既然有火箭为什么卫星还要自带推进系统？( 二 ) _小知识

修正宇宙环境造成的轨道偏移
宇宙环境并不能简单模拟，因为影响因素实在太多。
例如，对于一颗飞在地球附近几百公里的卫星而言，需要考虑的影响就包括：地球非均匀的重力场（比如喜马拉雅山和太平洋的引力影响不同），月球、太阳甚至木星的引力摄动，地球海洋、陆地和大气的潮汐，太阳光和地球反射的太阳光对卫星造成的压力，极其稀薄大气造成的阻力等等因素。
在这些因素影响下，卫星会逐渐偏离轨道，此时必须依靠本身推进能力修正。

（国际空间站入轨前两年轨道高度变化，大部分轨道提高都来自美国航天飞机和俄罗斯的空间站舱段?http://keywordsuggest.org/）
一个典型的例子是已经入轨近20年的国际空间站，它目前飞在距离地面400千米的轨道上。可以从图中看出，它的轨道高度深受近地环境影响，如果不加以推进修正，就会迅速降低。虽然每次货运飞船对接国际空间站后，都会在返回地球前使出绝大部分能量将国际空间站推高，但目前已经是一个420吨的庞然大物的它每年都需要自我修正好几十次，并消耗掉高达7吨燃料。
避免相撞危险

（笔者研究的Swarm卫星两年内经历了12次大的轨道机动，以防止两颗卫星彼此以及和太空垃圾相撞?European Space Agency）
目前，地球周围已经分布有数亿个太空垃圾，在每秒七千多米的速度下，任何一个都是对正常航天器极其危险的威胁。有的编队卫星也要预防可能发生的碰撞事故。因此，卫星携带推进系统也非常必要。
2.卫星推进技术都有哪些
在卫星应用领域，人类已经有了很多种推进方案，但总结下来就是最基本的牛顿运动学定律：
推力能改变卫星的运动状态（第一定律），
推力越大改变能力就越强（第二定律），
推力与反推力是同时存在的（第三定律）。
因此，卫星推进的本质就是当一些工质被加速离开卫星时产生反推力，可以改变卫星的运动状态。
这里有个术语叫“工质” ，其实就是可以将热能和化学能等转换成机械能的“工作物质” ，火箭燃料和燃烧后的燃气是航天里最典型的工质。汽车、轮船和飞机里的石油产品和燃气，也可以理解为一种工质。
【既然有火箭为什么卫星还要自带推进系统？】目前推进技术基本以工质不同来分开，下面我们就来细数下彼此的异同。
化学燃烧推进
这是最常见也被人类最为掌握的技术，通过氧化剂和还原剂燃烧释放大量热量，燃烧的产物高速离开发动机，产生反推力。由于这个燃烧过程比较剧烈，且需要很重的发动机存在，一般不适合小型卫星而适用于大型航天器。生活中汽车通过燃烧汽油来驱动，就是利用了化学燃料。
所用工质：化学燃料燃烧后的产物
应用：航天飞机的轨道转移系统，国际空间站推进系统，天宫二号推进系统
物理变化推进
这个过程中不会发生化学反应，通过工质的物理变化，例如液态变成气态的过程，加速离开卫星产生反推力。它的好处在于不需要发动机燃烧室，质量和体积都很小，可以提供较小且容易控制的推力。这种技术适用于任何一个卫星，也是目前应用最广的卫星推进方式。而且它不仅可以用来改变轨道，还可以通过小型推力装置控制姿态。生活中，水烧开后蒸汽将水壶盖顶起，利用的就是水的物理变化。

既然有火箭为什么卫星还要自带推进系统？( 二 )

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