人造衛(wèi)星為什么在太空運行時會發(fā)生意外翻滾事故

1958年美國第一顆衛(wèi)星“探險者1號”，由于其四根鞭狀天線的振動耗散了很多能量，在正常工作了一段時間以后，出現(xiàn)了意想不到的衛(wèi)星翻滾現(xiàn)象，導致任務失敗。1973年4月3日蘇聯(lián)發(fā)射禮炮2號空間站。空間站入軌不久，姿態(tài)控制系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)生空間站翻滾，最后爆炸成25塊碎片。1998年5月19日，位于北美西經(jīng)99度赤道上空的銀河－4通信衛(wèi)星突然發(fā)生嚴重故障，星上姿控系統(tǒng)控制處理器失效，導致衛(wèi)星翻滾，衛(wèi)星停止工作。1991年2月14日“風云一號”衛(wèi)星因計算機單元跳變，姿態(tài)翻滾。2006年10月我國一顆在軌衛(wèi)星突發(fā)嚴重故障，衛(wèi)星姿態(tài)失控，在太空翻滾。在我國航天測控人的努力下，這兩顆衛(wèi)星終于起死回生，恢復正常運行。衛(wèi)星姿態(tài)變化受空間磁場、高空大氣、重力梯度等諸多因素影響，在國際航天領域這是個令許多科學家犯怵的技術難題，對中國的航天測控人來說，也是個重大的新課題。

因為人造衛(wèi)星在太空運行時發(fā)生意外翻滾（前滾翻）和地球自轉(zhuǎn)（前滾翻）原因相同，所以要想弄清人造衛(wèi)星為什么在太空運行時會發(fā)生意外翻滾（前滾翻）事故的原因，只要弄清地球自轉(zhuǎn)（前滾翻）的原因就可以了。地球為什么自轉(zhuǎn)科學家們始終沒有找到答案。地球膨裂說認為，太陽系是一個旋轉(zhuǎn)體，因為地球外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于地球內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)、地球比較均勻內(nèi)外側(cè)質(zhì)量相等、地球沒有自轉(zhuǎn)前內(nèi)側(cè)和外側(cè)的角速度相等，所以根據(jù)角動量公式L = mr2ω我們可以看出，地球外側(cè)的角動量大于地球內(nèi)側(cè)的角動量。因為太陽系不是鋼體，地球處于懸浮狀態(tài)，所以地球剛開始自轉(zhuǎn)時，就在地球外側(cè)的角動量大于地球內(nèi)側(cè)的角動量的作用下，地球外側(cè)的角速度大于了地球內(nèi)側(cè)的角速度，產(chǎn)生了自西向東自轉(zhuǎn)。

月球為什么不自轉(zhuǎn)呢？這個問題最近有了答案，繞月飛行的人造衛(wèi)星測出月球靠地球這一面密度較大，因此月球永遠以同一面朝著地球。地球膨裂說認為，盡管月球外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)，但因為月球剛開始自轉(zhuǎn)前靠地球這一面的密度較大，也就是質(zhì)量大，所以月球內(nèi)側(cè)的角動量等于月球外側(cè)的角動量、月球外側(cè)的角速度等于月球內(nèi)側(cè)的角速度，因此不自轉(zhuǎn)。

金星為什么自東向西自轉(zhuǎn)（逆轉(zhuǎn)、后滾翻）呢？地球膨裂說認為，盡管金星外側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)大于內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半經(jīng)，但因為金星剛開始自轉(zhuǎn)前靠地球這一面內(nèi)側(cè)的密度比外側(cè)的密度大得多，所以金星內(nèi)側(cè)的角動量大于金星外側(cè)的角動量，金星內(nèi)側(cè)的角速度大于金星外側(cè)的角速度，因此金星就自東向西自轉(zhuǎn)（逆轉(zhuǎn)、后滾翻）。

為了驗證我的這一理論，我作做了一個地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水，用手掌沿盆沿逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后，把暖水瓶的塑料蓋口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動（公轉(zhuǎn)）的同時，自身也在逆時針旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）。這就是無可辯駁的地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的實驗。

再做一個月球公轉(zhuǎn)不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水，用手掌沿盆沿逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后，把暖水瓶塑料蓋里的一側(cè)放一枚硬幣，放硬幣的一側(cè)靠近盆心，口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動（公轉(zhuǎn)）的同時，自身并不旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）。這就是無可辯駁的月球公轉(zhuǎn)不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的實驗。

再做一個金星公轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆向自轉(zhuǎn)的模擬實驗。在一個大洗衣盆里放滿水，用手掌沿盆沿到盆心的一半處逆時針攪水。當水轉(zhuǎn)起來后，把暖水瓶的塑料蓋口朝上放在靠盆沿的水上。這時發(fā)現(xiàn)塑料蓋在隨水逆時針轉(zhuǎn)動（公轉(zhuǎn)）的同時，自身在順時針旋轉(zhuǎn)（逆向自轉(zhuǎn)）。這就是無可辯駁的金星公轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆向自轉(zhuǎn)的實驗。

人造衛(wèi)星之所以翻滾（前滾翻）這和地球自轉(zhuǎn)（前滾翻）原因一樣，是因為外側(cè)的角動量大于內(nèi)側(cè)的角動量造成的。因此，只要使人造衛(wèi)星較重的一側(cè)面對地球，人造衛(wèi)星就不會翻滾（前滾翻）了，但必須使內(nèi)外側(cè)的質(zhì)量差等于外內(nèi)側(cè)的公轉(zhuǎn)半徑的差，只有這樣人造衛(wèi)星內(nèi)外側(cè)的角動量才能相等、內(nèi)外側(cè)的角速度才能相等，人造衛(wèi)星才不會翻滾。這樣就可以不安裝姿態(tài)控制系統(tǒng)使人造衛(wèi)星經(jīng)常處于自旋狀態(tài)了。這樣既可以節(jié)省衛(wèi)星的重量和燃料，又可以延長衛(wèi)星的壽命。

我希望我發(fā)現(xiàn)的的這一理論能引起我國航天領域的科學家們的重視，進行研討和鑒定，在設計航天器的時侯，把這一理論考慮進去，避免發(fā)生星毀人亡的慘劇，使航天事業(yè)安全、快速的向前發(fā)展。