标签: 大气层
地球轨道越来越拥挤了。截至今年年初,我们头顶上飞着超过1.4万颗正在工作的卫星。
地球轨道越来越拥挤了。截至今年年初,我们头顶上飞着超过1.4万颗正在工作的卫星。而马斯克们的宏图才刚刚展开。按照现在的计划,未来几年还会有数万颗卫星排队上天。这些卫星有个共同点:它们是“快消品”。为了省钱和批量生产,这些小家伙的设计寿命通常只有5到10年。于是,问题来了:它们“退休”时,都去哪儿了?科学家最担心的状况叫作凯斯勒现象。简单来说,就是轨道上的垃圾太多,一旦两两相撞,碎块会引发连环炸鱼般的链式反应,最后让地球周围布满碎片云,封死人类通往宇宙的路。为了不让这种悲剧发生,目前的规则很直接:卫星到期必须自杀,一头栽进大气层烧毁。灰飞烟灭,不留痕迹。但问题在于,物质不会凭空消失。现在的太空互联网星座如果建设完成,每天大约会有23颗卫星在大气层里排队“火化”。这些卫星在剧烈摩擦中变成了一团团肉眼可见的火球。大家管这叫人造火流星,是人类丢进大气层里的“工业废料”。卫星的主体材料是铝。当铝在平流层高温燃烧时,会转化成微小的氧化铝颗粒。平流层位于大气层的高处,那里没有雨雪,这些金属颗粒一旦进去,就飘浮很久。它们就像是化学反应的“催化剂”,会吸引周围的氯元素去攻击臭氧层。这让人想起上世纪关于冰箱制冷剂的教训。人类好不容易通过《蒙特利尔议定书》堵住了臭氧层空洞,现在这些燃烧的卫星碎片可能又要给还没愈合的伤口撒上一把盐。除了铝,卫星里还含有大量的碳纤维和塑料。它们燃烧后会产生碳黑,也就是俗称的烟尘。平流层里的风模式直接影响着地面的天气规律。当这些深色的烟尘飘在万米高空,它们会吸收阳光,改变局部的温度分布。这些并不合群的杂质被塞进了地球的大气循环系统,而我们目前还没搞清楚,这会如何扰乱明年的降雨或者风暴。人类在工程探索上总是习惯先行一步。当年发明内燃机时,没人预料到一百年后气温会升高;现在为了全球联网,人类开启了卫星大爆发时代,却还没想好如何处理这一场持续不断的“金属雨”。科学界正在加速研究,试图赶上卫星发射的速度。但无论如何,飘浮在高空的那些化学尘埃,最终都会以某种方式写进地球的账单里。~~~~~~图为儒勒·凡尔纳号无人货运飞船再入地球大气层时形成的人造火流星,图源:NASA/ESA/BillMoedeandJesseCarpenter信源:AndyTomaswick发在UniverseToday的相关报道
为什么东方红一号至今都没有坠入大气层?很简单,因为当初把东方红一号发射出去的时候
为什么东方红一号至今都没有坠入大气层?很简单,因为当初把东方红一号发射出去的时候,就没想过让它回来。麻烦看官老爷们右上角点击一下“关注”,既方便您进行讨论和分享,又能给您带来不一样的参与感,感谢您的支持!提起中国航天的起点,绝大多数人都会想到东方红一号,这颗中国第一颗人造地球卫星,自1970年4月24日升空以来,已经在太空遨游了整整56年,至今都没有坠入大气层,成为太空里永恒的中国印记。但很多关注航天的人都会满心疑惑,为什么别的卫星升空一段时间后,要么受控坠毁要么自然坠入大气层烧毁,唯独东方红一号能一直在太空“停留”,甚至没有半点要“回家”的迹象。其实东方红一号至今没有坠入大气层,核心原因有两个:一是当初中国航天人受技术限制,未给它配备轨道调整和回收系统,二是其运行轨道大气稀薄、阻力极小,轨道衰减速度极慢。