話說美蘇冷戰時期,雙方都把目光聚焦到了太空競賽上,因為航天技術的水平和國防力量是挂鈎的。
中國實際上也很早就開始考慮研究相關領域。1958年,東方紅一号衛星的預研計劃就已經被提出來了,1965年就開始正式研發。最終,在1970年4月24号,東方紅一号發射成功,這也是我們國家發射的第一顆人造衛星。那麼問題來了,東方紅一号後來怎麼樣了?中國機械臂能否帶它回家?我們就來好好聊這個問題。
東方紅一号後來怎麼樣了?
東方紅一号是被長征一号運載火箭送入到近地點441千米、遠地點2368千米、傾角68.44度的橢圓軌道。它的主要任務是軌道測控和《東方紅》樂曲的播放。
東方紅一号的設計壽命是20天,實際上服役了28天。在1970年5月14号停止了向地面指揮中心發送信号。從發射至今,已經有51年,那東方紅一号到底在哪裡呢?
實際上,東方紅一号還在太空當中。要理解這個問題,我們不妨從牛頓的思想實驗“牛頓大炮”的角度來理解。我們都知道,地球實際上是一個很大的球體,所以如果從大尺度上看,地面應該是曲面的。假設有一個理想的大炮,大炮向前打出炮彈,炮彈理論上應該是呈現抛物線的。如果速度越快,這個抛物線的水平方向上的運動距離就更遠一些。
牛頓就在想,如果炮彈以一定的速度被打出去後,豎直方向上下落的程度,恰好和地球曲面下墜的程度是一緻的。那麼,炮彈就永遠不會下落到地面上,而是貼着地面轉。
這個速度實際上就是第一宇宙速度,數值是7.9千米/秒。第一宇宙速度是地球上發射繞地球轉動探測器的最低要求,而且隻要速度不下降,就可以一直繞着轉。一般發射衛星都需要達到這個速度,東方紅一号當然也不例外,當它達到預定軌道後,就會以一定的速度繞着地球運動。那問題來了,它會不會掉下來?
如果把時間跨度拉得足夠長,東方紅一号還是會掉下來的。東方号一号之所以可以一直維持在軌道上,是因為太空中的物質太少,接近于真空狀态。因此,東方紅一号遇到的阻力就非常小,對于速度的削減也就很小,就可以繞着軌道一直運動。不過,雖然物質很少,但還是有,還是有一點點的削弱作用,隻要時間足夠長,還是會削減到會掉下來的程度,就會掉下來,不過這個時間是相當久。東方紅一号才發射51年,這對于東方紅一号速度的削減是遠遠不夠的。所以,東方紅一号才會一直保持在軌道上。
那麼問題來了,中國空間站的機械臂性能這麼強勁,有可能把東方紅一号帶回來嗎?
空間站能把它帶回來嗎?
客觀地說,對于中國空間站的機械臂來說,要抓取一顆衛星并不是什麼難事。機械臂最大的負載達到了25噸,而東方紅一号是173千克,所以抓取是可以做到的。而空間站的艙段要裝下東方紅一号也不是什麼難事,所以帶回來理論上沒什麼太大問題。
不過,能抓取,不代表就可以随意去操作。東方号一号是在近地點441千米、遠地點2368千米、傾角68.44度的橢圓軌道,而空間站的高度大概是距離地面400公裡左右。兩者并不在一個軌道上,所以一般情況是不會相遇的。如果非要讓空間站去把東方紅一号帶回來,就需要空間站飛到東方紅一号的軌道附近,所需要的能量巨大。
其次,如果空間站要實施對東方紅一号抓取,就得盡可能讓雙方是處于相對靜止的狀态。不僅如此,機械臂工作狀态最長可達18米,意味着必須要靠得足夠近,這是很難操作的。因為東方紅一号和空間站都是在高速繞着地球移動的,而不是靜止的。所以要操作空間站帶回東方紅一号難度是很高的,整個操作是十分精确的,如果稍有不慎,就有可能發生機械損壞或者撞擊事故,那就得不償失了。
總結一下就是,理論上,空間站帶回東方紅一号是可行的,也應該是能做到的。但是如果真的要這麼做,操作過程中的難度很高,而且風險也不小。如果不是一定需要把東方紅一号帶回來,那就沒有必要去這樣做。
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