东方红卫星还能用吗一号卫星还在天上吗，东方红卫星还能用吗一号卫星还在运行吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-06 09:15 标签： 东方红卫星还能用吗
点击蓝字，关注我们没想到，52年过去了，东方红一号卫星竟然还在天上飞？！要不是真有人拍到了，说实话我还有点不敢相信。就在几天前，一段“世纪同框”的视频让网友集体破防：△图源：腾讯视频视频中，“东方红一号”卫星与中国空间站擦身而过，发射相差了近半个世纪的两个人造天体在夜空中“遥遥相望”。有网友感慨这相隔半世纪的两颗“星星”相聚的奇迹：但让更多网友惊奇的是，“东方红一号”竟然还在天上：毕竟，同时期美国、苏联和日本发射的第一颗人造卫星，都已经因为轨道、动力等各种原因坠毁。“东方红一号”本身的意义无需赘述，它是我国第一颗人造卫星。作为“两弹一星”中的“一星”，承载着几代航天人的梦想和初心。而“东方红一号”的发射，更标志着中国对于太空的探索就此拉开序幕。在这之后，我国航天发展一路“开枝散叶”——“东方红一号”卫星技术总负责人孙家栋，成为我国首任探月工程技术总负责人，开启了我国探月和深空探测之路；“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫，担任神舟飞船技术总负责人，由此我国开始在载人航天上书写历史；“东方红一号”卫星测控系统技术总负责人陈芳允，成为北斗卫星导航系统创始人之一；……但其实，这颗在太空中飞了52年的“东方红一号”卫星，最初是在从理论到工业几乎“一无所有”的基础上研发出来的。5000多人，在2亿元经费的基础上，用笔和算盘一步步“手工”完成了卫星从设计、生产、制造到发射的全过程。宇宙中第一次有了来自中国的声音1970年，宇宙中第一次有了来自中国的声音——中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射，开启了中国航天史的新纪元。因为卫星在太空中向全世界发出《东方红》的歌声而得名“东方红一号”。它重达173公斤，是一枚直径为1米的球形多面体，装有4根3米长的鞭状天线。该卫星升空后，绕地运行周期为114分钟，在用20.002兆赫频率播放乐曲《东方红》的同时，传送遥测参数和科学探测数据。如今每年的中国航天日，就定在发射当天——4月24日。但回顾当时东方红一号从0到1的研制，一切都是那么不容易。上世纪五十年代末，中国正式提出要做人造地球卫星。在此之前，苏联已经成功发射了世界首颗人造卫星。美国紧随其后，在1958年将探险者一号送上太空。而这时候的中国， 在经济、人才等方面距发射卫星的条件还距离很远。就连在1959年十周年献礼时，对外展出的卫星和火箭模型，都是年轻学者用手工敲打出来的。据央视报道，当时这些年轻人对火箭、卫星知识的了解，还不如现在的中学生。而且即便模型做出来，还有一堆实际问题解决不了，比如设计参数无法抉择、测试条件差、所需生产加工设备供应不上……中国的科学家们也不是没有想过向老大哥苏联学习，还跑到了莫斯科去调研，但结果无奈遇冷。而且由于国力有限，他们决定先打基础，致力于火箭、高空物理探测等设备的研发上。直至东风2号中程导弹发射成功，标志着中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。在钱学森、 赵九章等人的带动下，东方红一号卫星研制工作正式搬上了日程。△图源：新华网，乐音装置他们还立了个起点更高的Flag：中国第一颗卫星要在100千克左右。当时苏联第一颗卫星重量83.6千克，美国的第一颗卫星仅8.2千克。卫星越重，对火箭发动机以及各设备的要求也就越高。但最终他们完成了，而且实际重量达到了173千克。直到1968年2月20日，中国空间技术研究院成立，东方红一号的研制才正式搬上了日程——钱学森担任第一任院长，研制队伍超5000人，中央拨款两亿人民币。△钱学森据新华网报道，“东方红一号”卫星总体设计组副组长潘厚任回忆道：两亿人民币在那个时候，真是不容易的。因为除了经费，老一辈航天人几乎一无所有。期间的很多困难都是用“土方法”来解决的。