
大多数人印象中,火箭发射都是先笔直向上,再向东飞行。在2020年12月6日,西昌卫星发射中心成功发一枚火箭,这次发射却引起了云南西双版纳地区的紧急动员,让大家注意天空中掉落的火箭助推器。这究竟是怎么回事呢?
关于长征三号乙改五火箭成功发射高分十卫星的科普故事。
为什么我们要向东发射火箭呢?很多人可能会回答:为了借助地球自转的力量。这个答案听起来很有道理,但实际上只答对了一半。当我们向太空发射火箭时,确实需要克服地球引力的束缚,或者为了获得更大的逃逸速度。地球的自转速度可以为我们提供助力。
当火箭向地球同步轨道发射卫星时,由于所有在同步轨道上的卫星与地球自转的角速度相同,它们在天空中的飞行方向都是从西向东。如果火箭反方向飞行,就有可能与其他的卫星相撞,所以通常会选择随着大流向东发射。
虽然大多数卫星都向东发射,但火箭发射的方向还取决于卫星运行的轨道。例如,对地观测卫星通常选择极地轨道或太阳同步轨道。这类卫星的飞行轨迹大致沿着地球经度线的方向,每飞一圈都会穿越地球的南极和北极圈。在发射这类卫星时,火箭可能会选择向南或向北发射。
说到12月6日从西昌卫星发射中心发射的火箭,它应该是一颗极地轨道或太阳同步轨道卫星。火箭升空后的飞行方向是向南,而不是向东。
那么,什么样的卫星会采用极地轨道呢?极地轨道卫星的特点是在最短时间内能扫描整个地球。因为地球是沿着赤道方向自西向东旋转的,而极地轨道卫星的轨道与赤道垂直(实际有少许倾斜),所以在一个周期内,卫星会“过顶”地球表面的不同地方。这样的轨道最适合气象卫星、卫星和一部分近地通信卫星的对地精确观测。实际上,12月6日长征三号乙改五火箭将高分十卫星送入SSO(太阳同步)轨道。这颗卫星是一颗高精度对地观测卫星,其发射路径刚好经过云南西双版纳上空。
这次西双版纳发布公告警告的助推火箭落区位于南偏西的位置,这是因为高分14号卫星的轨道倾角向西。为了保证在白天光线好的时候对地面目标进行成像,卫星需要在地球与太阳之间保持一个相对稳定的位置关系。在设计卫星的轨道时,除了考虑许多其他因素,如地球的倾角、一年四季的光照条件、卫星的任务性质等,还需要考虑火箭发射过程中助推器残骸的落区选择。
卫星的轨道设计和发射是一项极其复杂的工作。从此次高分十卫星的发射情况来看,其轨道倾角可能在112°,这不仅是为了保证在最佳光照条件下进行观测,还考虑了火箭助推器残骸的落区安全。如果长征三号乙运载火箭选择98°倾角发射,它的一级助推器就可能落到东南边的越南境内。这次成功的发射不仅是技术的突破,也是科学精神的体现。科学燃计划。
