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科普向:太空中的精灵——卫星变轨技术

更新日期:2019/2/25来源:上海航宇科普中心

还记得中国第一颗飞向月球的精灵——嫦娥1号吗?,独自“飞翔”38万公里,经过七次变轨,终于进入月球轨道!现在想来,是不是还在心情澎湃!那么小伙伴们有没有好奇过,什么是变轨技术?

卫星轨道的概念
一般来说,卫星都是沿着固定的路线绕地球旋转,这个路线就是它的轨道。卫星距离地球距离越近,轨道越低,飞行速度就越快;距地球越远,轨道越高,飞行速度就越慢。
 
地球同步卫星
因此卫星的用途不同,轨道就不同。比如通讯卫星,为了覆盖固定区域内的信号,基本都选择地球同步轨道。而侦查卫星,为了扫描尽可能多的区域,一般都选择近地轨道。
变轨技术
变轨技术,顾名思义,就是改变卫星的运行轨道,从一个条线到另一条路线。这个过程,可以通过卫星自身携带的燃料,也可以借助其它飞行器,甚至是月球的引力来实现。

卫星发动机
而且,变轨可以是双向的。既可以从近地轨道机动到远地轨道,也可以从远地轨道机动到近地轨道。这主要取决于卫星上的发动机是在推进,还是在制动。
 
嫦娥1号登月轨道
那么,变轨技术重要吗?非常重要!
一、维持轨道平稳
由于地球引力的影响,太空中的卫星其实一直在向地球缓缓坠落的。比如国际空间站,平均每天高度下降100多米!虽然比起卫星普遍百万米级的高度,100米看似微不足道,但日积月累,会对卫星的运行产生很大的困扰。如运行周期变短、定位精度变差,也有可能“入侵”到其它卫星的轨道,发生严重的碰撞事故。
二、躲避太空垃圾
这种情况虽然较少,但也卫星安全运行的最大风险之一。目前可追踪到(直径大于10cm)的太空垃圾有2万多个,而总数可能高达1亿颗。这些太空垃圾在太空高速飞行,一旦和卫星撞击将是毁灭性的。
三、应对反太空武器
现代战争,既是立体化战争,也是信息化战争。一旦开战,军事侦察卫星、导航卫星、通讯卫星就是导弹和火炮的眼睛。眼睛抓瞎,战斗力就会大打折扣。所以,各国航空大国都在大力发展反太空武器,如反卫星导弹,反卫星激光器等。

由于传统卫星轨道的可预测性,容易被跟踪和摧毁。卫星变轨技术就是应对反卫星武器的一种手段,提高卫星的生存率。嫦娥1号多次变轨,也代表着我国应对反卫星武器方面,也取得了长足的进展,此处还应该有掌声!