比如像卫星制造中的一道重要工序——铆接，因为当时卫星厂是由科学仪器厂转产，没有干过这事儿，而且也没有铆枪和固定工件的桁架。工人们就靠一把小锤，用自己的身体当桁架，将铆钉一个个敲上去。在这种条件下，他们解决了多项工艺问题，之后就来到了多个环境模拟试验阶段。“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫曾回忆起当时夏天试验的时候，因为卫星厂没有低温试验室，就穿着大棉袄去到海军的冷库里进行试验。△图源：宇宙高歌《东方红》条件是艰苦了些，但是技术却始终在不停迭代。1967年研究院成立前夕，中国摩擦学学科的开拓者与学术带头人党鸿辛，和团队一起解决了一个卫星传输的关键问题。他们选择了一种以铜为基础的导电干膜，成功解决了-100℃至100℃下超短波天线信号传输困难的问题。地球之所以能接收到东方红一号的音乐信号，就少不了党鸿辛团队的功劳。△视频源：宇宙高歌《东方红》信号的问题解决了，但卫星本身还要经受住极端温度变化的考验。放在当时，这还是世界公认的难题。为此，中国科学家们研制出了一套完整的温控系统来平衡卫星内部的温度，但系统正常运转需要耗费大量的电力，而卫星携带的电量很有限。最后，他们想到利用其他仪器在工作时产生的热量，帮助卫星控制温度，其外部材料采用的是按照温控处理的铝合金材料，如此一来解决了耗电大的难题。很快在两三年之后，他们就完成了首颗人造卫星的目标。1970年4月24日，长征一号运载火箭搭载东方红一号卫星成功进入预定轨道，完成为期二十多天的探测任务，至同年5月14日停止发射信号。中国至此成为世界上第五个独立研制和发射卫星的国家。从正式立项到卫星成功发射，中国完成的时间仅不到五年。而且时至今日，东方红仍在太空中飞行，俯瞰这中国航天的发展。同时期的卫星大多已坠入大气层当中去了。这究竟是如何做到的？为何东方红一号仍在轨运行还得从当时整个技术方案说起。当时设计东方红一号卫星，主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层以及大气层密度。因而在轨道设计上是一个近地点在441公里左右，远地点在2368公里左右，与地球赤道平面成68.5度角的近地椭圆轨道。我们知道，卫星在太空绕地球飞行不需要动力，完全靠惯性飞行。理论上，如果没有任何阻力，就没有能量消耗，会永久飞行下去。但实际上，太空并非空无一物，尤其是在地球近地轨道上仍然有痕量的气体存在，越靠近地球气体分子越多，这也是为什么目前空间站每隔一段时间就要主动升轨的原因。上面我们提到，东方红一号运行在近地点441公里，远地点达2368公里的轨道上。作为比较，目前国际空间站运行在420公里高的轨道上。由此可见，即便东方红一号的近地点也比国际空间站的轨道还高。因此，东方红一号在轨道上运行受到的阻力很小。至于另一种更普遍的归宿——进入到大气层（100公里~300公里左右区间）烧毁解体，那也是要等待猴年马月的。据最新数据显示，东方红一号卫星最新近地点高度为428公里，远地点高度为2030公里。也就是说，经过半世纪的运行，东方红一号的近地点仅降低了13公里。但要发射这么高轨道的卫星并不简单，起初“长征一号”的理论基础东风四号导弹，并不具备将卫星发射到400多公里高度的动力。因此，“长征一号”在东风四号基础上进行了大幅优化，包括将火箭升为三级等……最终成功将东方红一号送到指定的轨道。而这次任务的成功，也为我国后续航天技术的发展打下了坚实的基础。半世纪的中国航天路“东方红一号”卫星发射结束，中国航天之旅才刚刚启程。在往后的50年里，最初参与“东方红一号”卫星项目的科学家们，带着摸索出来的航天技术深入更复杂的领域，完成了一个又一个不可能的任务——从载人航天，到探月和深空探测任务，朝着星辰大海一步步前进。提出运载东方红一号卫星上天的“长征一号”运载火箭技术方案、并组织将之研制出来的王希季，在东方红一号任务结束后，再次撑起了我国第一颗“返回式卫星”技术总负责人的重担。1975年，我国第一颗返回式卫星发射并回收成功，成功走出了载人航天的第一步。