科学|既然太空没有阻力，为什么卫星入轨后还要消耗燃油，继续加速？( 二 )
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为什么国际空间站和通信卫星需要经常点火维持轨道
从上文中我们可以知道 ， 从原理上分析 ， 如果探测器或者卫星不再折腾 ， 比如它并不想逃离地球或者太阳系 ， 那么它将无需任何燃料 ， 持续的在轨道上运行！但事实上决定一颗卫星命运的不只是电源 ， 还有它所装载的燃料！
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ESA的GOCE卫星轨道只有250千米 ， 上图是它的流线型设计和离子发动机
轨道维持与姿态控制
对于空间站而言 ， 轨道维持是对它维护中一项成本非常高的支出 ， 因为国际空间站的轨道大约是400多千米的正圆形轨道 ， 在这个位置仍然在大气层的逸散层范围内 ， 稀薄大气分子会对庞大的桁架式结构产生很大的阻力 ， 而且为提供电能 ， 国际空间站还有超大面积的太阳能电池！
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因此在这种微弱阻力的作用下 ， 国际空间站轨道衰减非常快 ， 除此以外 ， 太阳活动的带电粒子还经常扰动地球磁气圈 ， 会让大气层的逸散层大气分子密度出现大幅变化 ， 因此太阳活动造成的影响也非常大！
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最近一年国际空间站高度调整记录
双重作用下 ， 国际空间站每个月轨道衰减大约是2千米 ， 因此每隔一段时间就需要调整一次轨道 ， 当然轨道调整是需要用燃料的 ， 国际空间站使用的是常温肼基燃料 ， 每年因为轨道调整消耗掉超过4吨燃料！据说每千克物资送到近地轨道都需要上万美元 ， 这燃料费用一年就得4000万美元！
为什么轨道不高点？
确实轨道高一些就不再受到大气层的困扰 ， 但会存在两个问题 ， 太高会受到范艾伦辐射带影响 ， 辐射增加 ， 那么比400千米稍高点 ， 比如800千米（内范艾伦辐射带1500千米以上） ， 避开了辐射带 ， 大气层影响又降低 ， 但又会有个补给飞船的难度增加的问题 ， 所以国际空间站的轨道高度是一个妥协的结果！
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国际空间站轨道数据
定位维持
国际空间站有轨道衰减的问题 ， 但在地球静止轨道上的卫星却没有这个头痛的问题 ， 那里已经无需考虑大气层阻力的问题 ， 理论上一个物体即使不用任何燃料 ， 它也能在这个轨道上保持百万年之久！但作为静止轨道上的卫星 ， 它仍然需要燃料维持！
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卫星此处的速度为3.07千米/秒 ， 但静止轨道上的卫星在地面看来都静止不动的 ， 所以上面的每一颗卫星都有“固定”的位置 ， 因此必须要保证卫星不能跑远！但静止卫星在轨道上会因重力梯度不均匀以及太阳风的影响 ， 逐渐偏离正确的位置 ， 因此星载燃料就是让卫星回到原来位置！
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早期卫星也会用燃料维持姿态 ， 现代卫星和探测器大都用动量轮来维持 ， 但动量轮失败时也会用姿态发动机辅助 ， 比如日本探测丝川小行星的隼鸟号探测器就干过这样的事！当然这并非所有卫星都具备这种功能 ， 比如早期的东方红一号 ， 上面就根本没有发动机和姿态维持的动量轮 ， 当时使用的是自旋稳定 ， 东方红一号的自转速度是120rpm/min ， 也就是每秒2圈 ， 它用的也是全向天线 ， 所以不存在指向性问题 。
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