东方红－1卫星还能在轨道上运行多久

潘厚任（中国科学院空间科学与应用研究中心）

东方红－1卫星还能在轨道上运行多久

潘厚任（中国科学院空间科学与应用研究中心）

1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星东方红－1发射升空，至今已在轨运行了整整45年，大家都很关心还能运行多久？

影响人造地球卫星轨道寿命的主要因素是地球周围的大气层和卫星本身的外形、质量，尤其是轨道。

卫星绕地球运行时，大气的阻力会不断消耗它的动能，使其高度逐渐降低，特别是远地点高度降得更快，轨道逐渐趋圆，最后在稠密大气层中像流星一样陨落。而阻力的大小取决于大气密度、卫星轨道的高度、扁率和卫星的质量及弹道截面（垂直于速度方向的面积）。

地球大气密度随高度依指数律递减。粗略地说，在120km以下，每增加16km高度，大气密度降低约1个数量级；从120～3000km，大气密度每降低1个数量级，高度间隔从40km递增到1200km。因此，卫星的近地点越高、轨道扁率越大，轨道寿命就越长。按经验估算，对近地点为400km的轨道，扁率从0.0增大到0.2，轨道寿命可延长约100倍。

因为地球大气的结构十分复杂，其密度值随太阳活动程度有很大起伏。不同的高度、地理纬度和季节，变化也不尽相同，甚至每日不同的时刻也不一样，再加上卫星运行时，随着姿态取向，其弹道截面也不是常量，所以要精确计算轨道寿命非常困难，充其量是粗略的估算。

东方红－1卫星的初始轨道：远地点2384km、近地点439km，扁率0.125。卫星质量173kg，外形为直径1m的72面球体，还有4根3m长的短波天线、1 根0.4m的超短波天线，以及连接环等凸出物。方案设计时之所以采用72面近球形，除为了在初期考虑使用太阳电池时的方便之外，也是为了尽可以能减小行进时弹道截面的起伏变化。这样还可以从轨道跟踪数据反演卫星运行区的大气密度值及其变化。

依照这些数据估算，东方红－1卫星在轨道上“活”到60大寿应无问题。

从2009年2月东方红-1卫星远地点和近地点分别降至2075km和430km高度的数据来看，39年的运行结果与最早的理论分析相符合，而大气阻力对轨道寿命的实际影响看来比估算的要小些。由此，东方红－1卫星在轨道上“活”到80岁也不是不可能的。

当然，也不能排除撞上较大的流星体、空间碎片等意外伤害的可能性。

How Long Will DFH-1 Stay In Orbit?