在这之后，“东方红一号”卫星测控系统技术总负责人陈芳允，与合作者共同提出“双星定位系统”，成为北斗卫星导航系统的重要理论基础；“东方红一号”卫星技术负责人之一戚发轫，受命担任神舟飞船技术总负责人，前后一共进行了四次无人飞船试验，还有无数次地面试验。2000年，2颗北斗导航实验卫星成功发射，中国终于拥有了自主的卫星导航系统。2003年，“神舟五号”搭载杨利伟成功升天，中国第一次真正实现载人航天飞行任务。负责发射“东方红一号”卫星的“发射将军”胡世祥，在当时也担任着中国载人航天工程的副总指挥，见证了我国从发射第一颗卫星、到成功载人航天的历史进程。也是这一年，“东方红一号”技术总负责人孙家栋出任中国探月工程技术总负责人，进一步将我国的航天梦从近地轨道延伸出去。2007年，我国第一颗探月卫星“嫦娥一号”发射升空，成功进入环月轨道并绕月飞行，我国正式开启探月时代。2008年，“神舟七号”发射升空并进入预定轨道，中国航天员第一次实现太空行走，掌握了空间出舱活动技术。2017年，天宫二号与天舟一号完成交会对接，中国空间站建设迈出重要一步；2020年“嫦娥五号”探测器发射升空并成功携带月球样品返回；同年北斗三号全球卫星导航系统正式开通……就在前几天，一段东方红一号与中国空间站“同框”的视频引爆全网。它由北京天文馆研究员、《天文爱好者》杂志主编朱进，和清华大学天体物理专业博士王卓骁共同拍摄，采用的是长焦跟踪和广角短曝光的方式。△左为朱进，右为王卓骁这天刚好是4月24日，东方红一号卫星发射日期，也是朱进生日。每年这个日子里，他都会去看看东方红一号是否过境。而在前2天，朱进恰好也拍到了中国空间站（天宫空间站）与东方红一号同框的照片。照片中，东方红一号与中国空间站的轨迹被共同定格于夜空，这也被网友们称为传奇般的“世纪同框”。当谈及这些年我国太空探索的进展和影响时，朱进感慨：这些年，中国的深空探测、探月还有载人航天有了不少的发展，也影响了一些小孩儿去关注星空，进而可能去关注天文。期待我国航天技术发展得越来越好。
图为中国东方红一号作为中国发射的首颗人造卫星，东方红一号不仅成功在太空中唱响了红歌，同时也让中国步入航天时代，如今距离东方红一号卫星发射已经有51年时间了，这颗卫星当时在完成任务后，也进入失联状态，那么在失联整整51年之后，东方红卫星如今在哪，中国机械臂能够带它回家吗？尽管这颗卫星如今看来已经没有太大科研价值，但作为中国发射的首颗卫星，其纪念意义无疑十分重大，所以务必要找到这颗卫星。图为中国天和号太空站核心舱尽管东方红1号卫星在1970年5月14日耗尽了自己的能量，不能再继续对地面发射属于自己的信号， 但这并不意味着东方红1号卫星就真的没有了，现在这枚卫星依旧在太空中，在自己近地点441千米，远地点2368千米，倾角68.44的椭圆轨道上运行，因此，如果中国针对这枚卫星展开预案，专门为这颗卫星的回收计划发射一枚火箭，使用返回式卫星将其回收，是能让东方红1号卫星回家的。图为中国太空战机械臂尽管回收这枚卫星能够大大增长中国航天人员的志气，但为这一枚在太空上漂流了51年的卫星单独发射一枚火箭以及一枚返回式卫星，显然是一种不合时宜的浪费，所以，人们才打算借助天和号核心舱上面的机械臂来回收东方红1号卫星，尽管从理论上来讲，这并不是不能做到，但这真的是天和号核心舱能够做得到的事情吗？尽管对于中国空间站的机械臂来说，抓取这么一枚自身重量仅有173千克的卫星来说，并不是什么难事，而且，东方红1号卫星的尺寸并未超过天和号空间站的舱门半径，这使得使用天和号核心舱对东方红1号卫星，以及现有的神舟号飞船返回舱对这枚卫星进行收容，让其可以平安返回地面的计划，在理论上可以被实行。图为展示当中的中国太空站机械臂但，有可能性，并不代表这个计划就能被顺利地实行：之前就说到了东方红1号的飞行轨迹到底是怎么样的，这与飞行轨道稳定在400公里高度的天和号核心舱相差的距离是非常遥远的，尽管天和号核心舱有着自己的动力系统，以及这一核心舱使用的电力推进器在运行的过程中非常节省燃料，但想要让天和号核心舱持续变轨，接近东方红一号飞行轨迹所需要付出的代价同样是非常惊人的。