在人類歷史的長河中，探索宇宙的奇妙旅程一直是人類追求進步與探索的象征。而中國作為一個擁有悠久歷史與文明的國家，自古以來就秉持著探索精神，并不斷追求科技創(chuàng)新與發(fā)展。在這個不斷向前邁進的時代，中國航天事業(yè)以其堅定而執(zhí)著的步伐，引領著國家走向了一個嶄新的時代。而其中最令人矚目的里程碑之一，莫過于中國首顆完全自主研發(fā)的衛(wèi)星——東方紅一號。

東方紅一號，是中國航天事業(yè)的巔峰之作，也是中國航天史上的一個具有重大意義的里程碑。1970年4月24日晚上，東方紅一號成功發(fā)射升空，一曲《東方紅》樂曲從太空傳到了世界各地，標志著中國成為繼蘇聯(lián)、美國、法國、日本之后，第五個掌握獨立研制并發(fā)射衛(wèi)星技術的國家。這一壯舉不僅令中國成為世界航天強國的重要一環(huán)，更堅定了中國人民探索宇宙、追求科技進步的信心。

東方紅一號的設計壽命只有20天，在工作28天后就徹底停了信號，在我們印象中，它似乎是一個功勛老物件，此刻就該待在博物館里，向后人述說它帶來的榮光。然而出人意料的是，此刻東方紅一號仍在飛行。這是怎么回事呢？

東方紅一號還在飛行

根據(jù)最新消息東方紅一號仍在軌道上飛行，在世界頭頭五個獨立研制并發(fā)射衛(wèi)星的國家中，唯有我國的“首星”如今還在軌運行。50多年了，它難道不用燃料嗎？它為什么不會掉下來？

東方紅一號還真用不著燃料。1970年4月24日，東方紅一號被長征一號運載火箭送入太空。它在發(fā)射時通過火箭發(fā)動機獲得一定的速度，使其進入軌道。根據(jù)動量守恒定律，系統(tǒng)的總動量在沒有外部力的情況下保持不變。當衛(wèi)星進入軌道后，它的速度已經(jīng)足夠高，使其維持在軌道上運行。衛(wèi)星的慣性使其保持勻速直線運動，不需要額外的推進力來維持速度。

同時地球會對衛(wèi)星施加引力，引力的作用是向地心方向拉扯衛(wèi)星。這個引力提供了向心力，使得衛(wèi)星保持在圍繞地球的軌道上。在合適的速度和軌道高度下，引力與衛(wèi)星的離心力（由其速度產(chǎn)生）相平衡，使得衛(wèi)星保持穩(wěn)定的橢圓軌道運行。由于衛(wèi)星運行的軌道通常位于地球的外部空間，其中幾乎沒有氣體分子和空氣阻力。在真空環(huán)境中，衛(wèi)星不會受到空氣阻力的影響，因此不需要消耗燃料來克服阻力。

據(jù)現(xiàn)有信息，東方紅一號的軌道數(shù)據(jù)為近地點高度432千米，遠地點高度為2028千米，軌道為68度傾角的橢圓軌道。相比其發(fā)射時近地點441千米、遠地點2368千米的數(shù)據(jù)來說，整體的數(shù)據(jù)正在衰減，這是因為東方紅一號會受到近地軌道的空氣分子阻力、地球引力和太陽風等綜合影響，其軌道難以在長時間維度上保持。尋常衛(wèi)星運行幾十年后就難以避免墜入大氣層的結果，然而東方紅一號不一樣。它重173千克，它的重量、軌道傾斜的角度、高度等，都是世界頭五國首星里最大的，這使得它能夠堅持到現(xiàn)在。

已經(jīng)運行的天宮空間站

2021年4月29日，天宮空間站的天和核心艙發(fā)射并成功入軌，軌道高度為400到450千米。6月17日：神舟十二號載人飛船發(fā)射成功，第一批航天員進駐天和核心艙。到今年5月，我國神州十六號載人飛船發(fā)射成功，已經(jīng)實現(xiàn)多次空間站航天員的輪換交接。

