文沫

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2019年計(jì)劃發(fā)射8～10顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，完成所有中圓軌道發(fā)射衛(wèi)星，進(jìn)一步完善全球系統(tǒng)星座布局......

小諾，為什么各國(guó)對(duì)人造衛(wèi)星這么青睞，發(fā)送大量人造衛(wèi)星到太空呢？

因?yàn)槿嗽煨l(wèi)星的用途廣泛啊，人類在通信、氣象、偵察、導(dǎo)航等方面都離不開(kāi)它。

人造衛(wèi)星是利用運(yùn)載火箭發(fā)射到太空中。但是地球?qū)χ車奈矬w都有引力作用，拋出的物體會(huì)落回地面，為什么人造衛(wèi)星沒(méi)有呢？

這關(guān)鍵在于運(yùn)載火箭的發(fā)射速度，一定要達(dá)到第一宇宙速度，即7.9千米/秒。

哇，速度真快呀！

是的。在地面上，物體的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到7.9千米/秒時(shí)，它所產(chǎn)生的離心力恰好與地球?qū)λ囊ο嗟?。只有達(dá)到這個(gè)發(fā)射速度，人造衛(wèi)星才能順利進(jìn)入預(yù)定軌道，圍繞地球旋轉(zhuǎn)。

只要衛(wèi)星被送入軌道，即使沒(méi)有動(dòng)力也不會(huì)掉下來(lái)，它會(huì)沿著軌道一直運(yùn)行下去。

第一宇宙速度？那還有第二、第三宇宙速度嗎？

有的。第一宇宙速度是7.9千米/秒，叫環(huán)繞速度，是人造衛(wèi)星圍繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。

第二宇宙速度是11.2千米/秒，叫脫離速度，是航天器脫離地球引力場(chǎng)所需的最低速度。

第三宇宙速度是16.7千米/秒，叫逃逸速度，是航天器脫離太陽(yáng)引力場(chǎng)所需的最低速度。

人造衛(wèi)星的運(yùn)行軌道有的是圓形的，有的是橢圓形的。不同形狀的運(yùn)行軌道要求的發(fā)射速度是不是不一樣？

這是當(dāng)然。當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入地球的近地軌道的速度等于7.9千米/秒時(shí)，才會(huì)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡是一個(gè)圓。入軌速度大于7.9千米/秒而小于11.2千米/秒時(shí)，運(yùn)行的軌跡是一個(gè)橢圓。入軌速度達(dá)到11.2千米/秒時(shí)，軌跡為拋物線形;入軌速度達(dá)到16.7千米/秒時(shí)，軌道則為雙曲線形。

當(dāng)然，除了入軌速度，入軌的方向也決定了衛(wèi)星的軌道形狀。

衛(wèi)星究竟采用哪種形狀的軌道，則是由其功能和用途決定的。

如用于觀察地球、通信廣播、導(dǎo)航定位和大地測(cè)量的衛(wèi)星常采用圓形軌道，衛(wèi)星能同地球表面保持等距離。

那人造衛(wèi)星升空多久才能進(jìn)入最終軌道呢？

不同種類的人造衛(wèi)星運(yùn)行在不同的軌道上，升空后進(jìn)入最終工作軌道的時(shí)間也是不同的。有的能馬上進(jìn)入最終的工作軌道，有的則需要幾十天甚至幾個(gè)月。

為什么呢？

由于種種原因，用運(yùn)載火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星時(shí)，其入軌點(diǎn)的速度和方向會(huì)與預(yù)定的軌道稍有偏差，因而常常不能一下子把衛(wèi)星送入預(yù)定的軌道。

人造衛(wèi)星上天后需要變軌，對(duì)軌道進(jìn)行修正，才能進(jìn)入預(yù)定軌道。

自從1957年10月4日蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星之后，各國(guó)就競(jìng)相發(fā)射人造衛(wèi)星到太空星，太空中還有地方嗎？

到目前為止，太空中運(yùn)行的各類衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)到數(shù)千顆。雖然宇宙浩瀚無(wú)窮，然而地球靜止軌道上卻擁擠不堪。