哪怕中国的天和号太空站核心舱捕获东方红1号卫星以后，应该如何收容和将其送回地球，才是航天员们要面对的最大难题，要知道，天舟系列货运飞船是不具备返回大气层环境的能力的，只有类似于神舟系列，又或者是中国最新的新式载人飞船才具备将东方红1号重新送回地表的能力，使用类似于天舟系列这样的货运飞船强行将东方红1号卫星送回地球的结果，必然就是将其焚毁在大气层当中——这显然不是东方红1号捕获和送返计划的主要目的，但是，如果为将被天和号捕获的东方红1号送回地球而专门发射一艘带有返回舱的宇宙飞船，那浪费的程度，与单独发射飞船捕获并且送返东方红1号卫星没有太大的差别，所以，即便现在的天和号的确在理论上具备捕获和回收东方红1号卫星的能力，也只能任由东方红1号继续在宇宙当中漂流。发布于 2021-09-12 22:07
过去的2020年是中国航天事业取得丰硕成果的一年：尽管这一年刚开始时我国的各项活动在一定程度上受到了新冠肺炎疫情的影响，然而在全国人民的共同努力下我们取得抗疫斗争的阶段性胜利。在这一年里中国航天再次开启“超级模式”：成功实施了以嫦娥五号首次地外天体采样返回、北斗三号卫星导航系统部署完成并面向全球提供服务、天问一号探测器奔向火星为代表的航天任务.......一系列航天重大事件有力推动了航天强国建设，与此同时也引起了全世界的广泛关注。半个世纪前“东方红一号”卫星发射升空揭开了中国人探索宇宙奥秘的序幕，半个世纪后嫦娥五号完成了首次地外天体采样。中国航天史上的里程碑“东方红一号”成功发射背后有哪些故事？如今“东方红一号”又在何处？现在就让我们带着这些问题回顾中国第一颗人造地球卫星的前世今生。1957年10月4日苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星 ，随后美国、法国、日本相继发射了自己的人造卫星。1958年5月17日毛泽东主席在中国共产党第八次全国代表大会第二次会议上提出“苏联人造卫星上天，我们也要搞人造卫星，要搞就搞得大一点”。1960年2月19日中国第一枚自制的液体燃料探空火箭T-7M在上海发射升空，但这枚火箭只飞行了8公里。短短的8公里当然没法和我们今天的火箭相比，然而这短短的8公里在中国航天史上的开创性意义是不容低估的。当时毛主席对此评价道：“了不起，八公里也了不起，我们就要这样，八公里、二十公里、二百公里地搞上去”。1964年中国相继成功发射了第一枚弹道式导弹、爆炸了第一颗原子弹。这一系列进展为发展人造卫星奠定了基础，卫星计划开始被重新提上议事日程 。1965年1月8日钱学森建议中国暂停研制的人造地球卫星应该重新上马并列入国家任务。钱学森的提议得到了聂荣臻副总理的赞同。同年5月周恩来总理指示中国科学院拿出第1颗人造卫星的具体方案。负责卫星总体组的钱骥带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案。1965年7月周恩来总理主持的中央专委会议批准了中国科学院《关于发展中国人造卫星工作规划方案建议》。1965年底科学院开始讨论卫星研制和测控问题，最终决定在测控方面不走美、苏等国的路子，而是采取光学、雷达、无线电多普勒测量多管齐下。1966年负责卫星跟踪测量任务的701工程处正式成立。701工程处集中了天文、电子和光学三方的人才。由于我国经度跨度远不如苏联广阔，所以测控站选址难度相对较大。当时经测算认为卫星第二圈会在新疆上空，运行十多圈后会转回到东部沿海。因此当时先后在喀什、东北和胶东等地设立了8个站和1个测控中心。在卫星设计方面钱骥带队很快搞出了初步的三图一表：卫星主要技术参数和分析图构成表、卫星运行星下轨迹图以及卫星外形图。在1965年8月周总理亲自主持的有关卫星的中央专委会议上确定卫星项目代号为651。10月20日至11月第一颗人造卫星总体方案论证会在北京召开。会议确定卫星的任务是发展我国对地观测、通信广播、气象等领域的经验。卫星发射时间被定在1970年，同时会议还提出了四点要求：上的去、抓得住、听得见、看得见。这次会议上最大的争议是首颗卫星的重量：苏联第一颗卫星为83.6公斤，每个第一颗卫星只有7公斤。我们提出的目标是100公斤左右，但在卫星技术专家和火箭技术专家的共同努力下使“东方红一号”的实际重量达到了173公斤。