在太空中的卫星真的不会掉下来么？

很多人会认为卫星一直会留在地球上空，不会掉下来。其实这种观念是有问题的，事实上，卫星只要不去维护，迟早会掉下来。甚至有时候使用寿命差不多到了，也会选择某些销毁的方案，比较常见的就是让它在大气层中销毁，掉到无人区。

我们国家的天宫一号就在2016年3月16号左右开始逐渐停止工作，在2018年4月2号，载入大气层，绝大部分的元器件都在载入大气层的过程中逐渐销毁。只有一部分残余物最终掉落到南太平洋当中。

那卫星为什么可以一直保持在一定的高度绕地球运行，又为什么会掉入呢？我们可以从牛顿的思想实验说起。

牛顿大炮

假设你有一套“理想的大炮和炮弹”，那这个时候，你站在地球表面上，拿出一颗炮弹，然后撒手，你就会发现，炮弹就开始自由落体掉在地球上。这是东西都会有地面上掉落的现象其实我们日常最常见的现象了。

那现在我们用上大炮来打炮弹，我们设置让炮弹的速度打出去并不是很快，那会如何呢？

其实这和我们平时朝前扔东西是一摸一样的，就是会有一条抛物线。之所以会这样也很好理解，因为炮弹有一个水平的速度，在扔出去后，竖直方向还会受到重力的作用，所以会沿着水平运动，同时还要下落，这也就是一条抛物线。

那我们现在再极端一点，把炮弹打到一定的速度，这个速度达到7.9km/s。那会如何？

这个时候，这颗炮弹就会成为贴地面飞行的卫星。那为什么会这样呢？

我们还拿抛物线来说事，我们上文说到当炮弹有个水平的速度飞出去时，还是要受到重力作用，于是才会有抛物线。但是，其实我们做了一个基本假设：地面时平坦的。

你想一想，如果地面时向下弯曲的会咋样呢？

我们可以把地面想象成也会运动的，不过只有一个下落的运动，如果炮弹飞出去之后，下落的距离和地面下落的距离一致的，那么炮弹就永远不会掉在地面上。而我们的地球本质上时一个曲面，而且也确实是下落的曲面，所以当初速度达到7.9km/s时，地面下落的速度就恰好等于炮弹竖直方向下落的速度，于是，炮弹就可以贴着地球表面转了。

以上这些思考并不是我的独创的，它来自于牛顿的著作《自然哲学的数学原理》，当初牛顿在思考万有引力时就做了这样类似的思想实验。

从这个角度，我们就好理解为什么卫星可以绕着地球飞而不掉落到地面了。但这里还是存在一个前提假设。

卫星

这个假设就是卫星所在的轨道是真空的，不会受到任何的阻力。但是事实并非如此，按照目前最新的观测结果，距离达到38万公里，也就是在月球轨道附近，还有极其稀薄地球大气。我们来感受一下这得有多远。

而相比于地月距离，卫星距离地球表面算是很近的了，大概都是维持在几百公里的数量级。

因此，卫星轨道上虽然大气已经比较稀薄了，但还是存在一些气体的。它就成为了卫星在绕地球飞行时的阻力，会使得卫星的速度变慢。

因此，卫星如果不定期的进行维护，一旦速度低于绕地飞行的最低速度，那它就很有可能会掉落到地球表面。

不过，很多卫星在大气层当中，由于与大气层发生剧烈的摩擦，很多元器件都会在与大气层摩擦过程中消耗殆尽，只有极少部分会掉到地球表面。一般来说，发射卫星的控制中心都会提前做好相关的计算，确保这些碎渣掉落到无人区内。（当然，目前来看控制的效果并不好，还是经常会发生卫星会掉落在一些居民区的事件。）

最后，我们来总结一下，卫星之所以可以保持在一定的高度是因为卫星具备了一定的初速度。但是由于卫星轨道上存在稀薄的大气，因此，这些大气会对卫星起到减速最终，如果卫星不定期进行维护，也会掉落下落。但是大多都会在大气层中消耗大部分的零部件，只有一部分碎渣会掉到地球表面的无人区。