衛(wèi)星運(yùn)行的軌道上又沒(méi)有交警指揮，要是兩個(gè)衛(wèi)星的入軌點(diǎn)一樣，豈不是要相互撞擊造成大麻煩？

2009年，人類歷史上首次發(fā)生兩顆人造衛(wèi)星相撞的事件——一顆美國(guó)商業(yè)衛(wèi)星“銥星33號(hào)”與一顆俄羅斯軍用衛(wèi)星“宇宙-2251”在西伯利亞北冰洋沿岸的泰梅爾半島上空大約789千米高度上相撞。結(jié)果，兩顆衛(wèi)星“同歸于盡”。

由于地球靜止軌道全球只有一條，而且十分有用，所以該軌道的資源使用管理也很嚴(yán)格。

誰(shuí)管理呢？

地球靜止軌道資源由國(guó)際電聯(lián)負(fù)責(zé)管理，世界上每個(gè)國(guó)家都可以付費(fèi)預(yù)訂。為了避免在該軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星的收發(fā)信號(hào)相互干擾，衛(wèi)星與衛(wèi)星之間一般要相隔1°～2°。

可是盡管這樣，地球靜止衛(wèi)星軌道的資源仍十分緊張，為此航天大國(guó)一直在積極想辦法。

想到解決的辦法了嗎？

比如：開(kāi)發(fā)性能更高的地球靜止軌道衛(wèi)星，讓它“一個(gè)頂倆或頂仨”;研制更先進(jìn)的防干擾隔離技術(shù)，以增加地球靜止軌道衛(wèi)星的密度;研制低軌道通信衛(wèi)星，等等。

既然地球靜止軌道很擁擠，那衛(wèi)星會(huì)被擠得墜落下來(lái)嗎？

從20世紀(jì)70年代起，每年約有200枚火箭和衛(wèi)星墜落，最近每年也有50枚左右。其中大部分在大氣層燃為灰燼，每年只有數(shù)枚衛(wèi)星的零部件落到地面。當(dāng)然，這些衛(wèi)星墜落的原因有多種。

那會(huì)砸中人嗎？

一般來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星零部件殘骸砸中人的概率是數(shù)千分之一，砸中某個(gè)特定人員的概率是幾十萬(wàn)億分之一。

衛(wèi)星有一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，即在墜向地球時(shí)砸中地面人員的概率要降至萬(wàn)分之一以下。

那能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)衛(wèi)星的高度何時(shí)開(kāi)始驟降嗎？

由于大氣的狀態(tài)受太陽(yáng)活動(dòng)等因素影響瞬息萬(wàn)變，因此很難預(yù)測(cè)衛(wèi)星的高度何時(shí)開(kāi)始驟降。如果是通信中斷且失控的衛(wèi)星，還存在難以掌握正確高度的問(wèn)題。

1988年，帶有核反應(yīng)堆的蘇聯(lián)宇宙1900號(hào)衛(wèi)星墜落，蘇聯(lián)人在最后一秒才阻止了反應(yīng)堆進(jìn)入地球大氣層。

那既然無(wú)法預(yù)測(cè)和掌握，那豈不是很危險(xiǎn)？

目前有5種可行的控制衛(wèi)星墜地威脅的方法：

1.把退役衛(wèi)星轉(zhuǎn)移至不妨礙其他航天器運(yùn)行的軌道。

2.將退役衛(wèi)星引導(dǎo)墜入指定海域。

3.體積較小的衛(wèi)星可以任其自由墜落，在大氣層中完全燒毀。

4.當(dāng)衛(wèi)星墜至距地球很近的太空軌道時(shí)，用反衛(wèi)星武器將其炸成碎片，這種方法通常只對(duì)涉密衛(wèi)星使用。

5.使用航天飛機(jī)等大型載人航天器捕捉退役航天器，帶回地面。但由于美國(guó)航天飛機(jī)退役，目前這種方法已經(jīng)無(wú)法實(shí)施。