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石豪:长征八号——中国运载火箭换代进行时
【文/观察者网专栏作者 石豪】
北京时间12月22日12时37分,长征八号运载火箭自文昌航天发射场发射升空,将新技术试验卫星等多颗卫星送入太阳同步轨道。
这次发射,不仅象征着中国新一代运载火箭的全面亮相,也标志着“十三五”规划期间中国航天的新一代火箭发射任务圆满收官。
中国航天2020年的“One more thing”
史蒂夫·乔布斯还在世的时候,不仅苹果手机还附送充电器,他在年度发布会上的“One more thing”(还有一件事),更是被人津津乐道,新一代macbook等众多明星产品都在“One more thing”环节闪亮登场。
“One more thing……” (图/苹果发布会)
长征八号,就是2020年中国航天带来的“One more thing”。
长征八号运载火箭(图/中国航天科技集团)
中国航天是全面发展的,既有探索未知的空间探测器,也有保障人民生产生活的应用卫星。除去建设周期长的导航星座外,目前大量投入使用的主要是运行在地球静止轨道的通信卫星,和太阳同步轨道的遥感卫星。
地球静止轨道与太阳同步轨道(图/NOAA SciJinks)
地球静止轨道我们很熟悉了,在赤道上空35786千米高度,卫星的轨道周期与地球自转周期一致,从地面看来卫星是高悬于赤道之上静止不动的。
太阳同步轨道则要复杂一些。卫星在自己的轨道平面上绕地球旋转,而地球也在绕太阳公转。如果没有扰动的话,卫星的轨道平面在太空中的方向是不会变的——也就是说,卫星的轨道面与日地连线的夹角会随着地球公转而不断改变,就像下图中紫红色的轨道一样:
但对于给地球拍照的遥感卫星来说并不合适,因为轨道面与太阳夹角的改变,意味着拍照时太阳光的方向改变,这给卫星照片的判读处理平添了许多麻烦。
而太阳同步轨道设计的关键,恰恰就在“扰动”上。
如果地球是一个质量分布均匀的完美球体,那对于卫星的运行几乎没有扰动,可地球偏偏是一个“扁球体”,赤道直径比南北极直径大一些,这就对卫星的运行增添了一些额外干扰。利用这种干扰,我们可以设计出一种轨道,让卫星每转一圈,轨道面都偏转一点,偏转的速度恰好是地球绕太阳公转的角速度:每天0.9856度。
轨道面跟着太阳的方向同步转动,这就是“太阳同步轨道”。
太阳同步轨道 (图/旧金山州立大学)
太阳同步轨道很独特,它的轨道倾角大于90度,卫星运行方向与地球自转方向相反,是所谓的“逆行轨道”。因此地球自转速度对于发射非但没有帮助,反而是一种阻碍。
之前,我们都是采用长征二号丙/丁,或者长征四号乙/丙火箭执行太阳同步轨道发射任务,700千米太阳同步轨道运力可以达到3吨,再大就力不从心了。所以今年12月6日,我们在西昌用运载能力更强的长征三号乙火箭发射高分十四号卫星,而长三乙一直是用于发射地球静止轨道卫星的,“临时客串”并不是常态。
长征八号火箭,为改变这种现状而来。
- 原标题:石豪:长征八号——中国运载火箭换代进行时 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 李泠 
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