中高軌道衛(wèi)星只靠慣性,為何會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)離地球?

上次的推文中,談到報(bào)廢后最終會(huì)墜落地面的基本是軌道高度在500公里之內(nèi)的各種航天器,包括低軌道衛(wèi)星。這主要是因?yàn)楦邔哟髿獾哪Σ翜p速阻力造成。而軌道近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)都比較高的中高軌道的衛(wèi)星,其實(shí)絕大部分是永久性的不會(huì)墜落地面和海面,除非故意的將其捕獲或者用反衛(wèi)星武器擊碎。這些報(bào)廢航天器已經(jīng)失效的整體或者比較大的結(jié)構(gòu)碎片,基本都要無(wú)休止的圍繞地球繼續(xù)旋轉(zhuǎn),甚至軌道會(huì)逐步的遠(yuǎn)離地球。上次提到了這種奇特的現(xiàn)象,卻沒有解釋原因。有人問起這個(gè)問題。瀚海狼山(匈奴狼山)就在這里再深入的解釋一下。航天器為何都有軌道,而且必須按照軌道運(yùn)行?這其中的原因其實(shí)非常的深邃。甚至?xí)砍兜接钪婵臻g的本源是什么這樣的復(fù)雜問題。這里就不把問題繼續(xù)復(fù)雜化,還是單純按照牛頓力學(xué)來(lái)講。
牛頓創(chuàng)造性的推演出經(jīng)典的三大定律,據(jù)說(shuō)是因?yàn)樵谔O果樹下,突然有一個(gè)蘋果墜落下來(lái)砸到了他才開始思考的。牛頓早已成了古人,但是據(jù)說(shuō)當(dāng)年砸他的那棵蘋果樹還活得好好的,這是題外話了。蘋果掉下來(lái)不奇怪,牛頓奇怪的是為何月球也在天上,也受到地球的引力,為何不會(huì)和蘋果一樣掉下來(lái)。并且聯(lián)想到如果這個(gè)蘋果掛的和月球一樣高,會(huì)不會(huì)還會(huì)掉下來(lái)砸到自己頭上。牛頓時(shí)代的天文學(xué)早就認(rèn)可了太陽(yáng)、地球、月球,以及各大行星的關(guān)系。其實(shí)今天講大多數(shù)中高軌道的衛(wèi)星為何越來(lái)越遠(yuǎn)離地球,也和當(dāng)年砸牛頓的那個(gè)蘋果一樣。只不過(guò)把蘋果換成各種中高軌道衛(wèi)星罷了?,F(xiàn)在所有的,包括還在應(yīng)用的在崗衛(wèi)星和各種繼續(xù)圍繞地球旋轉(zhuǎn)的報(bào)廢衛(wèi)星,總數(shù)大約還有3000顆以上。如果再計(jì)算各種運(yùn)載火箭的上面級(jí),

這些上面級(jí)在完成發(fā)射航天器的任務(wù)后,其實(shí)相當(dāng)一部分也進(jìn)入了中高軌道,同樣不會(huì)落回地球,也在近似的軌道上常年的旋轉(zhuǎn)。因此各種比較完整的圍繞地球旋轉(zhuǎn)的較大型物體,總數(shù)可能超過(guò)5000個(gè)。至于那些比較小的碎片,之能算太空垃圾,不再計(jì)數(shù)。其實(shí)它們?cè)谥懈哕壍酪彩窃狡竭h(yuǎn)。所有的這些大大小小的物體,基本都在靠慣性飛行。那么按照牛頓定律,僅僅靠慣性運(yùn)動(dòng)的物體,應(yīng)該是不會(huì)加速也不會(huì)減速。那么他們?cè)趺淳推毡楦舆h(yuǎn)離地球了呢?這些物體都是人造的,因此他們?cè)径妓闶侨嗽煨l(wèi)星。不過(guò)地球有一個(gè)最大的天然衛(wèi)星,這就是月球。月球有一大特點(diǎn),就是他和本行星的體積和質(zhì)量的比例,是太陽(yáng)系中最大的。月球的質(zhì)量是地球的81分之1。其他的8大行星,凡是有衛(wèi)星的比例都沒這么大。這一點(diǎn)尤其重要。比如金星沒有天然衛(wèi)星,因此金星就沒有地殼運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致死氣沉沉。而火星2顆天然衛(wèi)星都太小,對(duì)火星就沒有保護(hù)作用。而月球既是地球的保護(hù)盾也是流星錘。

同時(shí)月球的巨大引力,會(huì)引發(fā)地殼運(yùn)動(dòng)變化和產(chǎn)生潮汐。而潮汐導(dǎo)致地表摩擦,自轉(zhuǎn)減速。由于角動(dòng)量必須平衡,導(dǎo)致月球每年以3.8厘米的速度遠(yuǎn)離地球。其實(shí)月球誕生時(shí),被認(rèn)為距離地表只有5萬(wàn)多公里。大部分中高軌道衛(wèi)星距離地球越來(lái)越遠(yuǎn),月球的引力彈弓是最主要的原因。如果這些衛(wèi)星幾百萬(wàn)年之后,有個(gè)別的被吸引到了遠(yuǎn)地點(diǎn)36萬(wàn)公里的地月引力平衡點(diǎn)附近,甚至?xí)苯颖辉虑蛭^(guò)去,永遠(yuǎn)脫離地球的引力。這就像當(dāng)年牛頓考慮,如果那個(gè)砸中他的蘋果高度和月球一樣,會(huì)是怎樣的結(jié)果。大部分衛(wèi)星,包括極軌衛(wèi)星,都與月球圍繞地球旋轉(zhuǎn)的大方向一致,基本沒有逆向旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星,因此月球引力可以自然地給中高軌道的衛(wèi)星施加影響,讓其緩慢遠(yuǎn)離地球,這種動(dòng)作幅度雖然微弱,但是日積月累就比較明顯了。