球轉嗎?
    地球繞著太陽轉,月球繞著地球轉,這是在小學階段就能學到的知識。很多人也是據此構想出太陽系中月球繞地球轉和地球繞太陽轉的軌跡,就像以下兩圖,很多人不會覺得其中有問題。其實這兩幅圖中都存在著嚴重的錯誤,因為以太陽為參考系看月球的運動軌跡,月球的軌跡幾乎就是和地球的軌跡重合,完全可以說月球也是在繞著太陽轉動。為什麼在太陽系中月球的運動軌跡幾乎能夠和地球的軌跡重合呢?可以先做一下估算,地球到太陽的距離大約是1.5億千米,也就是15000萬千米,而地球到月球的距離大約只有38萬千米。
  • 有多少是圍繞地球轉的?人類何時發送了第一顆衛星?
    衛星是在太空中圍繞著另外一個物體旋轉的物體。一些衛星是大自然的產物,一些衛星是人造的。月亮就是一顆自然衛星,繞著地球旋轉。我們接下來深入討論一下人造衛星。 人造衛星是人們發射到軌道上的機器,通常繞著地球。人造衛星也可以發射至其他星球的軌道。
  • 地球不繞著太陽轉?科學家:太陽系所有天體繞一個看不見的點轉!
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  • 地球為什麼不往下掉?難道有神秘力量在託著它嗎?
    月球繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽系帶著八大行星繞著銀心轉、銀河系繞著本星系群的質心轉、本星系群還要繞著室女座星系團中心來轉…這一切的一切都跟引力有重要的關係。而我們在地球上感知到「下墜的力」也是引力,而地球上「下」指的是地心方向,也就是引力的作用方向。那麼到太空之後,地球的下指的就是日地連線指向太陽的方向。
  • 行星也可直接繞著黑洞轉
    行星繞著恆星轉,恆星繞著星系中心轉,星系中心盤踞著一個神秘的龐然大物——超大質量黑洞。這是我們關於宇宙等級結構的一個常識。但非得這樣嗎?不!行星也可以越過恆星這一級,直接形成於星系中心附近,並繞著星系中心的超大質量黑洞轉。天文學家以前也曾提出行星可以圍繞較小的黑洞運行,不過這些黑洞是由恆星坍縮演化而來的,之前行星本來就繞著這些恆星轉,所以這種觀點不算稀奇。而對於行星能否繞著動輒是太陽質量數百萬倍的超大質量黑洞轉,他們卻知之甚少。最近,一個日本研究小組將行星形成模型應用於超大質量黑洞,想看看會發生什麼。
  • 地球繞太陽轉,太陽繞銀河系中心轉,銀河系繞著什麼轉?
    太陽的東升西落是由地球自轉引起的,除了自轉之外,地球還會繞著太陽公轉,繞行一圈的時間為一年。不過,從更大的宇宙尺度來看,地球繞太陽的公轉軌道並不像我們通常認為的那樣是閉合的。太陽離銀河系中心約為2.6萬光年,繞行速度為每秒230公裡,每2.3億年繞行銀心一圈,這意味著太陽誕生至今轉了大約20圈。
  • 太陽系繞著銀河系轉,銀河系繞著什麼轉?
    除了自轉,許多天體還會公轉,比如,月球會繞著地球轉,而地球會繞著太陽轉。實際上,我們所在的太陽系也是如此,太陽系位於銀河系第三旋臂上,可以說是銀河系的郊區地帶。在銀河系當中有1500-4000億顆類似於太陽這樣的恆星,所以類似太陽系這樣的恆星系肯定也是上億個的。
  • 太陽系繞著銀河系轉,銀河系繞著什麼轉?
    除了自轉,許多天體還會公轉,比如,月球會繞著地球轉,而地球會繞著太陽轉。也就是說,太陽系能夠繞著銀河系轉還有暗物質的功勞。銀河系繞著什麼轉?要搞清楚銀河繫到底繞著什麼轉之前,我們就得搞清楚銀河繫到底在哪,或者說比銀河系更高一級的宇宙結構到底是什麼?銀河系所在的宇宙結構叫做:本星系群。