关于卫星及其轨道的五个惊人事实

从炮弹到“僵尸”,卫星比我们看到的要多得多

两颗环绕地球的人造卫星
两颗人造地球卫星环绕地球,蓝色背景. 环绕地球的卫星矢量图. 人造卫星在太空卡通风格平面设计的网页横幅.
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为了庆祝 全球天文学月,我们发布了一些关于卫星方面的文章. 你要多少钱? 真的 了解卫星和它们称之为家的轨道? 这里有五个关于卫星的有趣事实,可能会让你大吃一惊.

1:艾萨克·牛顿首先证明了轨道的存在,比人类能够将物体送入轨道早了几个世纪.

牛顿在1687年首次提出, 物理学第一定律指出,运动中的物体除非受到另一种力的作用,否则将保持运动状态. 用于轨道上的卫星, 这使得生命在动量(使卫星保持运动)和重力(使其下降)之间保持平衡。. 牛顿使用了 关于炮弹的思想实验 描述他的第一定律如何应用于轨道.

一颗带有少量火药的炮弹在重力起作用并将其带回地面之前会飞行一小段距离. 使用太多火药,你的球就会飞向太空. 但只要使用适量的火药,你就能克服重力,把炮弹送入轨道. 安全提示:不要试图在家里证明牛顿第一定律.

轨道平面

卫星轨道有三种常见的类型.

这些距离从地球表面上方300英里到22英里不等,236英里高, 卫星运营商依靠不同的轨道来承载不同目的的有效载荷. In 近地轨道在美国,卫星通常比高轨道上的大型卫星更小,也不那么复杂. 把卫星送到这个轨道只需要500-1,500公里(300-900英里)比到达更高的轨道要容易, 而且通常一次火箭发射会携带多个leo.

接下来,我们来看看 中地球轨道通常在5000 - 12000公里(3100 - 7500英里)的范围内. 这个高度足以让一个由7到10颗卫星组成的星座覆盖全球大部分地区.

最后, 地球静止轨道 精确的高度是35786千米(22236英里),正上方的赤道. 这个高度允许卫星覆盖地球的大部分地区, 只需三个就可以覆盖全球大部分地区(就像我们的ViaSat-3星座计划做的那样)。. 地球同步轨道卫星的另一个优点是, 因为它们的公转速度与地球的公转速度完全相同, 它们在天空中看起来是静止的. 这使得它们可以用相对简单的天线覆盖地面上的固定位置.

3:上层轨道上的新卫星需要呆在非常特定的“槽”上,以避免与其他卫星发生冲突.

因为地球同步轨道卫星必须在赤道上空的特定高度, 可用轨道位置的数量多少是有限的. 所有新的地球同步轨道卫星都有精确的轨道“槽位”,由卫星运营商的国家航天局分配,并由国际电信联盟(ITU)管理。. 这个过程需要数年时间,而且涉及很多文书工作, 但这对于维持地球同步轨道附近的和平是必要的.

4 .卫星有轻微的“摆动”,需要定期飞回轨道上分配给它们的位置.

将地球同步卫星保持在正确轨道上的过程称为“空间站保持”.“任其自生自灭, 地球同步卫星将以8字形向南北漂移, 失去了与地面天线的对准,使它变得无用. 地球同步轨道卫星配备了推力器,使操作员能够定期纠正这种漂移. 依靠卫星和地面网络之间不断流动的信息流, 卫星操作人员启动这些引擎,小心翼翼地将卫星推回到卫星槽的中心.

当卫星到达其任务的终点时,它们以不同的方式结束其使用寿命.

卫星的寿命差别很大,从几年到几十年不等. 但由于没有要求或激励措施要求卫星运营商在卫星运行结束后回收它们, 大多数退役的卫星只是留在轨道上. 通常, 一颗被遗弃在较低轨道上的卫星将失去与重力的斗争,并在几年内在大气层中烧毁.

对于一颗地球同步轨道卫星来说, 操作人员使用最后的推进器燃料将其推高几百公里,进入所谓的“墓地轨道”.“这使它远离其他卫星,它可能会在那里停留数百万年。!

但有时,被认为要被冲走的卫星会给它们的运营商留下一点惊喜. 众所周知,所谓的“僵尸卫星”在被宣布“死亡”几十年后,会自发地重新开始发射信号.这一现象首次引起人们的注意是在2013年,当时英国业余射电天文学家菲尔·威廉姆斯 收到LES-1的信号这是美国空军1965年发射的一颗通信卫星,1967年被认为丢失了. 最近,加拿大人斯科特·蒂利 与实验卫星LES-5取得联系 将于2020年进入地球静止轨道.

在墓地里寻找僵尸肯定会让很多业余天文学家夜不能寐!