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发表时间:2021-7-15 08:15

根本没燃料的东方红一号,在轨运行半个世纪,为什么还没掉下来



zyesheng 发表在 千奇百怪 华声论坛 http://bbs.voc.com.cn/forum-21-1.html


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  其实东方红一号根本就没有燃料,而且在当初设计时根本就没打算装载燃料,为什么没有燃料的卫星还能在天上飞行那么久,它永远都不会掉下来吗?

  




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回复时间:2021-7-15 08:15
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  这是中国第一颗人造卫星,也是全球第四个能发射卫星的国家,尽管它的发射比前苏联第一颗卫星晚了将近13年,但它的技术和发射质量,都甩了前四颗卫星十条街,这一点我们一直都引以为傲。
  




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  东方红一号是当时中国的两弹一星中的一星计划,两弹是原子弹和氢弹,还有能装载核弹头的导弹和第一颗卫星,完成了在一穷二白时代里相当了不起的任务:原子弹成为最后第五个试爆的常任理事国,氢弹则超越法国成为第四个,卫星则超越英国成为第四个发射卫星常任理事国。按理日本是发射卫星的第四个国家,1970年2月11日日本赶在中国发射之前率先发射了卫星,不过日本不是常任理事国,而且质量只有可怜的24千克,下图是各国第一颗卫星的质量与轨道数据




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  各国第一颗卫星数据

  正如上文所说,其它四颗加起来也只有也不如东方红一号,千万不要小看这卫星的质量,因为送到近地轨道上的质量,每一千克都代表着运载火箭的载荷能力,所以东方红一号的173千克总质量,不仅是卫星技术的提升,而且还是第一枚运载火箭的技术起点是很高的。


  




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  另一个值得一提的是在前苏联第一颗卫星上天一年之后1958年10月,中国\"高空大气物理代表团\"到达苏联考察,根据中苏科学技术协定,中国代表团打算参观学习苏联的卫星与发射火箭的设计与制造,但不出各位所料,除了美丽的莫斯科景色和博物馆外,啥都没看着!当初可能难以理解,但到了21世纪其实特别容易理解,有谁会将最先进的技术展示给别人呢?所以这个案例也奉劝各位,与其被人卡脖子不如自己奋发图强,搞出真正属于自己的东西来,所以笔者就比较喜欢踏实研究搞出好产品的公司,像某些避只会组装而不谈自主创新的公司,只能表示呵呵!
  东方红一号真进行太空广播?

  要了解太空广播的含义,我们首先得来了解下卫星的载荷,主要有电源(银锌电池)、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、遥测装置、电子乐音发生器和发射机、科学试验仪器,在太空期间的任务除了播放《东方红》乐曲之外,还有卫星技术测控以及探测电离层和大气密度等任务。




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回复时间:2021-7-15 08:17
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  但对于老百姓来说,其他统统都看不懂,不如《东方红》乐曲来的更实际一些,而当时的广播也确实收到了东方红一号的广播,但各位可能都理解错了,东方红一号的波段与发射功率,只适合专业的卫星地面台,也就是俗称大锅的卫星通讯天线才能被接收。

  卫星地面站

  地面站接收后转换成音频信号,再通过广播电台发射,这才成了各位家里收音机都能收到的广播信号,再有就是即使东方红一号的卫星的发射功率再大,它的波段也在各位收音机的接收频率以外,因此各位都误解了,但这没有关系,在当时的时代背景下,当听到卫星发射成功后传来的乐曲声时,心情有多激动。
  

[本帖最后由 zyesheng 于 2021-7-15 08:18 编辑]




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回复时间:2021-7-15 08:18
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  其实更准的说,东方红一号现在是一个太空垃圾而已,这有如下几个原因:

  东方红一号电源已经耗尽

  东方红一号没有姿态控制

  当然最关键的是第一条,电源耗尽后及时它功能正常,也无法正常工作了!东方红一号使用的银锌电池,这是一种化学电池,设计寿命20天,它工作了28天,应该已经远超设计寿命,这表明是非常成功的,但耗尽后整个卫星的就成了一个174公斤的大秤砣。
  




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回复时间:2021-7-15 08:19
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  第二条也非常关键,早期卫星都是中心对称或者轴对称的设计,因为可以使用自转维持姿态,因此采用的天线是多根全向天线,而不是后来的直播卫星使用的抛物面天线。现代卫星的姿态控制方式有:

  姿态控制发动机

  动量轮姿态控制

  姿态控制发动机需要携带燃料,比如压缩空气或者携带燃料和氧化剂,携带燃料的发动机或者姿态发动机可以变轨,或者维持高度,比如国际空间站每周都要维持一次高度,也可以改变飞行器姿态!但动量轮(高速旋转的陀螺)只能改变姿态,无法变轨和维持高度,因此大部分时候都是两者配合使用的。




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回复时间:2021-7-15 08:20
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  1995年发射的专司太阳观测的卫星,定位于L1点,使用动量轮维持姿态

  但东方红一号没有动量轮控制,它在与火箭脱离时采用了旋转保证稳定,所以东方红一号它在太空中是不断转动的,这种方式明显不适合载人,当然卫星这种机器是无所谓的。但动量轮需要耗电,东方红一号这种自转稳定是一旦开始就不会停止(此处大气极其稀薄,几乎可以忽略不计),到现在它仍然是自转且稳定的(姿态没有失去控制,没有翻滚)

  但在无法联系的情况下仍然是一块废铁,也就是所谓的太空垃圾!它还没有坠落是因为它特殊的轨道设计,首先它的倾角很大,这是考验运载火箭的发射能力了,因为发射极轨卫星比发射赤道面自转方向要难得多,但跟这个没啥关系!另一个关键因素是高轨道,当前东方红卫星的轨道参数为:

  时间 (协调世界时 UTC):2020年3月2日 21:10:39

  轨道偏心率:0.1054085

  轨道倾角:68.4239°

  近地点高度:429 km

  远地点高度:2033 km

  每日绕地圈数:13.07868053

  初始时刻的轨道圈数:34475

  它的近地点高度比国际空间站要高一些,但远地点高度达到2033千米,而东方红一号在发射时的参数为:

  近地点:439公里

  远地点:2384公里

  近地点下降了10千米,毕竟近点还是跟国际空间站轨道差不多的近地轨道,空气阻力还是有一些,远地点则下降了300多千米。近地点高度大概要下降到300千米以下才会大幅度丢失高度,最终重返大气层,要完成这100千米的轨道下降任务,至少也需要500年以上,因此这个轨道保证它在未来相当长的时间仍然会继续运行下去。

  这里有个比较有意思的小故事,即东方红一号的卫星在地面上是看得见的,这个卫星只有173千克,尽管是一个72面体且布满了发射片,但它直径不超过1米,实际地面观测只能达到7等星。而肉眼观测极限是六等星,所以当时为了大家能看到这颗卫星,在三级火箭上设置了一个充气的反射面。

  借箭显星:分离的第三级火箭打开反光的气球

  所以各位当年看到的并不是卫星,而是那个充气大球体,不过三级火箭和东方红一号分离时几乎是处在同一轨道上的,各位看到那个充气大球体时,前面不远就是卫星啦,所以差不离!

  




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