中高轨道卫星只靠惯性,为何会越来越远离地球?

中高轨道卫星只靠惯性,为何会越来越远离地球?


上次的推文中,谈到报废后最终会坠落地面的基本是轨道高度在500公里之内的各种航天器,包括低轨道卫星。这主要是因为高层大气的摩擦减速阻力造成。而轨道近地点和远地点都比较高的中高轨道的卫星,其实绝大部分是永久性的不会坠落地面和海面,除非故意的将其捕获或者用反卫星武器击碎。这些报废航天器已经失效的整体或者比较大的结构碎片,基本都要无休止的围绕地球继续旋转,甚至轨道会逐步的远离地球。上次提到了这种奇特的现象,却没有解释原因。有人问起这个问题。瀚海狼山(匈奴狼山)就在这里再深入的解释一下。航天器为何都有轨道,而且必须按照轨道运行?这其中的原因其实非常的深邃。甚至会牵扯到宇宙空间的本源是什么这样的复杂问题。这里就不把问题继续复杂化,还是单纯按照牛顿力学来讲。

牛顿创造性的推演出经典的三大定律,据说是因为在苹果树下,突然有一个苹果坠落下来砸到了他才开始思考的。牛顿早已成了古人,但是据说当年砸他的那棵苹果树还活得好好的,这是题外话了。苹果掉下来不奇怪,牛顿奇怪的是为何月球也在天上,也受到地球的引力,为何不会和苹果一样掉下来。并且联想到如果这个苹果挂的和月球一样高,会不会还会掉下来砸到自己头上。牛顿时代的天文学早就认可了太阳、地球、月球,以及各大行星的关系。其实今天讲大多数中高轨道的卫星为何越来越远离地球,也和当年砸牛顿的那个苹果一样。只不过把苹果换成各种中高轨道卫星罢了。现在所有的,包括还在应用的在岗卫星和各种继续围绕地球旋转的报废卫星,总数大约还有3000颗以上。如果再计算各种运载火箭的上面级,


这些上面级在完成发射航天器的任务后,其实相当一部分也进入了中高轨道,同样不会落回地球,也在近似的轨道上常年的旋转。因此各种比较完整的围绕地球旋转的较大型物体,总数可能超过5000个。至于那些比较小的碎片,之能算太空垃圾,不再计数。其实它们在中高轨道也是越漂越远。所有的这些大大小小的物体,基本都在靠惯性飞行。那么按照牛顿定律,仅仅靠惯性运动的物体,应该是不会加速也不会减速。那么他们怎么就普遍更加远离地球了呢?这些物体都是人造的,因此他们原本都算是人造卫星。不过地球有一个最大的天然卫星,这就是月球。月球有一大特点,就是他和本行星的体积和质量的比例,是太阳系中最大的。月球的质量是地球的81分之1。其他的8大行星,凡是有卫星的比例都没这么大。这一点尤其重要。比如金星没有天然卫星,因此金星就没有地壳运动,导致死气沉沉。而火星2颗天然卫星都太小,对火星就没有保护作用。而月球既是地球的保护盾也是流星锤。


同时月球的巨大引力,会引发地壳运动变化和产生潮汐。而潮汐导致地表摩擦,自转减速。由于角动量必须平衡,导致月球每年以3.8厘米的速度远离地球。其实月球诞生时,被认为距离地表只有5万多公里。大部分中高轨道卫星距离地球越来越远,月球的引力弹弓是最主要的原因。如果这些卫星几百万年之后,有个别的被吸引到了远地点36万公里的地月引力平衡点附近,甚至会直接被月球吸引过去,永远脱离地球的引力。这就像当年牛顿考虑,如果那个砸中他的苹果高度和月球一样,会是怎样的结果。大部分卫星,包括极轨卫星,都与月球围绕地球旋转的大方向一致,基本没有逆向旋转的卫星,因此月球引力可以自然地给中高轨道的卫星施加影响,让其缓慢远离地球,这种动作幅度虽然微弱,但是日积月累就比较明显了。