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【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 石豪】

北京時(shí)間12月22日12時(shí)37分，長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭自文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，將新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星等多顆衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道。

這次發(fā)射，不僅象征著中國(guó)新一代運(yùn)載火箭的全面亮相，也標(biāo)志著“十三五”規(guī)劃期間中國(guó)航天的新一代火箭發(fā)射任務(wù)圓滿收官。

中國(guó)航天2020年的“One more thing”

史蒂夫·喬布斯還在世的時(shí)候，不僅蘋果手機(jī)還附送充電器，他在年度發(fā)布會(huì)上的“One more thing”（還有一件事），更是被人津津樂道，新一代macbook等眾多明星產(chǎn)品都在“One more thing”環(huán)節(jié)閃亮登場(chǎng)。

“One more thing……” （圖/蘋果發(fā)布會(huì)）

長(zhǎng)征八號(hào)，就是2020年中國(guó)航天帶來的“One more thing”。

長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭（圖/中國(guó)航天科技集團(tuán)）

中國(guó)航天是全面發(fā)展的，既有探索未知的空間探測(cè)器，也有保障人民生產(chǎn)生活的應(yīng)用衛(wèi)星。除去建設(shè)周期長(zhǎng)的導(dǎo)航星座外，目前大量投入使用的主要是運(yùn)行在地球靜止軌道的通信衛(wèi)星，和太陽(yáng)同步軌道的遙感衛(wèi)星。

地球靜止軌道與太陽(yáng)同步軌道（圖/NOAA SciJinks）

地球靜止軌道我們很熟悉了，在赤道上空35786千米高度，衛(wèi)星的軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期一致，從地面看來衛(wèi)星是高懸于赤道之上靜止不動(dòng)的。

太陽(yáng)同步軌道則要復(fù)雜一些。衛(wèi)星在自己的軌道平面上繞地球旋轉(zhuǎn)，而地球也在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。如果沒有擾動(dòng)的話，衛(wèi)星的軌道平面在太空中的方向是不會(huì)變的——也就是說，衛(wèi)星的軌道面與日地連線的夾角會(huì)隨著地球公轉(zhuǎn)而不斷改變，就像下圖中紫紅色的軌道一樣：

但對(duì)于給地球拍照的遙感衛(wèi)星來說并不合適，因?yàn)檐壍烂媾c太陽(yáng)夾角的改變，意味著拍照時(shí)太陽(yáng)光的方向改變，這給衛(wèi)星照片的判讀處理平添了許多麻煩。

而太陽(yáng)同步軌道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，恰恰就在“擾動(dòng)”上。

如果地球是一個(gè)質(zhì)量分布均勻的完美球體，那對(duì)于衛(wèi)星的運(yùn)行幾乎沒有擾動(dòng)，可地球偏偏是一個(gè)“扁球體”，赤道直徑比南北極直徑大一些，這就對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)行增添了一些額外干擾。利用這種干擾，我們可以設(shè)計(jì)出一種軌道，讓衛(wèi)星每轉(zhuǎn)一圈，軌道面都偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)的速度恰好是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的角速度：每天0.9856度。

軌道面跟著太陽(yáng)的方向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是“太陽(yáng)同步軌道”。

太陽(yáng)同步軌道 （圖/舊金山州立大學(xué)）

太陽(yáng)同步軌道很獨(dú)特，它的軌道傾角大于90度，衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，是所謂的“逆行軌道”。因此地球自轉(zhuǎn)速度對(duì)于發(fā)射非但沒有幫助，反而是一種阻礙。

之前，我們都是采用長(zhǎng)征二號(hào)丙/丁，或者長(zhǎng)征四號(hào)乙/丙火箭執(zhí)行太陽(yáng)同步軌道發(fā)射任務(wù)，700千米太陽(yáng)同步軌道運(yùn)力可以達(dá)到3噸，再大就力不從心了。所以今年12月6日，我們?cè)谖鞑眠\(yùn)載能力更強(qiáng)的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭發(fā)射高分十四號(hào)衛(wèi)星，而長(zhǎng)三乙一直是用于發(fā)射地球靜止軌道衛(wèi)星的，“臨時(shí)客串”并不是常態(tài)。

長(zhǎng)征八號(hào)火箭，為改變這種現(xiàn)狀而來。