人造衛(wèi)星為什么在太空運行時會發(fā)生意外翻滾事故
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- 安徽新天源建設(shè)咨詢有限公司
- 最后修訂:
- 2020-07-30 15:09:10
摘要:
1958年美國第一顆衛(wèi)星“探險者1號”,由于其四根鞭狀天線的振動耗散了很多能量,在正常工作了一段時間以后,出現(xiàn)了意想不到的衛(wèi)星翻滾現(xiàn)象,導(dǎo)致任務(wù)失敗。1973年4月3日蘇聯(lián)發(fā)射禮炮2號空間站。空間站入軌不久,姿態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)生故障,發(fā)生空間站翻滾,最后爆炸成25塊碎片。1998年5月19日,位于北美西經(jīng)99度赤道上空的銀河-4通信衛(wèi)星突然發(fā)生嚴重故障,星上姿控系統(tǒng)控制處理器失效,導(dǎo)致衛(wèi)星翻滾,衛(wèi)星停止工作。1991年2月14日“風(fēng)云一號”衛(wèi)星因計算機單元跳變,姿態(tài)翻滾。2006年10月我國一顆在軌衛(wèi)星突發(fā)嚴重故障,衛(wèi)星姿態(tài)失控,在太空翻滾。在我國航天測控人的努力下,這兩顆衛(wèi)星終于起死回生,恢復(fù)正常運行。衛(wèi)星姿態(tài)變化受空間磁場、高空大氣、重力梯度等諸多因素影響,在國際航天領(lǐng)域這是個令許多科學(xué)家犯怵的技術(shù)難題,對中國的航天測控人來說,也是個重大的新課題。
因為人造衛(wèi)星在太空運行時發(fā)生意外翻滾(前滾翻)和地球自轉(zhuǎn)(前滾翻)原因相同,所以要想弄清人造衛(wèi)星為什么在太空運行時會發(fā)生意外翻滾(前滾翻)事故的原因,只要弄清地球自轉(zhuǎn)(前滾翻)的原因就可以了。地球為什么自轉(zhuǎn)科學(xué)家們始終沒有找到答案。地球膨裂說認為,太陽系是一個旋轉(zhuǎn)體,因為地球外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于地球內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)、地球比較均勻內(nèi)外側(cè)質(zhì)量相等、地球沒有自轉(zhuǎn)前內(nèi)側(cè)和外側(cè)的角速度相等,所以根據(jù)角動量公式L = mr2ω我們可以看出,地球外側(cè)的角動量大于地球內(nèi)側(cè)的角動量。因為太陽系不是鋼體,地球處于懸浮狀態(tài),所以地球剛開始自轉(zhuǎn)時,就在地球外側(cè)的角動量大于地球內(nèi)側(cè)的角動量的作用下,地球外側(cè)的角速度大于了地球內(nèi)側(cè)的角速度,產(chǎn)生了自西向東自轉(zhuǎn)。
月球為什么不自轉(zhuǎn)呢?這個問題最近有了答案,繞月飛行的人造衛(wèi)星測出月球靠地球這一面密度較大,因此月球永遠以同一面朝著地球。地球膨裂說認為,盡管月球外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng),但因為月球剛開始自轉(zhuǎn)前靠地球這一面的密度較大,也就是質(zhì)量大,所以月球內(nèi)側(cè)的角動量等于月球外側(cè)的角動量、月球外側(cè)的角速度等于月球內(nèi)側(cè)的角速度,因此不自轉(zhuǎn)。
金星為什么自東向西自轉(zhuǎn)(逆轉(zhuǎn)、后滾翻)呢?地球膨裂說認為,盡管金星外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng),但因為金星剛開始自轉(zhuǎn)前靠地球這一面內(nèi)側(cè)的密度比外側(cè)的密度大得多,所以金星內(nèi)側(cè)的角動量大于金星外側(cè)的角動量,金星內(nèi)側(cè)的角速度大于金星外側(cè)的角速度,因此金星就自東向西自轉(zhuǎn)(逆轉(zhuǎn)、后滾翻)。
為了驗證我的這一理論,我作做了一個地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水,用手掌沿盆沿逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后,把暖水瓶的塑料蓋口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))的同時,自身也在逆時針旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。這就是無可辯駁的地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的實驗。
再做一個月球公轉(zhuǎn)不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水,用手掌沿盆沿逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后,把暖水瓶塑料蓋里的一側(cè)放一枚硬幣,放硬幣的一側(cè)靠近盆心,口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))的同時,自身并不旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。這就是無可辯駁的月球公轉(zhuǎn)不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的實驗。
再做一個金星公轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆向自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水,用手掌沿盆沿到盆心的一半處逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后,把暖水瓶的塑料蓋口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))的同時,自身在順時針旋轉(zhuǎn)(逆向自轉(zhuǎn))。這就是無可辯駁的金星公轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆向自轉(zhuǎn)的實驗。
人造衛(wèi)星之所以翻滾(前滾翻)這和地球自轉(zhuǎn)(前滾翻)原因一樣,是因為外側(cè)的角動量大于內(nèi)側(cè)的角動量造成的。因此,只要使人造衛(wèi)星較重的一側(cè)面對地球,人造衛(wèi)星就不會翻滾(前滾翻)了,但必須使內(nèi)外側(cè)的質(zhì)量差等于外內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半徑的差,只有這樣人造衛(wèi)星內(nèi)外側(cè)的角動量才能相等、內(nèi)外側(cè)的角速度才能相等,人造衛(wèi)星才不會翻滾。這樣就可以不安裝姿態(tài)控制系統(tǒng)使人造衛(wèi)星經(jīng)常處于自旋狀態(tài)了。這樣既可以節(jié)省衛(wèi)星的重量和燃料,又可以延長衛(wèi)星的壽命。
我希望我發(fā)現(xiàn)的的這一理論能引起我國航天領(lǐng)域的科學(xué)家們的重視,進行研討和鑒定,在設(shè)計航天器的時侯,把這一理論考慮進去,避免發(fā)生星毀人亡的慘劇,使航天事業(yè)安全、快速的向前發(fā)展。