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大多數(shù)運載火箭為什么總是向東發(fā)射?

2017-07-13

  衛(wèi)星所需要的速度很大。民航飛機的速度一般約300米/秒,戰(zhàn)斗機的速度可達700米/秒,而衛(wèi)星的速度要達到7500米/秒以上,所以發(fā)射衛(wèi)星很費勁。火箭發(fā)射時有效載荷質(zhì)量只有起飛質(zhì)量的1%~2%,其他絕大部分是燃料質(zhì)量,少部分是結構質(zhì)量,因此提高運載能力顯得非常重要。在向東發(fā)射時,地球自轉賦予的初速度減少了火箭所應提供的速度增加量。當發(fā)射點在赤道時初速度最大,達到465米/秒,隨著發(fā)射點緯度增加初速度逐步減小。粗看起來這初速度比第一宇宙速度小很多,但是對運載能力的影響卻很大。在向南(或向北)發(fā)射極軌衛(wèi)星時,向東的初速度沒有用處,其運載能力就比向東要小,對一些動載火箭向東發(fā)射要比向南(或向北)發(fā)射極軌衛(wèi)星運載能力大一倍,所以大多數(shù)衛(wèi)星部是向東發(fā)射的。

  發(fā)射場選擇低緯度地區(qū)對發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星還有一個好處,就是衛(wèi)星需要消除的軌道傾角小,它節(jié)省了衛(wèi)星變軌能量。這是因為火箭將衛(wèi)星送入的軌道是地球同步轉移軌道,衛(wèi)星工作的軌道是地球靜止軌道,由地球同步轉移軌道到地球靜止軌道的變軌任務一般是由衛(wèi)星承擔,衛(wèi)星在遠地點附近變軌時除了需要增加速度外,還需要改變速度方向,以消除軌道傾角。如果轉移軌道的軌道傾角小,衛(wèi)星改變軌道傾角的任務就輕,衛(wèi)星的能量消耗就小,衛(wèi)星運行壽命就長。這就是為什么總是盡量將航天發(fā)射場選擇在低緯度地區(qū)的道理。目前,國際上公認理想的發(fā)射場是設在南美洲圭亞那庫魯?shù)陌l(fā)射場 。其緯度為南緯5°,由歐洲有關空間機構管理,“阿里安”火箭就是在這里發(fā)射的,這也是“阿里安”火箭一個重要的競爭優(yōu)勢。

  俄羅斯地理緯度較高,發(fā)射小傾角軌道衛(wèi)星很困難,為此他們采取了一系列技術措施,在蘇聯(lián)時代,考慮到發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星的困難,也考慮到蘇聯(lián)廣大地區(qū)緯度偏北,地球上靜止衛(wèi)星不能覆蓋高緯度地區(qū),于是干脆發(fā)展采用63°左右傾角的大偏心率軌道的通信衛(wèi)星,以回避發(fā)射小傾角軌道衛(wèi)星的問題。

  有時衛(wèi)星需要900軌道傾角的極軌道或大于900軌道傾角的太陽同步軌道,這時火箭就需要根據(jù)衛(wèi)星的需要向南(或向北)偏西方向發(fā)射。所以,也不是所有火箭都是向東發(fā)射。

  也許有朝一日,人們發(fā)現(xiàn)更大軌道傾角的衛(wèi)星有特殊的用途,那時則會考慮向更西方向發(fā)射衛(wèi)星。


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