人造衛星會掉下來嗎？

李會超

我們都知道，要想在天空中翱翔，就一定要有動力。比如，鳥兒要想持續飛翔，就要揮動自己的翅膀;飛機要想在天空中持續飛行，就要使用發動機持續輸出動力。那么，太空中的衛星是否需要動力來維持自己不掉下來呢？

當我們從平地上躍起時，地球施加給我們的重力會將我們拉回地面。重力實際上是地球和我們之間產生的萬有引力。但如果衛星能夠以足夠快的速度圍繞地球旋轉，那么重力就變成了維持衛星進行圓周運動的向心力。什么是向心力呢？想一想，當你用繩子系住一個物體，拉著它不停旋轉時，繩子繃緊后就產生了拉住物體的向心力。

人造衛星要飛多快才能產生圍繞地球運動的向心力呢？

科學家算出了“7.9千米/秒”這個數值。也就是說，當人造衛星在地球表面附近運動時，只要它的速度高于 7.9千米/秒，它就能圍繞地球運動而不掉下來，這個速度也被稱為第一宇宙速度。而如果人造衛星的速度高于 11.2千米/秒，它就可以掙脫地球引力，成為一顆可以在行星間穿梭的衛星，這個速度被稱為第二宇宙速度。如果我們想讓人造衛星飛出太陽系，那么人造衛星就需要達到第三宇宙速度——16.7千米/秒。

不過，實際上，太空并非完全真空的狀態。在距離地球數百千米高度的近地軌道上，稀薄的高層大氣仍然會對衛星的運動產生不可忽略的阻力。此時，如果衛星沒有額外的動力抵消阻力，就會在阻力的作用下逐漸減速，軌道高度也會逐漸降低。隨著軌道高度的降低，軌道上的大氣密度越來越高，阻力就會進一步變大，人造衛星最終就會墜向地面。

為了避免這個問題的出現，人造衛星在近地軌道時，可以開啟發動機輸出動力，進行軌道維持，抵消大氣的影響。軌道高度比較高的人造衛星，基本不用擔心大氣阻力的問題，一旦入軌就能持續在太空中運行。