人造衛(wèi)星會掉下來嗎？

李會超

我們都知道，要想在天空中翱翔，就一定要有動力。比如，鳥兒要想持續(xù)飛翔，就要揮動自己的翅膀;飛機(jī)要想在天空中持續(xù)飛行，就要使用發(fā)動機(jī)持續(xù)輸出動力。那么，太空中的衛(wèi)星是否需要動力來維持自己不掉下來呢？

當(dāng)我們從平地上躍起時，地球施加給我們的重力會將我們拉回地面。重力實(shí)際上是地球和我們之間產(chǎn)生的萬有引力。但如果衛(wèi)星能夠以足夠快的速度圍繞地球旋轉(zhuǎn)，那么重力就變成了維持衛(wèi)星進(jìn)行圓周運(yùn)動的向心力。什么是向心力呢？想一想，當(dāng)你用繩子系住一個物體，拉著它不停旋轉(zhuǎn)時，繩子繃緊后就產(chǎn)生了拉住物體的向心力。

人造衛(wèi)星要飛多快才能產(chǎn)生圍繞地球運(yùn)動的向心力呢？

科學(xué)家算出了“7.9千米/秒”這個數(shù)值。也就是說，當(dāng)人造衛(wèi)星在地球表面附近運(yùn)動時，只要它的速度高于 7.9千米/秒，它就能圍繞地球運(yùn)動而不掉下來，這個速度也被稱為第一宇宙速度。而如果人造衛(wèi)星的速度高于 11.2千米/秒，它就可以掙脫地球引力，成為一顆可以在行星間穿梭的衛(wèi)星，這個速度被稱為第二宇宙速度。如果我們想讓人造衛(wèi)星飛出太陽系，那么人造衛(wèi)星就需要達(dá)到第三宇宙速度——16.7千米/秒。

不過，實(shí)際上，太空并非完全真空的狀態(tài)。在距離地球數(shù)百千米高度的近地軌道上，稀薄的高層大氣仍然會對衛(wèi)星的運(yùn)動產(chǎn)生不可忽略的阻力。此時，如果衛(wèi)星沒有額外的動力抵消阻力，就會在阻力的作用下逐漸減速，軌道高度也會逐漸降低。隨著軌道高度的降低，軌道上的大氣密度越來越高，阻力就會進(jìn)一步變大，人造衛(wèi)星最終就會墜向地面。

為了避免這個問題的出現(xiàn)，人造衛(wèi)星在近地軌道時，可以開啟發(fā)動機(jī)輸出動力，進(jìn)行軌道維持，抵消大氣的影響。軌道高度比較高的人造衛(wèi)星，基本不用擔(dān)心大氣阻力的問題，一旦入軌就能持續(xù)在太空中運(yùn)行。