軌道壽命

人造地球衛星在軌道上存留的時間。它是從衛星進入軌道到隕落為止的時間間隔。

近地衛星的軌道壽命取決於大氣阻力。在大氣阻力作用下，衛星的實際軌道是不斷下降的螺旋線。當下降到110～120公里的近圓形軌道時，大氣阻力使衛星迅速進入稠密大氣而燒毀，也會有一些殘骸返回地球表面。大氣阻力與衛星的形狀、質量、體積大小有關。一般地說，面積質量比大的衛星受到的阻力大,壽命也短。

基本介紹

• 中文名：軌道壽命
• 外文名：orbital life
• 釋義：人造地球衛星在軌道上存留的時間
• 取決於：大氣阻力
• 延長壽命：選擇發射時間

影響因素

軌道高度

軌道高度越高,壽命也越長。高度超過1000公里的衛星，壽命可能達千年以上。高度在160公里的衛星， 軌道壽命只有幾天甚至幾圈。影響大氣阻力的因素比較複雜，衛星的壽命往往難以準確計算。大橢圓軌道(近地點數百公里，遠地點近10萬公里)、離地球很遠的軌道(近地點5百公里,遠地點幾十萬公里)都不是近地軌道，僅用大氣阻力來計算時，它們的軌道壽命是很長的，而實際壽命有時也很短。這是太陽引力和月球引力作用的結果。在這些引力作用下，近地點高度有時會連續下降，致使衛星進入稠密大氣而燒毀。近地衛星上常裝有小推力發動機，利用推力來抵消大氣阻力，使衛星在完成使命之前不會隕落。壽命取決於月球引力和太陽引力的衛星，通過選擇發射時間和軌道機動的辦法可延長軌道壽命。

空間天氣

高層大氣在太陽電磁輻射和帶電粒子的作用下有著十分劇烈的變化，是影響太空飛行器軌道和壽命的決定因素。特別是對近地軌道的飛行器來說，高層大氣密度、成分、溫度和壓力等直接影響著它們的軌道定位、軌道衰變速率和在軌壽命，大氣效應更為突出。對於載人航天而言，由於其飛行高度一般在500km以下，軌道受大氣影響更為嚴重。此外，在一次載人航天任務中，往往需要多次變軌，因而對其軌道預報準確性的要求比一般的太空飛行器更高。在航天史上，曾多次發生由於軌道預報不準確而造成嚴重後果的事例。例如，1979年美國天空實驗室的提前墜落，就是由於實際太陽活動水平比預計的高，引起大氣密度增加，隨之大氣阻力增加，致使軌道衰變速率增加而造成的。又如，地磁暴的發生引起大氣密度增加，造成哥倫比亞號太空梭軌道急劇衰變，由於提前預報了這種軌道變化，航天員及時採取了措施，才避免了事故的發生。

載人太空飛行器往返過程均需要穿過中高層大氣，中高層大氣風場受對流不穩定等多種因素影響，產生強烈的大氣湍流，會導致太空飛行器在經過該區域時產生強烈抖動，甚至會偏離預定飛行軌道。此外，在發射和返回時，陣風會改變太空飛行器的姿態和飛行方向，影響正常入軌或按計畫返回。同時，風切變會產生剪下力，造成火箭、飛船等太空飛行器共振破壞。

計算方法

實際衛星軌道壽命的長短要受大氣密度的大小及衛星本身的形狀、重量等參數的影響．由於大氣密度變化很複雜，衛星運動中的姿態有時也不知道，因此確切計算衛星軌道壽命是困難的。

近地軌道太空飛行器的軌道壽命是太空飛行器在大氣阻力攝動下，軌道逐漸衰減．即軌道高度和偏心率變小，最後落入大氣層的總過程時間。軌道壽命方程就是太空飛行器在大氣阻力攝動下的運動方程，即

式中， ，該值反應了太空飛行器特性（C_D為阻力係數，由太空飛行器形狀、結構材料、飛行姿態等而定，通常取2.2±0.2;S為太空飛行器的有效截面積，取下行方向最大截面，常取太空飛行器表面積的1/4；m為太空飛行器質量）。用上式計算軌道壽命時，必須對不同的b值與不同的ρ值，分別進行計算。對特定的太空飛行器，認為b值是一常數，因此常將b作為單位進行計算，而後用b除，即得真正得軌道壽命值。