要知道上世纪70年代,中国的航天技术还处于起步阶段,不管是火箭运载能力、卫星控制技术,还是回收技术,都远远没有达到成熟的水平,想要让卫星升空后再安全回收,难度极大,当时的技术条件也无法实现。当时国家研发东方红一号的核心目标,不是追求卫星的多功能和可回收,而是完成一个历史性突破。成功将卫星送入太空,让中国成为世界上第五个能独立研制和发射人造卫星的国家,圆满达成“上得去、抓得住、听得着、看得见”的核心要求。而且东方红一号的设计十分简洁,它没有配备复杂的姿态控制系统和回收系统,也没有搭载燃料和推进系统,自身重量只有173公斤,直径约1米,全身布满太阳能电池板,只为维持基本的信号传输和轨道运行。没有回收系统和推进系统,也就意味着它从一开始就没有“回家”的可能,再加上它被发射到了近地点约439公里、远地点约2384公里的椭圆轨道,这个轨道处于高层大气散逸层,大气极其稀薄,空气阻力小到几乎可以忽略不计。我们都知道,卫星之所以会坠入大气层,核心是受到地球引力和大气阻力的影响,大气阻力会不断消耗卫星的动能,让它的轨道逐渐降低,最终坠入大气层被高温烧毁。而东方红一号所处的轨道,大气密度极低,阻力几乎无法对它产生明显影响,它就能靠着发射时获得的初速度,沿着预定轨道围绕地球匀速飞行,轨道衰减速度极慢,不会出现轨道大幅降低的情况,但并非完全不会衰减,只是过程极其漫长。更重要的是,东方红一号虽然已经停止了信号传输,不再具备实际的使用功能,但它承载着中国航天的初心和几代航天人的梦想,是中国航天从无到有、从小到大的见证者,其重量远超世界前4个国家首颗卫星的总和,创造了当时的航天纪录。当初航天人为了确保东方红一号能成功升空,克服了无数困难,没有先进的计算设备,就靠手摇计算器、算盘和纸笔反复计算轨道,计算一份弹道甚至需要耗时一个月;没有成熟的技术,就靠一次次试验摸索,硬生生实现了零的突破。和现在的北斗导航卫星、天宫空间站相比,东方红一号的技术确实显得简陋,但它的意义却无可替代,它打破了超级大国对航天技术的垄断,更为中国后续的航天发展奠定了坚实基础,也拉开了中国人探索宇宙奥秘的序幕。有人做过测算,按照东方红一号当前的轨道衰减速度,它还能在太空继续遨游上百年,甚至更久,就算未来轨道逐渐降低,想要坠入大气层,也至少需要几百年的时间,并非永远不会坠落。这就意味着,东方红一号会一直在太空“守护”着中国航天,见证中国航天从起步到腾飞的每一步,见证我们实现载人航天、月球探测、火星探测等一个又一个航天奇迹。东方红一号不“回家”,不仅是技术条件的限制,更是一种象征,它象征着中国航天永不停止的探索精神,象征着几代航天人薪火相传的初心,更象征着中国从落后到强大的崛起之路。对我们每一个中国人来说,东方红一号早已不只是一颗人造卫星,它是一种信仰、一种骄傲,每当提起它,都会想起中国航天的艰难起步,想起那些默默奉献的航天前辈。它告诉我们,任何伟大的成就都不是一蹴而就的,从无到有、从弱到强,需要的是坚持、是坚守、是永不言弃的勇气,这也是东方红一号留给我们最珍贵的启示,值得每一代人铭记。如今中国航天早已今非昔比,从神舟飞天到嫦娥探月,从天宫遨游到祝融探火,我们实现了一个又一个当初不敢想象的目标,但我们永远不会忘记,东方红一号是这一切的起点。信源:1.中国航天报《东方红一号:中国航天的永恒起点》(2025年4月24日);2.新华网《揭秘东方红一号:为何能在太空遨游50余年?》(2024年4月24日);3.央视网《东方红一号卫星轨道状态监测:仍在太空正常运行》(2026年1月10日)