根本沒燃料的東方紅一號，在軌運行半個世紀，為什麼還沒掉下來？

2020-10-18 星辰大海種花家

其實東方紅一號根本就沒有燃料，而且在當初設計時根本就沒打算裝載燃料，為什麼沒有燃料的衛星還能在天上飛行那麼久，它永遠都不會掉下來嗎？

關於東方紅一號

這是中國第一顆人造衛星，也是全球第四個能發射衛星的國家，儘管它的發射比前蘇聯第一顆衛星晚了將近13年，但它的技術和發射質量，都甩了前四顆衛星十條街，這一點我們一直都引以為傲。

東方紅一號是當時中國的兩彈一星中的一星計劃，兩彈是原子彈和氫彈，還有能裝載核彈頭的飛彈和第一顆衛星，完成了在一窮二白時代裡相當了不起的任務：原子彈成為最後第五個試爆的常任理事國，氫彈則超越法國成為第四個，衛星則超越英國成為第四個發射衛星常任理事國。按理日本是發射衛星的第四個國家，1970年2月11日日本趕在中國發射之前率先發射了衛星，不過日本不是常任理事國，而且質量只有可憐的24千克，下圖是各國第一顆衛星的質量與軌道數據

各國第一顆衛星數據

正如上文所說，其它四顆加起來也只有也不如東方紅一號，千萬不要小看這衛星的質量，因為送到近地軌道上的質量，每一千克都代表著運載火箭的載荷能力，所以東方紅一號的173千克總質量，不僅是衛星技術的提升，而且還是第一枚運載火箭的技術起點是很高的。

另一個值得一提的是在前蘇聯第一顆衛星上天一年之後1958年10月，中國"高空大氣物理代表團"到達蘇聯考察，根據中蘇科學技術協定，中國代表團打算參觀學習蘇聯的衛星與發射火箭的設計與製造，但不出各位所料，除了美麗的莫斯科景色和博物館外，啥都沒看著！當初可能難以理解，但到了21世紀其實特別容易理解，有誰會將最先進的技術展示給別人呢？所以這個案例也奉勸各位，與其被人卡脖子不如自己奮發圖強，搞出真正屬於自己的東西來，所以筆者就比較喜歡踏實研究搞出好產品的公司，像某些避只會組裝而不談自主創新的公司，只能表示呵呵！

東方紅一號真進行太空廣播？

要了解太空廣播的含義，我們首先得來了解下衛星的載荷，主要有電源（銀鋅電池）、測軌用的雷達應答機、雷達信標機、遙測裝置、電子樂音發生器和發射機、科學試驗儀器，在太空期間的任務除了播放《東方紅》樂曲之外，還有衛星技術測控以及探測電離層和大氣密度等任務。

但對於老百姓來說，其他統統都看不懂，不如《東方紅》樂曲來的更實際一些，而當時的廣播也確實收到了東方紅一號的廣播，但各位可能都理解錯了，東方紅一號的波段與發射功率，只適合專業的衛星地面臺，也就是俗稱大鍋的衛星通訊天線才能被接收。

衛星地面站

地面站接收後轉換成音頻信號，再通過廣播電臺發射，這才成了各位家裡收音機都能收到的廣播信號，再有就是即使東方紅一號的衛星的發射功率再大，它的波段也在各位收音機的接收頻率以外，因此各位都誤解了，但這沒有關係，在當時的時代背景下，當聽到衛星發射成功後傳來的樂曲聲時，心情有多激動。

為什麼東方紅一號47年了還在運行？

其實更準的說，東方紅一號現在是一個太空垃圾而已，這有如下幾個原因：

  • 東方紅一號電源已經耗盡

  • 東方紅一號沒有姿態控制

當然最關鍵的是第一條，電源耗盡後及時它功能正常，也無法正常工作了！東方紅一號使用的銀鋅電池，這是一種化學電池，設計壽命20天，它工作了28天，應該已經遠超設計壽命，這表明是非常成功的，但耗盡後整個衛星的就成了一個174公斤的大秤砣。