“东方红一号”这个名字以及播放乐曲的确定主要是参考了苏联卫星采用间断信号的经验。当时总体组组长何正华提出：“苏联卫星采用的是间断信号，我们应当超越苏联，所以我们要发射连续信号，而且所发射的信号必须突出中国特色。建议采用中央人民广播电台对外呼号‘东方红’乐曲”。1966年5月国防科委、科学院、七机部联合商定后报请中共中央将中国第一颗人造地球卫星定名为“东方红一号”。1967年初中国第一颗人造地球卫星对外播放的乐曲被确定为《东方红》。1970年4月24日21时35分“长征一号”运载火箭搭载着“东方红一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。21时50分国家广播事业局报告：收到《东方红》乐曲，声音清晰洪亮。东方红一号发射成功开创了中国航天史的新纪元：中国就此成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。由于电池寿命有限，所以“东方红一号”的设计寿命只有20天，但实际上“东方红一号”一共工作了28天。1970年5月14日东方红一号卫星停止发射信号；但卫星的轨道寿命并没结束，事实上“东方红一号”至今仍在太空运行。时至今日在天气晴好的日子里天文爱好者还可以拍摄到这颗卫星经过祖国上空的照片，而且有专家估计“东方红一号”照目前的趋势应当还能在太空中运行上百年的时间。为什么已停止工作的“东方红一号”没坠毁呢？要知道苏联第一颗人造地球卫星只在太空运行了92天就坠毁了。其他国家的人造地球卫星也大多都是半斤八两。2016年我国发射升空的天宫二号空间实验室也在2019年的7月受控坠入了大气层。在与大气层的摩擦中天宫二号大部分的结构被烧毁，只剩下少量残骸坠入到南太平洋的预定海域。按说经过近半个世纪的发展后天宫二号的技术优势远远超过了东方红一号，那么究竟是什么原因让已失去动力的东方红一号依旧在太空中飞行呢？我国为什么要让天宫二号坠入大气层中呢？主要是因为当时的天宫二号发射后变轨进入到了高度约380千米的运行轨道，后来降到了200多千米。地球的大气密度一般是随着高度的降低呈指数递增的：如果飞得越低，那么大气对卫星的影响就越大。如果航天器的轨道高度低于300千米，那么就只有坠入大气层这一个结局。与其让其随机坠落，那么不如让它坠落到无人区，从而确保人民群众的生命财产安全。东方红一号的体型相当于一个直径一米的71面球体，重量达到了173公斤。我们一次性就发射了这么个大家伙上天，还利用火箭的高推力将卫星发射到了较高的轨道，因而所受到的地球引力就比其他卫星要小。东方红一号发射升空时近地点的高度是439千米，远地点的高度是2384千米。由于最低高度已超过了400千米，所以受到的大气影响几近全无。截至到2017年东方红一号的近地点高度变成了429千米，远地点高度变成了2036公里。照东方红一号目前的运行趋势可能会在地球的引力下和地球越靠越近，那么最后会像天宫二号一样坠入大气层中销毁，不过也有可能因为速度太快而渐渐远离地球，从而进入到宇宙空间。当然围绕地球运行的航天器大多数最后都是坠入地球大气层中销毁，这也可能是东方红一号的最终结局。东方红一号采用了银锌电池，而不是其他卫星的太阳能电池板。银锌电池虽然电能储量有限，但没太阳能电池板那样硕大的面积，也就不会让卫星受到太大的迎风力，而较大的迎风力恰恰是导致卫星更快坠落的原因之一。太阳能板加低轨道是导致卫星坠毁的两个主要原因。“东方红一号”躲过了这两个地方：不仅发射的轨道高，而且还采用了银锌电池。“东方红一号的”在外形上是个球体，从而最大程度减少了所受到的阻力。当时科研人员设计东方红一号的电池在20天后就会耗尽能源，但它足足工作了28天就跟这颗卫星的球形结构有关。如今其他国家发射的第一颗卫星早已坠毁，只有中国的“东方红一号”依然在太空翱翔。我们现在的确拥有回收东方红一号的技术当然是没问题的，不过让这颗承载着中国航天最初使命的卫星在太空中继续飞行不是更有意义吗？

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