利刃/冬陽

東方紅一號(hào)已經(jīng)在太空飛了50年

50年前，長(zhǎng)征一號(hào)運(yùn)載火箭將我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)送入太空。作為我國(guó)的第一顆人造衛(wèi)星，東方紅一號(hào)在我國(guó)航天史上有著很高的地位，''兩彈一星''中的''星''指的就是人造衛(wèi)星。在50年前，中國(guó)同時(shí)與美國(guó)、蘇聯(lián)這兩個(gè)超級(jí)大國(guó)交惡，東方紅一號(hào)的成功讓中國(guó)堅(jiān)定了走獨(dú)立自主道路的決心。令人疑惑的是，作為一顆1970年發(fā)射升空的衛(wèi)星，東方紅一號(hào)的能量早已用盡，但它依舊在太空繞著地球轉(zhuǎn)了50年，反觀我國(guó)最近幾年送入太空的天宮一號(hào)和天宮二號(hào)載人空間試驗(yàn)平臺(tái)，均在數(shù)年內(nèi)受控墜入大氣層，在與大氣的劇烈摩擦中被燒毀。單論技術(shù)水平，可以載人的天宮一號(hào)與天宮二號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過東方紅一號(hào)衛(wèi)星，技術(shù)水平較低的東方紅一號(hào)衛(wèi)星為什么在進(jìn)入太空50年后還沒有墜入大氣層？

大氣對(duì)航天器的影響很大

想要弄清楚東方紅一號(hào)長(zhǎng)期在軌飛行的原因，就需要知道航天器為何會(huì)墜入大氣層。對(duì)太空中的各種航天器而言，大氣是航天器軌道不斷降低的主要原因，當(dāng)軌道高度下降到一定程度時(shí)，航天器的墜毀便無法避免。我國(guó)之所以控制天宮一號(hào)與天宮二號(hào)墜入大氣層，是因?yàn)檫@兩個(gè)航天器的軌道高度不斷降低，受控墜毀前的軌道高度不到300千米，照這個(gè)下降趨勢(shì)，天宮一號(hào)與天宮二號(hào)墜入大氣層只是遲早的事，讓它們?cè)跓o人區(qū)墜毀是最好的選擇。

印有東方紅一號(hào)的郵票

盡管大氣是導(dǎo)致航天器軌道降低乃至墜毀的主要原因，但大氣也是有邊界的。在科學(xué)界，一般認(rèn)為100千米的高度就是大氣的邊界，這里的空氣密度僅有地面的一億分之一，不過，對(duì)高速飛行的衛(wèi)星等航天器而言，這一高度的空氣密度依舊很大。當(dāng)高度達(dá)到500千米時(shí)，空氣密度幾乎為0，處在這一高度的航天器幾乎不受大氣的影響，可以長(zhǎng)時(shí)間滯留太空。1970年發(fā)射入軌時(shí)，東方紅一號(hào)衛(wèi)星的軌道是一個(gè)近地點(diǎn)高度441千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度2368千米的橢圓形軌道，441千米的最低軌道高度使得東方紅一號(hào)衛(wèi)星幾乎不受大氣阻力的影響，況且，由于軌道呈橢圓形，東方紅一號(hào)大部分時(shí)間的飛行高度高于441千米，在飛了50年后，東方紅一號(hào)的近地點(diǎn)高度依舊有435千米，在這種情況下，東方紅一號(hào)衛(wèi)星的在軌時(shí)間將十分漫長(zhǎng)，即便再飛100年，東方紅一號(hào)衛(wèi)星也不會(huì)墜入大氣層。

科研人員與東方紅一號(hào)衛(wèi)星

與東方紅一號(hào)衛(wèi)星這樣軌道高度較高的航天器相比，那些軌道高度在300千米以下的航天器幾乎無法逃脫墜入大氣層的命運(yùn)。當(dāng)航天器的飛行高度低于300千米，對(duì)高速飛行的航天器而言，這里的大氣足以扯住航天器，航天器的軌道高度將因此緩慢下降。以歐洲空間技術(shù)研究局在2009年發(fā)射的GOCE衛(wèi)星為例，這顆衛(wèi)星在2013年11月墜入大氣層，而在墜入大氣層的20多天前，GOCE衛(wèi)星的軌道高度尚有230千米，大氣對(duì)衛(wèi)星的阻力可想而知。

墨子號(hào)量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)景

除了在太空飛得久以外，東方紅一號(hào)衛(wèi)星還有其他特點(diǎn)。第一，東方紅一號(hào)是一顆能用人眼看到的衛(wèi)星，為了實(shí)現(xiàn)這一效果，當(dāng)時(shí)的科研人員把東方紅衛(wèi)星設(shè)計(jì)成近似球形的72面體，當(dāng)衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于角度不同，就會(huì)產(chǎn)生一閃一閃的效果，進(jìn)而方便人眼對(duì)這顆衛(wèi)星的觀察。當(dāng)然，僅僅做到這一點(diǎn)還不夠，為了讓東方紅一號(hào)更加閃耀，科研人員給三級(jí)火箭套了一個(gè)鍍鋁的布質(zhì)氣球，當(dāng)這個(gè)直徑數(shù)米的布?xì)馇蛘归_時(shí)，可以起到大面積反射太陽光的作用，讓衛(wèi)星更亮。第二，東方紅一號(hào)是一顆''大質(zhì)量''衛(wèi)星，東方紅一號(hào)的重量高達(dá)173千克，比蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)、日本這四個(gè)國(guó)家的首顆衛(wèi)星加在一起的重量還大。第三，東方紅一號(hào)是一顆聽得到的衛(wèi)星，東方紅一號(hào)衛(wèi)星在軌運(yùn)行的28天內(nèi)，全世界的人都能用普通收音機(jī)收聽東方紅一號(hào)發(fā)送的《東方紅》樂音。雖然東方紅一號(hào)衛(wèi)星的在軌工作時(shí)間僅有28天，但這短短的28天是我國(guó)航天技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)，在東方紅一號(hào)之后，我國(guó)的衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展進(jìn)入快車道，到了今天，除了通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等較為常見的衛(wèi)星外，我國(guó)還擁有北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、墨子號(hào)量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星、悟空號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星等多款處于世界頂尖水準(zhǔn)的衛(wèi)星。