第二條也非常關鍵，早期衛星都是中心對稱或者軸對稱的設計，因為可以使用自轉維持姿態，因此採用的天線是多根全向天線，而不是後來的直播衛星使用的拋物面天線。現代衛星的姿態控制方式有：

  • 姿態控制發動機

  • 動量輪姿態控制

姿態控制發動機需要攜帶燃料，比如壓縮空氣或者攜帶燃料和氧化劑，攜帶燃料的發動機或者姿態發動機可以變軌，或者維持高度，比如國際空間站每周都要維持一次高度，也可以改變飛行器姿態！但動量輪（高速旋轉的陀螺）只能改變姿態，無法變軌和維持高度，因此大部分時候都是兩者配合使用的。

1995年發射的專司太陽觀測的衛星，定位於L1點，使用動量輪維持姿態

但東方紅一號沒有動量輪控制，它在與火箭脫離時採用了旋轉保證穩定，所以東方紅一號它在太空中是不斷轉動的，這種方式明顯不適合載人，當然衛星這種機器是無所謂的。但動量輪需要耗電，東方紅一號這種自轉穩定是一旦開始就不會停止（此處大氣極其稀薄，幾乎可以忽略不計），到現在它仍然是自轉且穩定的（姿態沒有失去控制，沒有翻滾）

但在無法聯繫的情況下仍然是一塊廢鐵，也就是所謂的太空垃圾！它還沒有墜落是因為它特殊的軌道設計，首先它的傾角很大，這是考驗運載火箭的發射能力了，因為發射極軌衛星比發射赤道面自轉方向要難得多，但跟這個沒啥關係！另一個關鍵因素是高軌道，當前東方紅衛星的軌道參數為：

時間 (協調世界時 UTC):2020年3月2日 21:10:39

  • 軌道偏心率:0.1054085

  • 軌道傾角:68.4239°

  • 近地點高度:429 km

  • 遠地點高度:2033 km

  • 每日繞地圈數:13.07868053

  • 初始時刻的軌道圈數:34475

它的近地點高度比國際空間站要高一些，但遠地點高度達到2033千米，而東方紅一號在發射時的參數為：

  • 近地點：439公裡

  • 遠地點：2384公裡

近地點下降了10千米，畢竟近點還是跟國際空間站軌道差不多的近地軌道，空氣阻力還是有一些，遠地點則下降了300多千米。近地點高度大概要下降到300千米以下才會大幅度丟失高度，最終重返大氣層，要完成這100千米的軌道下降任務，至少也需要500年以上，因此這個軌道保證它在未來相當長的時間仍然會繼續運行下去。

為什麼東方紅衛星能看到？

這裡有個比較有意思的小故事，即東方紅一號的衛星在地面上是看得見的，這個衛星只有173千克，儘管是一個72面體且布滿了發射片，但它直徑不超過1米，實際地面觀測只能達到7等星。而肉眼觀測極限是六等星，所以當時為了大家能看到這顆衛星，在三級火箭上設置了一個充氣的反射面。

借箭顯星：分離的第三級火箭打開反光的氣球

所以各位當年看到的並不是衛星，而是那個充氣大球體，不過三級火箭和東方紅一號分離時幾乎是處在同一軌道上的，各位看到那個充氣大球體時，前面不遠就是衛星啦，所以差不離！

