2020年3月28日，北京天文館名譽館長朱進和北京四中天文教師葉楠和國家天文臺沙河科普教育基地教師克留一起，拍攝下了我國第一顆衛(wèi)星東方紅過境北京的軌跡。

這顆在1970年4月24日發(fā)射的衛(wèi)星，已經(jīng)在軌整整51年多，各位應(yīng)該知道，各國的第一顆衛(wèi)星大都已經(jīng)隕落，為什么我國第一顆衛(wèi)星東方紅還能笑傲天際？

東方紅一號：西方人疑惑，為什么中國人第一顆衛(wèi)星能看到？

東方紅一號的軌道遠(yuǎn)地點是2368千米，近地點441千米，軌道傾角是68.44°，這是一條難度很高的軌道，下文我們再解釋。但這樣的軌道能路徑全世界絕大部分人口稠密的城市，更令全世界大跌眼鏡的是，中國人的衛(wèi)星居然能在晨昏線附近看到。

而且最亮?xí)r星等可達3.5等，這讓大家疑惑不已，畢竟在第一顆衛(wèi)星的時代，比如美國第一顆衛(wèi)星才8.22千克，日本第一顆衛(wèi)星24千克，法國則是42千克，能發(fā)個無線電信號聽個響就不錯了，中國人居然還能看到！

不過天文愛好者很快發(fā)現(xiàn)端倪了，他們觀測到的高亮東方紅一號衛(wèi)星前面，還有一個比較小的7等星左右的亮斑，大亮斑肉眼可見，小亮斑望遠(yuǎn)鏡輕松可見，哪個才是衛(wèi)星？一時間大家都有些迷糊。

東方紅一號的騷操作：令大家拍案叫絕

其實那個讓人看到的并非是東方紅一號，而是運送它的三級火箭，因為火箭要將衛(wèi)星送入軌道，一般分為三級：一級、二級和三級，前兩級基本還處在大氣層中，分離后很快就會墜毀，而第三級負(fù)責(zé)將衛(wèi)星送入軌道，因此和衛(wèi)星分離時，兩者速度相差無幾，一次會在衛(wèi)星后面不遠(yuǎn)處，跟隨很久，而且東方紅一號的軌道比較高，這三級火箭很久也不會墜入大氣層。

因此我國科學(xué)家就想出了一個辦法，因為東方紅一號就是個直徑約1米的正72面體，原本打算覆蓋上反光片能讓地面看到，但很可惜即使如此也不過7等星亮度，因此主意就打到了3級火箭上，我國科學(xué)家在三級火箭與衛(wèi)星分離后，在三級火箭上設(shè)置了一個反光大氣球，然后充氣膨脹，然后三級火箭頂著這個大氣球就能讓地面看到了，剛升空時兩者距離相差不遠(yuǎn)，不僅方便全球民眾觀看，其實也方便追蹤，兩者相距并不遠(yuǎn)！

另一個則是東方紅一號的重量，居然是蘇聯(lián)、美國、法國、日本的第一顆衛(wèi)星加起來還要重，很多朋友可能會認(rèn)為衛(wèi)星不是越輕越好么？當(dāng)然控制重量時確實是這樣，但衛(wèi)星質(zhì)量大表示可以裝的儀器設(shè)備也多，當(dāng)時還沒有普及太陽能電池，這蓄電池質(zhì)量大，“待機”時間也更久。

東方紅一號除了發(fā)射無線電信號外，還有音樂發(fā)生器，那個“東方紅、太陽升”的音樂就是衛(wèi)星發(fā)送，經(jīng)過地面站解調(diào)后再由廣播電臺發(fā)送的。

原本東方紅一號還搭載了大量的科學(xué)儀器設(shè)備，但后來因為系統(tǒng)工程太過復(fù)雜，砍掉了很多功能，但仍然保留了應(yīng)答機、微波信標(biāo)，測量姿態(tài)的紅外地平儀，太陽角度計，衛(wèi)星自旋速度測量裝置，衛(wèi)星工程參數(shù)如倉內(nèi)溫度、壓力、各路電源電壓的測量裝置，以及遙測信號生成的多路復(fù)用編碼器等

其中最關(guān)鍵的是我國的東方紅一號衛(wèi)星設(shè)計在軌壽命是20天，實際工作28天，因此需要一塊超大容量的電池，而當(dāng)時搶先亞洲第一的日本衛(wèi)星，設(shè)計工作時間30小時，結(jié)果不到15小時就掛了，而且還真的只有一個無線電信標(biāo)。

