1970年4月24日,我国成功地发射了第一颗人造地球卫星。卫星发出雄壮的《东方红》乐曲,向全世界宣告我国空间科学的研究已有了显著的进步。
在发射这颗卫星时,把它的轨道倾角设定为68.5°。那么选择这一角度有什么意义呢?
要了解这一问题,我们要从“星下点”谈起。所谓星下点,简单通俗地说就是卫星在地面的投影点。卫星在空中不断地运行,星下点的位置也在不断地变化。如果把星下点变化的移动轨迹画在地图上,我们会看到它呈螺旋状,沿着赤道两侧分布在一定宽度的范围内,其北界和南界的纬度,正好与卫星轨道倾角相对应。因此,卫星的轨道倾角愈大,星下点的分布范围就愈宽,反之则愈窄。我国发射的每一颗人造卫星之所以选择轨道倾角68.5°,就是可以让北到北纬68.5°、南至南纬68.5°广阔地域里的人都能有幸看到这颗卫星。我们知道,地球的南、北极圈位于纬度65.5°处,因此,轨道倾角为68.5°的卫星,涵盖了地球上几乎所有有人居住的地方。假如我们利用这颗卫星来侦察、研究地面情况,会观测到除南北极圈之外较大面积的地面情况。
这样说来,卫星的轨道倾角是愈大愈好了?是的,从理论上说来是这样。但轨道倾角愈大,发射时所需的能量也就愈大,从而要花费较大的人力、物力和财力。因为地球每时每刻都以很大的速度在绕地轴自转着,不过纬度不同,速度也不相同。在赤道附近,速度为最大,达到每秒0.47千米;在北京,纬度40°左右,速度是每秒0.36千米;在地球的两极,速度为零,物体只是在原地不动的地旋转着。受地球运动的影响,地球上的万物也都有着与之相适应的速度。因此,当我们顺着地球自转方向,向东发射一颗人造卫星时,便有可能借助地球自转的力量,好比顺水推舟,省却一把力。
显然,纬度愈大,可借用的力量就愈小,自己就要花费较大的力气。所以,在设定轨道倾角大小与节省花费这对矛盾上,人们不得不作一个合理而恰当的选择。 (来源:中国科普城)