科普:人造卫星能飞多久?

  再比如1989年3月份的“卡林顿事件”中,空间环境的剧烈扰动引起大气密度急剧增加,使840km高度的大气密度增加了9倍。大气密度的剧增引起了美国的太阳峰年卫星(SMM)在整个事件期间的运行高度下降了5km,从而提前陨落。

▲图4 卡林顿事件期间,空间环境出现剧烈扰动,大气密度急剧增加▲图4 卡林顿事件期间,空间环境出现剧烈扰动,大气密度急剧增加

  卫星在轨寿命的其他影响因素

  除了大气密度之外,卫星自身的物理参数也会对在轨寿命产生很大的影响,其中非常重要的一个参数就是卫星的面质比,它是卫星质量与横截面积的比值。卫星质量越大,表示卫星的惯性越大,横截面积越小,表示卫星受到的大气阻力越小,因此面质比越小表示卫星的在轨寿命越长,反之越短。

  卫星质量一般容易确定,但是横截面积的计算却没那么简单。横截面积与卫星形状和运行姿态有关,通常情况下,卫星形状比较复杂,运行姿态经常发生变化,即使姿态稳定的卫星,其有效横截面积也会随时间变化,因此卫星的面质比大多时刻发生着变化。

▲图5 姿态稳定的CHAMP卫星,其横截面积变化曲线▲图5 姿态稳定的CHAMP卫星,其横截面积变化曲线

  如何预测卫星在轨寿命

  综上所述,影响卫星在轨寿命的主要因素是大气密度,而大气密度与卫星高度和空间环境状况有着密切的联系,此外,卫星面质比和运行姿态也是非常重要的因素。若能正确的考虑这几个因素的影响,则可以大致估计出卫星的在轨寿命。

  ▼图6是利用国际上著名的STK软件模拟的400km高度处不同发射年份下、面质比为0.01的球形卫星其轨道衰减的时间曲线。横轴表示发射时间,代表了不同的空间环境状况,纵轴表示卫星由400km降至250Km所需的时间。

▲图6:不同发射年份下,面质比为0.01的卫星其轨道衰减时间曲线▲图6:不同发射年份下,面质比为0.01的卫星其轨道衰减时间曲线

  由于第24太阳活动周低年在2019年左右,因此2016-2019年太阳活动逐渐降低,大气密度逐渐减小。在该面质比下,400km高度处的卫星寿命一般为1-2年左右,因此卫星在轨寿命逐年增加。

  正是由于影响卫星在轨寿命的因素较多,因此在设计在轨寿命的时候需要统筹兼顾多方面的影响。只有正确的考虑了各种因素的影响,卫星才能按人们预期的那样驻留在太空中,完成各项科研实验任务。

上一页首页2/2下一页
分享到:

相关文章阅读:

  • 航天活动是一种特殊的职业活动,它具有工作环境特殊、职业技能高度复杂、飞行任务艰巨等特点。这样的职业,要求航天员不仅具
    宇宙奥秘浏览:36087
  • 这可是一种超强悍的杀手,它的块头比人还大并且一嘴就能把你咬死。但是在日本某档电视节目中,一个勇敢的日本女人却在身上绑了一块肉
    宇宙奥秘浏览:34691
  • 生殖器对于每个人来说都是比较私密的部位,关于女性生殖器的话题就更加是比较隐晦的,一般也很难找到相关的图片,那么世界上最美女性生
    宇宙奥秘浏览:18455
  • 似乎在每个城市,都会有些十分诡异的地方,发生过很多令人匪夷所思的事件。今天就来讲讲荔湾广场灵异事件,在这个荔湾广场,白天是个人气
    宇宙奥秘浏览:15991
  • 在地球文明发展的这些时期内,出现了许许多多的生物,有的生物已经灭绝的,而有的生物至今依然存在,有的生物还没有被人们所发现,也就是将
    宇宙奥秘浏览:15304
  • 有明一代,为类避免前代的外戚之祸,妃子都选自民间,不重视门第,重视品行,妃子都出身于选秀女,不允许大臣推荐。 明朝早期,还实行严格的殉
    宇宙奥秘浏览:10724
  • 宇宙奥秘排行(TOP10)