人造衛星如何返回地球？

雪見

人造衛星如何返回地球？簡單的回答是，大部分衛星根本不會返回地球。在接近地面之前，它們可能就消失了。

為什么呢？因為返回之路太復雜、太艱難了。

復雜的返回之路

一顆人造地球衛星在軌道上運行時，其速度可達每秒近8000米。要將一顆衛星順利從太空返回并安全回收，需要解決一系列復雜的技術難題。這些難題主要包括衛星返回的路線調整、防熱、著陸及尋找等。

首先，衛星要返回，必須在預先的設計中設立返回程序，這樣衛星在返回之前先要啟動返回程序。然后衛星調整飛行狀態，即脫離原來的運行軌道，踏上“返鄉”之路。并且衛星重返大地時的角度需要十分精確，一般和地球切線成3～5度角最合適。因為如果太大，衛星將會陡直地進入大氣層，空氣阻力更大，摩擦生熱的溫度更高；如果角度太小，則衛星將仍在原軌道上運行。而這一切都靠一支小型助推火箭來控制。火箭的點火時間、推力方向、推力大小與時間長短都會影響到衛星進入地球的準確度。這就要求有靈敏而可靠的火箭制動發動機。而這需要在衛星升空時預先準備好，這無疑要增加衛星的重量。

其次，衛星在降落過程中，要摩擦生熱。尤其是當它降到離地面60～70千米時，其速度比衛星升空時的速度還要快，與大氣層摩擦使其表面發生燃燒。為此，必須采用適當的防熱設施，來保證回收艙在再入大氣層時能夠維持內部的正常溫度。這就需要有特殊的耐高溫材料。

再次，衛星返回地面需要很長的運行區間，并且地球不停地自轉和公轉，使衛星回地面的運動路線更為復雜，必須不間斷地對衛星進行精確測量和全程跟蹤，并根據實測軌道路線對衛星的程序進行不斷的調整，為此就要建立更大范圍、更多功能的地面測控網。

最后，衛星降落到離地10～ 20千米時，盡管速度已經大大減小，但仍然有200米/秒左右，是高速行駛的汽車的7倍，如果以這樣的速度撞擊地面，衛星必然粉身碎骨。因此，必須使用減速傘來再次降低速度。通常先要打開一頂較小的副傘，初步減速；當衛星降落到離地面只有5千米的高度時，再打開主傘，使衛星速度小于10米/秒。降落傘的打開必須非常準時，否則衛星就不能夠安全著陸。即使這樣，還需要給衛星備有減震裝置。

除此之外，衛星降落之后，還必須能夠準確標示出自己的位置，以便于地面人員尋找。但不論是燈光信號還是無線電信號，衛星都要有這方面的裝備。當地面人員利用這些信號發現衛星后，分別采取陸上、海上和空中回收等方式將衛星回收。

總之，衛星要返回地球，需要預先攜帶許多額外的能量和裝備，增加發射難度，提高發射成本，而大多數衛星的作用，主要是將太空照片和信號傳遞給我們而已。由于讓它們返回地球的成本太高，而且回收的衛星與壞了的手機、電腦一樣也很難再次使用，所以大部分衛星都沒有被設置返回地球的程序，就“丟棄”在太空中任其自生自滅。

“棄兒”的結局

由于大部分衛星都沒有設置返回地球的程序，所以使命完成后就會被“丟棄”在太空中。那么它們的結局會是什么樣的呢？一般來說，它們大部分會落入大氣層被燒毀，只有極少的殘片會落入地球表面。

常見的衛星，比如監測天氣情況的氣象衛星和用來向地面傳遞信息的衛星，都是在赤道上方與地球同步運轉，因此這類衛星又叫做“地球同步衛星”。除此之外，還有與太陽同步運行的太陽同步軌道衛星，和經過極地的極地衛星。無論哪種衛星，一般來講，它們都在最致密的大氣層上方的軌道運動，因為那里條件類似真空，受到外界的阻力較小，衛星在那里最為穩定。但是，來自太陽的熱量最終將使它們落入大氣層中。

原來來自太陽的熱量不斷在加熱地球的大氣，尤其在被太陽照射的地方或者太陽活動劇烈的時候。被加熱的地球大氣層溫度會漸漸升高。到達一定程度時，其中一些能量變高的氣體，便會從大氣層中跑出來。

由于人造衛星的軌道并不是正圓形的，而是橢圓的，這意味著它們有時離地球近，有時離地球遠。這樣，當人造衛星最接近地面的時候，就會遇到從大氣層中逃逸出的氣流，這使衛星速度一點點減慢，能量也隨之降低。

時間一長，衛星就偏離了原來的軌道，受重力的影響，高度會越來越低，會碰到更多從大氣層中逃逸的氣流。并且，衛星運行的速度為大約每小時2.8萬千米，是普通飛機的35倍左右。這樣，衛星受到的摩擦阻力逐漸加大。摩擦生熱，衛星慢慢開始發熱，最后使衛星燒毀或者解體變成碎片。有一些碎片會進入到地球表面，或者墜入海洋。

實際上，每天都有一些太空垃圾在我們頭頂上因各種原因爆發出燦爛的火光。但是，大多數時候，我們根本不會注意到它們，因為它們在大氣層上方，離我們實在是太遙遠了。

大家不要為貢獻了一生的衛星悲傷，其實這是件好事，因為總比它們一直呆在那里當太空垃圾要強許多。要知道，軌道上的太空垃圾就如同公路上的廢棄汽車一樣，不僅堵塞“車道”，而且會增加“撞車”的幾率，威脅到其他的航天器。