綠點是東方紅一號，另一條線是三級火箭軌道

現在兩者差的就有點遠了，不過當年的長徵一號三級火箭也將留軌很久，夫唱婦隨？

相關焦點

  • 根本沒燃料的東方紅一號，運行了半個世紀，為什麼還沒掉下來？
    中國真正的第一顆火星探測器「天問一號」已經於7月23日12時41分在海南文昌航天發射場發射升空，預計在7個月後進入火星軌道！回望我國航天事業的發展，我國的第一顆人造衛星「東方紅一號」還在太空翱翔，能將它回收下來，成為我國太空事業的實物裡程碑？
  • 東方紅一號飛了50年，燃料早就用完，為什麼還不會掉下來？
    ​50年前的今天，我國的第一顆人造衛星「東方紅一號」飛上太空，由此掀開了我國太空探索的大幕，成為我們偉大太空夢的新起點。此後，我國又發射了一系列的人造衛星，把航天員送上太空，還把探測器送到月球上。東方紅一號的設計壽命為20天，它在太空中出色地完成了預定任務，工作時長達到了28天。
  • 東方紅1號在太空中飛了50年,燃料早已經耗盡,為何還沒掉下來?
    它還有多長時間才會掉下來呢？第一、二、三宇宙速度逃離範圍在航天活動中，要想實現哪種飛行就需要達到哪種速度，東方紅1號衛星由於達到了第一宇宙速度，因此它能夠圍繞地球做圓周運動，可是此時它的燃料早已經耗盡了，怎麼它還可以維持第一宇宙速度圍繞地球做圓周運動呢？這就是問題的關鍵所在了，在地球上我們發現物體的速度不管有多快，只要時間足夠，它都會停下來，為什麼？
  • NASA一顆衛星將墜落地球，我們的「東方紅一號」還「唱歌」嗎
    回顧一下，在1970年4月24日，我們首顆衛星「東方紅一號」由長徵一號運載火箭發射升空，測量了衛星工程參數和空間環境，還進行了軌道測控以及播放《東方紅》樂曲。雖然「東方紅一號」衛星已經結束工作壽命，但是它仍在太空中飛行。按照當前的軌道，這一顆衛星還將會在外太空中飛行很多年，才會墜入地球大氣層。
  • 關於「東方紅一號」的十萬個為什麼
    Q：太空是真空，東方紅一號是怎麼播放歌曲《東方紅》的？Q：半個世紀過去了，它還在運行嗎？它還在唱歌嗎？雖然實際發出的歌聲已經在那一刻停止，但《東方紅》的音樂早已寫入了我們的記憶。Q：為什麼「東方紅一號」一直沒有墜入大氣層？
  • 東方紅一號：轟轟烈烈落幕，卻見證一代又一代的崛起
    50年過去了，當時設計壽命只有20天的「東方紅一號」雖然早已失去功效，卻依舊運行在近地點為400多千米、遠地點為而這壽命只有20天的東方紅一號，為何能在軌飛行50年？甚至更長！由於條件限制，東方紅一號只搭載了銀鋅電池組，衛星設計的工作壽命20天，至1970年5月14日停止發射信號，與地面失去了聯繫。由於東方紅一號衛星的近地點高度較高，因此東方紅一號衛星至今仍在軌道上。因為沒有燃料卻至今還在軌道上。
  • 一文讀懂「東方紅一號」的秘密:意義不僅是放歌 還能飛行數百年
    時任一院一部主任，負責長徵一號運載火箭總體設計工作的謝光選院士曾回憶，按設計要求，火箭整流罩要平行分離，分離速度不小於每秒5.5米，當時採用爆炸螺栓解鎖，在火藥作動筒作用下實現2個半罩分離的方案。但設計之初，2個半罩被視作剛體，由此算出的火藥量偏小，多次試驗都達不到分離速度要求。其實整流罩是個彈性體，容易變形，會吸收很多火藥能量。
  • 東方紅一號還在軌運行，失去動力50年，它為何「永不落」？
    為了探索宇宙，我們人類發射了無數個衛星，比如旅行者號，洞察號等等，而且在我們地球周圍也已環繞了上千上萬的人造衛星，在進行著各自的工作。在這些衛星中，東方紅1號是中國第1顆人造地球衛星，1970年在甘肅酒泉衛星發射場升空，據悉最初在設計東方紅1號的時候，就只有20天的壽命。
  • 東方紅1號在太空飛了50年,它會在什麼時候掉下來?答案讓人難以置信
    ，而他的實際壽命也和預期壽命差不多，在28天左右就沒有了燃料，中斷了與地球的聯繫，按理說沒有了燃料的東方紅1號衛星會很快墜入地球，但是如今已經過去了50多年，東方紅1號衛星依然在太空中圍繞地球飛行，這到底是為什麼呢？