所以第一顆衛(wèi)星中，中蘇兩國的衛(wèi)星還能湊合下算科學(xué)試驗衛(wèi)星，其他幾家，真的就是個大號玩具，當(dāng)然這大家也不是看著功能，畢竟都是實驗為主，而大家更看重的是火箭的性能。

發(fā)射東方紅一號的火箭是長征一號，其實就是在東風(fēng)三號基礎(chǔ)上研制的火箭（其實除了日本外，其他國家基本都是導(dǎo)彈改的運載火箭），發(fā)射重量大意味著導(dǎo)彈的投送質(zhì)量大，因此東方紅一號173千克的質(zhì)量讓全世界有些傻眼，第一顆衛(wèi)星，東風(fēng)導(dǎo)彈改，這幾個關(guān)鍵詞就足夠大家浮想聯(lián)翩的。

還有一個則是其軌道，我們都知道地球自轉(zhuǎn)有一個每秒463米的速度，因此發(fā)射衛(wèi)星基本都朝著東南方向發(fā)射，能獲得地球自轉(zhuǎn)的加速，因此大家的第一顆衛(wèi)星傾角（和赤道平面的夾角）越小越好，酒泉緯度39度，一般發(fā)射航天器也就在40~42°左右最省力。

但東方紅一號卻弄了個68.44°，比前蘇聯(lián)在拜科努爾發(fā)射的斯普特尼克1號的傾角65.4°還大，要知道拜科努爾的緯度是45°，中國人的東方紅一號挑了一條最難完成的任務(wù)，最重，軌道傾角最大，搭載儀器設(shè)備最多。

東方紅一號：它的在軌時間還能保持多久？

東方紅一號的結(jié)果我們已經(jīng)知道了，現(xiàn)在還在天上飛，而且未來還將持續(xù)數(shù)千年甚至更久，有朋友會認(rèn)為衛(wèi)星不應(yīng)該永遠(yuǎn)在天上飛嗎？但其實不然，衛(wèi)星存軌時間和多個因素相關(guān)：

• 1、軌道高度

• 2、太陽活動

• 3、地球引力

卡門線的高度100千米，但并不是說100千米高度外就是衛(wèi)星軌道了，因為大氣層是從有到無是一個漸變過程，100千米處盡管早已無法供給呼吸，但大氣分子仍然有足夠的阻力會讓衛(wèi)星過早掉落，一般的衛(wèi)星軌道都在250-300千米以上，一旦低于250千米，那么很快就會軌道衰減。

比如國際空間站在400千米左右，我國的天宮空間站在390千米左右，這個高度考慮了補給方便度和稀薄大氣阻力兩個因素，除了低軌偵察衛(wèi)星外，絕大部分衛(wèi)星是比國際空間站要高的，因為衛(wèi)星帶著太陽能電池，阻力大，存軌能力更差。

另一個則是太陽活動，大量高能粒子會加熱高層大氣引起膨脹，原來的“大氣圈”范圍擴大，比如NASA的天空實驗室就是因為太陽活動而提前墜毀，因為NASA原計劃是發(fā)射航天飛機上去頂一下，結(jié)果還沒等發(fā)射太陽活動爆發(fā)了，這個土星五號三級火箭外殼改裝的超大空間的空間站就此隕落。

最后一個則是地球引力，因為地球是一個不均勻的天體，所以質(zhì)量大的地方引力強，反之則小，這樣反反復(fù)復(fù)也會消耗軌道，最終逐漸衰減掉落，只是這個時間要比前兩者更久。

東方紅一號遠(yuǎn)地點接近2400千米，幾乎就不需要考慮什么大氣阻力，近地點在441千米，影響相對比較小，而且東方紅一號大部分時間都在橢圓軌道的高軌運行，受到大氣影響很小，而且它的近地點高度甚至有點增加，當(dāng)然遠(yuǎn)地點會略有下降，但這樣會更遠(yuǎn)離稠密大氣，壽命更久。

只是有一點必須要提醒一下，現(xiàn)代衛(wèi)星和空間站都攜帶軌道維持燃料，一個是提升軌道，另一個則是定點能力，比如靜止衛(wèi)星如果飄離指定（星下點）就被認(rèn)為失控，所以需要燃料維持。

毫無意外的是，它的存軌時間甚至能直達未來中國的宇宙大航海時代，盡管它現(xiàn)在是一個太空垃圾，但只要沒有被撞毀，也許我們未來某天還真能把它去抓回來做個紀(jì)念。