我国东方红一号卫星，已发射升空50多年，为什么没有坠入大气层？ 1970年4月24日

1970年4月24日，在美苏争霸进入白热化的大背景下，我国成功研制并顺利发射了第一颗卫星“东方红”一号，我国也因此成为继前苏联、美国、法国、日本之后，第五个能够独立自主进行研发和发射卫星的国家。 “东方红”卫星发射之后，运行了28天的时间，就因为能量的问题“退役”了，但50多年过去了，这颗卫星仍然在轨道上飞行，并没有坠入大气层，这是什么原因呢？

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“东方红”一号的基本情况
从外形上看， “东方红”一号是一个直径为1米左右的72面体，总重量约为173公斤，这个重量，在当时可以说是卫星界的巨无霸了，因为其他四个能够发射卫星的国家，所发射的第一颗卫星质量总和，也没有赶上我国的“东方红”一号。

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“东方红”一号进行姿态调整的主要方式是自旋，每隔0.5秒就会自转一周。该卫星上携带的红外地平仪和太阳角计，为监测卫星本身的运行状态、进行姿态调整和稳定卫星等方面发挥了重要作用。另外， “东方红”一号在信号传输、温度控制等方面，在当时也达到了世界领先水平。

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由于当时太阳能板在天文探测领域应用，再加上我国对“东方红”一号的定位是一颗试验性的通讯卫星，所以设计的该卫星工作寿命仅有20天，后来实际在轨运行28天。在发射28天之后，由于电池能量耗尽，该卫星停止了向地面传送“东方红”乐曲。
物体围绕地球公转的基本条件
不论是地球的通讯卫星，还是空间站，这些人造天体，只要是处在地球的轨道上公转或者相对于地球静止，都不可避免地出现轨道衰减问题，而产生轨道衰减的原因，其核心问题就是受到大气层的阻力等因素，致使航天器运行速度逐渐变慢，轨道高度也慢慢下降。

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【我国东方红一号卫星，已发射升空50多年，为什么没有坠入大气层？】如果没有人为干预，那么航天器最终都会坠入大气层，基本上在坠落过程中会“燃烧殆尽” 。这就是为什么国际空间站、我国天宫空间站、其它长期运行的一些卫星，每隔一段时间，都需要启动姿态调整发动机，或增加自己的运行速度，或者微调整自己的运行方向，从而达到维持运行轨道高度的目的。

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如何从深层次上来理解这个问题，我们自然会想到“牛顿大炮” 。在地面上架起一门大炮，如果忽略空气阻力，当炮弹的运行速度突破一定限度以后，那么就会沿着地球表面进行环绕运动，而不会掉下来，这个限度实质上就是地球的第一宇宙速度。

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通过万有引力公式和物体作圆周运动的向心力公式，我们可以得出一个物体沿着天体能够进行圆周运动时，所需要的最低环绕速度为V＝√（GM/R），其中：G为万有引力常数、M为天体质量、R为物体与天体质心的距离。从这个公式，我们可以看出，物体距离天体越远，那么所需要的最低环绕速度就越小。

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从理论上说，一个物体在地球表面，能够围绕地球环绕运行的最小速度为7.9公里/秒，而实际情况，在近地面的空间内，物体运行不可避免地会受到大气层的阻力，高度越低，那么大气密度就越大，空气阻力也越大，因此这个最低环绕速度就会越高于7.9公里/秒这个数值。
“东方红”一号没有坠落的原因
首先，从“东方红”一号的轨道高度来看，由于该卫星围绕地球运行是一个椭圆形轨道，存在着近地点和远地点，其中远地点高度为2384公里，近地点为439公里（1970年时的数据）。
大家知道，在地球引力的作用下，越靠近地面的空气密度就越大，越往上，空气就越稀薄，比如在空中10公里的区域，空气密度只有地面的三分之一；到达100公里这个“卡门线”（国际航空联合会确定的大气层与太空的界线），密度只有地面的千万分之四左右；而到达400公里高的区域，这是很多地球同步卫星所在的高度，空气密度已经下降到地面的百亿分之一。 “东方红”一号即使在近地点，也要高于400公里，所以受到空气阻力的影响已经微乎其微了。