中国第一颗卫星东方红一号,设计寿命2

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自年起,每年的4月24日为“中国航天日”,你知道吗?在几十年前的这一天,我们的第一颗卫星东方红一号冉冉升空。

要知道,当初航天工程师对这颗卫星的设计寿命为20天,但“东方红一号”至今都没有坠落,还飞驰在太空中,这是为何?

优秀的设计结构

其实,很大一部分原因来自于东方红一号优秀的设计技术,超前的温度环控就是其中一点。

要知道,太空的环境非常恶劣,背阳面和朝阳面的温差高达几百摄氏度,如果没有一个良好的温度环控系统,将对仪器设备造成极大的负面影响,甚至将面临解体的风险。

东方红一号使用的是有机温控涂层和无机温控涂层的结合,由中科院有机所和硅酸盐所研制。

高辐射有机温控涂层是一种特殊的涂层材料,其主要功能是在高辐射环境下控制温度,同时它也能够提供出色的绝热性能。

这种涂层被广泛应用于核能、核医学、航天等领域,不仅保护设备免受高温的影响,还能够有效隔热,提升设备性能和人员安全。

其原因在于,高辐射有机温控涂层采用了特殊的材料和结构设计,具有优异的隔热能力。

它通常由多层复合材料构成,其中包括高吸收和高反射辐射的材料,以及高温抗性材料。

这些材料能够有效地阻挡和减少热量传递,形成隔热层,从而降低温度的传导和辐射。

其次,高辐射有机温控涂层的绝热性能得益于其内部的气体填充,在涂层的制备过程中,常会注入空气或其他气体,形成微小的气泡或孔隙结构。这些气体或孔隙能够有效地阻挡热量传递,起到隔热作用。

另外,高辐射有机温控涂层还采用了辐射反射技术,减少热量的吸收。

辐射反射层通常由具有高反射率的金属或陶瓷材料组成,可以反射大部分的热辐射,防止热量的吸收和传导。

这样一来,涂层在高辐射环境中能够降低温度的升高,同时保持设备和部件的稳定性。

强大的无机温控涂层

在无机温控涂层方面,硅酸盐所为东方红一号专门打造了一款电化学阳极氧化方案。

电化学阳极氧化是一种表面处理技术,通过在金属表面形成氧化层来提高其耐腐蚀性、硬度和耐磨性。

这一过程是在特定电解液中,利用阳极氧化电流将金属阳极氧化生成氧化膜。

电化学阳极氧化广泛应用于制造业中,对铝、镁、锌和钛等金属具有重要作用。经过阳极氧化处理后,金属表面形成了一层致密的氧化膜,这一膜具有良好的耐腐蚀性能。

氧化膜能够隔绝金属与外界环境的接触,防止进一步的氧化反应和腐蚀。

特别是对铝材料而言,经过阳极氧化处理后的氧化膜硬度高、不易磨损,有效延长了铝制品的使用寿命。

电化学阳极氧化还能够增加金属的硬度和强度,在阳极氧化过程中,氧化膜能够显著增加金属表面的硬度,使金属具有更好的抗划伤和抗磨损能力。

这对于需要耐磨性的零配件和工具尤为重要。

此外,氧化膜的形成还能够在某种程度上增加金属的强度,提高其机械性能和抗拉伸能力。

在两种优秀的涂层技术结合下,东方红一号才能“坚不可摧”,在太空“自由翱翔”几十年的时间。

高轨道运行

再者,除开本身的技术之外,之所以东方红一号能够长久不坠落,还有原因在于当初发射的时候,就是想将其作为一颗高轨卫星,近地点大约千米,远地点高千米。

与之相比,国际空间站距离地面也才大约千米左右。

根据引力作用原理,作为一颗高轨道卫星,它的环绕地球轨道的速度相对较快,这样才能保持卫星和地球引力之间的平衡。

根据牛顿第一定律,物体在无外力作用下保持匀速直线运动。

由于高轨道卫星的速度足够高,地球的引力很难将其拉回地面,使其继续保持在轨道上运行,从而不会坠落到地面。

如果说东方红一号在未来的某一天落地,那么基本可以肯定是在近地点距离。其次,根据万有引力定律,地面上的物体与地球质量中心之间的引力与距离的平方成反比。

因此,高轨道卫星距离地球表面较远,受到的引力相对较小,很难将其拉回地面。

即使存在一些扰动力,如太阳风和地球的摩擦,其效应也会被轨道高度和速度的组合所抵消,使卫星保持在轨道上稳定运行。

最后,考虑到几十年以来,人类发射了大量的卫星,也出现过许多太空事故,在地球轨道附近造成了大量的太空垃圾。

这些太空垃圾受到地球的引力作用在绕轨飞行,一旦和其他卫星碰撞,将造成严重后果。而这些太空垃圾大多在近轨或者是中轨附近,高轨道的太空垃圾非常少。

所以,东方红一号在运行的过程当中,被太空垃圾“碰瓷”的概率也相对要低很多,不容易发生事故。

作为我国第一颗发射的卫星,不仅在技术上完美符合了要求,而且使得中国的国际地位得到提升,证明了中国人民的智慧和能力,是中华民族科技强国战略的重要标志。

对于我们而言,东方红一号长久在地轨运行,恰好象征着中国人的航天梦经久不衰。

参考资料:

中国军网:独家揭秘“东方红一号”卫星发射始末

中国空间技术研究院《让人热泪盈眶!揭秘东方红一号卫星的研制岁月》




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