地球只有1顆天然衛(wèi)星,那就是月球。不過,圍繞地球的人造衛(wèi)星卻越來越多。截至2021年1月,地球軌道上有3372顆人造衛(wèi)星在工作。這么多的衛(wèi)星平時是怎樣運轉(zhuǎn)的?都有什么樣的作用?衛(wèi)星退役后都去哪兒了?
衛(wèi)星“公路”分高低
地球只有1顆天然衛(wèi)星,那就是月球。不過,圍繞地球的人造衛(wèi)星卻越來越多。人造衛(wèi)星被火箭帶到地球上空,在引力和慣性的作用下繞地球公轉(zhuǎn)。
土星有82顆衛(wèi)星,是目前已知擁有最多衛(wèi)星的行星。但要是算上人造衛(wèi)星的話,地球就遙遙領(lǐng)先——截至2021年1月,地球軌道上有3372顆人造衛(wèi)星在工作;如果把已經(jīng)停用但沒掉下來的也算上,則超過了6000顆。
人造衛(wèi)星的信號是以電磁波的形式與地面進行傳遞。傳遞信息的衛(wèi)星“公路”有高低之分,就像手機離路由器越近,WiFi信號越強一樣,衛(wèi)星離地球越近,信號傳輸?shù)馁|(zhì)量越好,所以通信衛(wèi)星一般都在較低的軌道;衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球時,信號質(zhì)量變差,但覆蓋范圍更廣,所以中繼衛(wèi)星位于較高的軌道,便于遙控其他衛(wèi)星。
衛(wèi)星需要電能才能運行。它的內(nèi)部裝有蓄電池,外部則安裝了巨大的太陽能板,利用太陽光來發(fā)電。一些衛(wèi)星還有油箱和推進器,可以通過燃燒化學(xué)燃料來推進。
衛(wèi)星的作用五花八門
人造衛(wèi)星聽起來很遙遠(yuǎn),但實際上,從日常出行到探索宇宙,它們每時每刻都在默默地幫助人類。
出行導(dǎo)航 地圖導(dǎo)航幾乎是當(dāng)今每個人手機上的必備應(yīng)用。不僅去陌生的地方使用,即使去熟悉的地方,人們有時也會讓導(dǎo)航軟件為自己規(guī)劃一條更方便快捷的新路線。導(dǎo)航服務(wù)依靠的就是太空中數(shù)十顆衛(wèi)星組成的導(dǎo)航系統(tǒng),如全球定位系統(tǒng)(GPS)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等,它們能迅速定位,并把位置信息發(fā)回給手機。飛機、船只也需要類似的軟件來定位。
預(yù)測天氣 氣象衛(wèi)星俯瞰地球,對全球各地進行24小時不間斷天氣監(jiān)測,拍攝地球上的云層、冰雪、火災(zāi)、煙霧等。氣象工作者對這些照片作出分析,就成了我們每天看到的天氣預(yù)報。
探索宇宙 太空望遠(yuǎn)鏡也屬于人造衛(wèi)星,如哈勃望遠(yuǎn)鏡,它讓我們看到了遙遠(yuǎn)天體的壯麗圖景。
衛(wèi)星電話 通常我們使用手機時,手機信號會通過基站傳輸。但在人跡罕至的地區(qū),如沙漠和大海,沒有基站,手機完全沒有信號。這時人們要用衛(wèi)星電話聯(lián)絡(luò)外界,由衛(wèi)星傳輸信號。
如果沒有人造衛(wèi)星會怎樣
假如有一天,人造衛(wèi)星全都消失了,我們的生活將變得一團糟。
首先,紙質(zhì)地圖成了出門必備,飛機將在云層中迷路,水手要憑借指南針和星星尋找方向。天氣預(yù)報將變成“無獎競猜”,臺風(fēng)、沙塵暴等災(zāi)害神出鬼沒,“打”得人們猝不及防,一旦遇到災(zāi)難,偏遠(yuǎn)地區(qū)的人將求助無門。人們也沒辦法正常上網(wǎng),因為互聯(lián)網(wǎng)有嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,需要靠衛(wèi)星校準(zhǔn)全球各地的時間,時間準(zhǔn)確才能收發(fā)信息。沒有衛(wèi)星,網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)嚴(yán)重故障。
我們離不開人造衛(wèi)星,但衛(wèi)星太多也會造成麻煩。報廢衛(wèi)星與火箭的殘骸碎片會成為太空垃圾,哪怕是一顆小小的螺絲,都有可能撞壞衛(wèi)星的太陽能板。如今,地球周圍飄浮著上億塊太空垃圾。衛(wèi)星還會干擾地面天文望遠(yuǎn)鏡的視野,甚至有科學(xué)家把路過的衛(wèi)星誤認(rèn)成新發(fā)現(xiàn)的天體,造成烏龍事件。
衛(wèi)星退役后去哪兒了
那么,衛(wèi)星退役后都去了哪里呢?一些衛(wèi)星運營商計劃在衛(wèi)星快報廢時讓它加速,進入遠(yuǎn)高于地球同步軌道的“墓地軌道”,這樣就能避開絕大多數(shù)的在役衛(wèi)星。還有一些衛(wèi)星則進入更低的“處置軌道”,在大氣中燃燒殆盡。
目前,科學(xué)家們正在研究、設(shè)計多款“清潔車”,用來收集沒有推進能力的報廢衛(wèi)星和太空垃圾。
2016年,日本曾向國際空間站發(fā)送了一臺設(shè)備,嘗試用繩索把太空垃圾拖出軌道,但沒有成功。
歐洲航天局計劃在2025年發(fā)射一顆裝有機械臂的人造衛(wèi)星,它可以抓住軌道中的報廢衛(wèi)星,并帶著它一起落入大氣層燒掉。
(《大科技·百科新說》)