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    、太空燃料補加等技術，通過神舟6號至神舟11號的發射，以及天宮一號、天宮二號任務的順利實施，標誌著第二步目標的順利達成；第三步就是建立中長期有人照料的空間站。可就是這麼一個任務明確、規劃清晰的載人航天工程，也總有那麼一些不懷好意的國外勢力惡意曲解解讀，就在兩個月前已經完成任務使命並超期服役兩年半的天宮一號下墜南太平洋航天墓地，此新聞一出立馬引起國外媒體的騷動，一時間各種針對中國航天的負面評論接踵而來，筆者想問問這些人，在天宮一號發射升空時我們就已經明確向世界發布了天宮一號的詳細任務計劃
  • 在軌飛行50年 「東方紅一號」點燃中國人造衛星的星星之火
    中新社北京4月24日電 題：在軌飛行50年 「東方紅一號」點燃中國人造衛星的星星之火作者 郭超凱1970年4月24日，中國成功將第一顆人造地球衛星「東方紅一號」送入太空，點燃了中國人造地球衛星的星星之火。時至今日，東方紅一號衛星仍在軌飛行。
  • 各國第一顆衛星都已墜毀，為什麼法國和中國第一顆衛星還在運行？
    其實當時那個看到衛星的震撼是難以言表的，所以根本就沒有人在意！為什麼早已失去聯繫的東方紅一號，還能在天上飛？東方紅一號的衛星軌道參數現在都還能查到，它仍然在宇宙中飛行，而且還將飛行數百至上千年，所以在各位能讀到本文的朋友們，在你們離開之前，東方紅一號是不會掉下來的！
  • 中國第一顆人造衛星，壽命只設計了20天，為啥50年了還在運行
    看到這想必大家都很驚奇，畢竟東方紅一號可是在五十年前就上天了，至今都還飛在天上。所以我國第一顆人造衛星，設計壽命只有20天，為何50年了還在運行？也就是說，當時的東方紅一號不做成一個球，會很容易脫離軌道，要麼飄向遙遠的太空，要麼掉下來。這種球形的設計延長了東方紅一號的運行時間。
  • 天問一號傳回地月合影，從「東方紅」中國人走過半世紀的太空旅行
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  • 揭「東方紅一號」衛星的十大數字奧秘(圖)
    影片還特意邀請了國家兩彈一星元勳孫家棟、王希季院士以及十餘位親歷者，以口述的方式讓觀眾感受東方紅一號最真實的歷史。　　根據紀錄片《堅守航天夢》，千龍網記者從10個鮮為人知的數字中，揭開中國首顆衛星東方紅一號發射背後艱辛的研製過程。
  • 東方紅一號衛星沒有燃料, 為什麼還能飛整整47年?
    ，只是現在默默無聞、碌碌無為地被世人當作一個太空垃圾在軌運行著，它可是標誌著中國進入太空時代的歷史見證，轟轟烈烈20天如今壯士暮年晚景悽慘。，但也需要經常的速度補償，二級半火箭，還有空間站一般都在這一軌道。
  • 紀念「東方紅一號」衛星成功發射50周年，航天發射從1次到300+
    1970年4月24日，中國第一顆人造地球衛星「東方紅一號」在酒泉衛星發射場發射成功，使中國成為世界上第五個發射衛星的國家（繼蘇聯、美國、法國、日本之後），託舉著衛星騰空而起的是我國第一枚運載火箭「長徵一號」。「東方紅一號」衛星因工程師在其上安裝一臺可以模擬演奏《東方紅》樂曲的音樂儀器而著名。衛星的主要任務是向太空播放《東方紅》樂曲，同時進行衛星技術試驗，探測電離層和大氣密度。
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    由於此次是非受控再入，所以天宮一號的最後航程受到了全球各國的關注。在天宮一號墜落的同時，有航天愛好者放出了一副在軌太空飛行器的軌道圖，其中1970年發射升空的中國第一顆衛星東方紅一號赫然在軌！而天宮一號還和東方紅一號擦肩而過！圖片：中國第一枚人造衛星——「東方紅一號」。