东方红一号的设计寿命，只有20天，为什么56年过去了，还没坠毁？

1970年4月24日晚上，一枚火箭从酒泉腾空而起。

13分钟后，一颗173公斤的金属球进入了轨道，开始播放《东方红》。

那一刻没人想到，这颗设计寿命只有20天。

可，56年后还在天上飞。

卫星寿命，到底多长？

先纠正一个很多人搞混的概念。

卫星的“寿命”，其实分两种。

一种，叫工作寿命。

就是卫星能正常开机、向地面传数据的时间。

取决于电池还有没有电，就跟手机没充电能撑多久是一个道理。

另一种，叫轨道寿命。

就是，它能待在轨道上不掉下来的时间。

这跟有没有电没关系，而是跟会不会，被大气层的阻力慢慢拖下来才有关系。

东方红一号的20天，是工作寿命，就是它能“上班”的时间。

实际上它超常发挥，工作了整整28天。

1970年5月14日，电池耗尽。

从那以后，它就停止向地面发信号了。

但停止工作，不等于停止飞行。

没有电了，它还在轨道上转。

只不过变成了一个安安静静、什么信号都不发的金属球，就这么一圈一圈绕着地球飞。

这一飞，就是56年，还在继续。

飞得够高，就能“长生不老”

为什么没掉落？

这个问题，用物理就能很好的解释。

卫星，之所以能一直绕着地球转而不掉落，是因为它飞得够快。

产生的离心力，刚好抵消了地球引力，两个力平衡了，它就一直转下去。

什么会破坏这个平衡？

空气阻力。

空气阻力，会让卫星速度慢下来，速度慢了。

离心力就不够抵消引力了，卫星就开始掉。

越掉越低，越低空气越稠，阻力越大，速度下降越快。

最后，一头扎进大气层，烧成灰。

所以，卫星掉不掉，核心问题就一个：

它飞的那个高度，空气多不多。

你可能，以为几百公里以上就是真空了，什么都没有。

其实不是，几百公里的高度，还是有极其稀薄的大气的。

只不过，稀薄到你感觉不到。

但对卫星来说，时间长了照样有影响。

举个例子，国际空间站飞的高度大概是400公里左右，空气稀薄但还是有一点阻力。

每天下降大约100米，每年要烧掉7.5吨燃料来维持高度。

不然，时间长了就掉下来了。

东方红一号飞在哪儿？

近地点439公里，远地点2384公里，轨道倾角68.5度，绕地球一圈114分钟。

近地点，就是离地球最近的那个点，439公里。

比国际空间站，还高出一大截。

远地点，就是离地球最远的那个点，2384公里。

那个高度的大气，已经稀薄到，几乎可以忽略不计了。

这就是它长寿的秘诀，飞的地方太高了，阻力小到可以忽略不计。

速度几乎没有损失，就这么一直转下去。

监测数据显示，56年来，它的近地点高度下降了约10-19公里。

至今，仍以每天约13圈的速度，绕着地球飞。

这个缓慢的衰减速度，让它再飞数十年都不是问题。

1968年的“优雅设计”，领先世界

但，这里有个问题。

当时，为什么要把轨道设计得那么高？

这，还真不是因为有先见之明。

是，被逼出来的。

最初的设计方案，是让东方红一号进入一个300多公里高的圆形轨道。

飞得低一些，技术上更好操作。

问题来了，长征一号火箭没有变轨能力。

没办法，在进入低轨道之后，再点火调整。

就是说：

火箭把卫星扔出去，去哪儿就去哪儿，没有第二次机会。

火箭技术不够，圆形低轨道的方案只能放弃。

设计团队重新测算：

最初规划的椭圆轨道远地点，约1600公里。

最终，实际入轨，形成了近地点439公里、远地点2384公里的大椭圆轨道。

一个被迫做出的选择，歪打正着成了它长寿的根本原因。

这件事搁今天想起来，还是会让人感叹。

对比一下，就知道差距有多大：

苏联那颗，划时代的斯普特尼克一号，当年轰动全世界。

结果，在轨道上，只飞了92天就坠毁了；

日本第一颗卫星“大隅号”。

2003年，就已坠入大气层，寿命比东方红一号短得多。

而东方红一号，到今天还在头顶转。

你只要知道它过境的时间，用天文望远镜，还能捕捉到它的身影。

这颗卫星上所有的数据：

近地点439公里、远地点2384公里、倾角68.5度、周期114分钟。

你能想到精确到个位数的数字，是怎么算出来的？

全靠算盘吗？

也不是。

核心轨道测算，依靠当时的国产计算机完成。

算盘、计算尺和对数表，仅用于其他分系统辅助验算、复核修正。

1965年，东方红一号正式立项的时候，使用的国产计算机每秒运算几万次，数量有限。

轨道核心测算工作，完全依托国产电子计算机开展。

科研人员用算盘、计算尺辅助完成其他数据验算工作，用对数表查数值。

数算错了，从头来。

一遍遍验算，一遍遍修正。

一颗卫星的飞行轨道，是一代人用国产计算机，反复精准测算出来的。

致敬付出一切的科研工作者

东方红一号的总体设计者，孙家栋。

后来回忆说：

“确实是，一个螺丝钉都是中国自己搞的，真是感觉扬眉吐气。”

从1958年提出预研，到1970年发射成功，12年，173公斤。

没有任何外援，没有任何可以抄的答案。

那个年代什么都缺，缺材料、缺设备、缺计算机。

唯一不缺的是人。

以及，这些人，愿意把全部时间和心血砸进去的那股劲。

“自力更生”这四个字。

在这件事上，是有真实重量的，重量就是12年和那一代代人的心血。

它,会成为永久的“太空丰碑”吗？

这颗老卫星，最后会怎样？

它不会永远飞下去，极其微弱的大气阻力还在。

数十年后，轨道高度下降到一定程度，它会一头扎进大气层。

在剧烈摩擦中燃烧，化成灰烬消失。

有人提过把它接回来，让它“落叶归根”。

这件事几乎没有可能，远地点超过2000公里。

太高了，它早就断联了。

姿态未知，没法对接，就算技术上能解决，代价也高得没有意义。

也许就让它这样飞着吧。

安安静静地，一圈一圈，每天13圈，数十年如一日。

它早就不只是一颗卫星了，是中国人在最难的那些年，咬着牙送上天的一个证明。

证明什么？

证明这件事，中国人自己能干成。