李會(huì)超

我們都知道，要想在天空中翱翔，就一定要有動(dòng)力。比如，鳥兒要想持續(xù)飛翔，就要揮動(dòng)自己的翅膀;飛機(jī)要想在天空中持續(xù)飛行，就要使用發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)輸出動(dòng)力。那么，太空中的衛(wèi)星是否需要?jiǎng)恿?lái)維持自己不掉下來(lái)呢？

當(dāng)我們從平地上躍起時(shí)，地球施加給我們的重力會(huì)將我們拉回地面。重力實(shí)際上是地球和我們之間產(chǎn)生的萬(wàn)有引力。但如果衛(wèi)星能夠以足夠快的速度圍繞地球旋轉(zhuǎn)，那么重力就變成了維持衛(wèi)星進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。什么是向心力呢？想一想，當(dāng)你用繩子系住一個(gè)物體，拉著它不停旋轉(zhuǎn)時(shí)，繩子繃緊后就產(chǎn)生了拉住物體的向心力。

人造衛(wèi)星要飛多快才能產(chǎn)生圍繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力呢？

科學(xué)家算出了“7.9千米/秒”這個(gè)數(shù)值。也就是說(shuō)，當(dāng)人造衛(wèi)星在地球表面附近運(yùn)動(dòng)時(shí)，只要它的速度高于 7.9千米/秒，它就能圍繞地球運(yùn)動(dòng)而不掉下來(lái)，這個(gè)速度也被稱為第一宇宙速度。而如果人造衛(wèi)星的速度高于 11.2千米/秒，它就可以掙脫地球引力，成為一顆可以在行星間穿梭的衛(wèi)星，這個(gè)速度被稱為第二宇宙速度。如果我們想讓人造衛(wèi)星飛出太陽(yáng)系，那么人造衛(wèi)星就需要達(dá)到第三宇宙速度——16.7千米/秒。

不過(guò)，實(shí)際上，太空并非完全真空的狀態(tài)。在距離地球數(shù)百千米高度的近地軌道上，稀薄的高層大氣仍然會(huì)對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不可忽略的阻力。此時(shí)，如果衛(wèi)星沒(méi)有額外的動(dòng)力抵消阻力，就會(huì)在阻力的作用下逐漸減速，軌道高度也會(huì)逐漸降低。隨著軌道高度的降低，軌道上的大氣密度越來(lái)越高，阻力就會(huì)進(jìn)一步變大，人造衛(wèi)星最終就會(huì)墜向地面。

為了避免這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，人造衛(wèi)星在近地軌道時(shí)，可以開啟發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，進(jìn)行軌道維持，抵消大氣的影響。軌道高度比較高的人造衛(wèi)星，基本不用擔(dān)心大氣阻力的問(wèn)題，一旦入軌就能持續(xù)在太空中運(yùn)行。