在天宮空間站的各種部件中，機械臂絕對算是“明星”。空間站機械臂分為大臂和小臂，核心艙機械臂（大臂）長度為10米，是空間站機械臂的主要組成部分。它具有七個自由度的活動能力，包括3個肩部關節(jié)、1個肘部關節(jié)和3個腕部關節(jié)。核心艙機械臂承載重量高達25噸，具有較大的工作范圍和操縱能力。"問天"實驗艙機械臂（小臂）長度為5米，與核心艙機械臂一起組成空間站機械臂系統(tǒng)。它也具有七個自由度的活動能力，但小巧的體格使得它能夠進行更加精細的工作。

中國空間站機械臂在同類航天產(chǎn)品中復雜度最高，融合了機械、電子、熱學、控制、光學等多個專業(yè)領域的技術機械臂具有最高的控制精度，可以實現(xiàn)精確和精細的運動控制，以執(zhí)行細致的操作任務和，抓取外部物體。空間站機械臂的可達范圍可拓展到14.5米，并且其活動范圍可以覆蓋空間站的三個艙段，使其能夠進行巡檢等任務。它最大的特色就是能夠實現(xiàn)獨立艙外爬行，能夠支持多種艙外任務。

于是人們就有了好奇心：能不能讓機械臂把東方紅一號抓??？

用機械臂抓衛(wèi)星可行嗎？

東方紅一號是我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星，對我們有著特殊的意義，如果能把它帶回家，相信很多人都愿意一試，可關鍵是用機械臂抓衛(wèi)星可行嗎？機械臂本身靈活、承載重量大，用來賺衛(wèi)星是一點問題都沒有。

真正的問題可能還是在軌道上。我們之前提到過，天宮空間站的軌道高度為400到450千米，傾角為42到43度，整個軌道完全不同于東方紅一號，如何使它們倆相遇？這就不得不提到空間站的推進系統(tǒng)了。

天宮空間站的天和核心艙是有動力裝置的，它配備有4臺軌控發(fā)動機、22臺姿控發(fā)動機以及4臺霍爾電推進發(fā)動機。霍爾推力器是一種電推進系統(tǒng)，利用霍爾效應將電能轉化為推力。它是一種離子推進器的變種，使用相似的原理，但在推進劑離子化和加速過程中采用了不同的方法。

霍爾推力器使用一種推進劑，通常為氣體如氙氣或氬氣。這些氣體進入推力器的離子化室，在這里通過電離過程轉化為離子。離子化過程通常通過電子撞擊或陰極加熱來實現(xiàn)。離子化后的氣體離子進入加速器，該加速器由多個環(huán)形電極組成，產(chǎn)生強磁場和電場。磁場使離子發(fā)生循環(huán)運動，并限制其在電極附近的散射。電場則加速離子，并將其推向出口。加速的離子通過出口噴射出去，產(chǎn)生反向的推力。由于離子的速度非常高，盡管它們的質(zhì)量很小，但它們的噴射速度可以產(chǎn)生相當大的推力，這種推力比傳統(tǒng)的化學推進器更高效，比沖能達到化學燃料的數(shù)倍乃至數(shù)十倍。因此從理論上講，天和核心艙的動力裝置是具備變軌能力的。

那么在變軌后抓住東方紅一號又如何處理呢？東方紅一號是一個近似球體的72面體，重量173千克直徑大約為1米，這個大小的物件還真不好處置。空間站的對接口很小，以國際空間站為例，一般的接口直徑也就0.8米，而且從設計本身來說，也沒有能接收東方紅一個的位置。這就導致尷尬的場景：能抓住東方紅一號，但是只能“綁”在空間站外面而不能帶進去，除非我們有更大的接口或者開發(fā)出其他方式。

結語

目前來說，空間站機械臂是能抓住東方紅一號的，但要把它帶回家還稍微有些困難。無論是載人飛船還是空間站，設計上都沒有專程為抓取東方紅一號而設計。而且如果空間站專程變軌去抓它，還可能經(jīng)過范艾倫輻射帶，危害航天員的健康，代價著實有點大。

不過好消息是東方紅一號仍然能在軌道上運行很長一段時間，等到未來我國航天技術進一步發(fā)展，也許將具備更容易帶它回家的方式，屆時這個離家50多年的“游子”可能才會真正回家吧。