世界空间周从今天开始。69 年前的这一天,人类第一次把一颗卫星送进了地球轨道。

图片:必应每日壁纸 · 阿尔忒弥斯一号月球火箭,肯尼迪航天中心 39B 发射台,2022 年 6 月 15 日 · © EVA MARIE UZCATEGUI/Getty Images · 原始页面
今天的必应壁纸是一枚尚未出发的火箭。照片拍于 2022 年,不是今天的发射现场。必应把它连向的主题,是世界空间周。
一周的两头,各有一个日期
联合国大会在 1999 年宣布,每年 10 月 4 日至 10 日为世界空间周,纪念空间科学与技术对人类生活的贡献。
10 月 4 日,来自 1957 年苏联发射人造卫星一号的日子。10 月 10 日,来自 1967 年《外层空间条约》生效的日子。前一个日期关乎能力,后一个关乎规则:条约规定,外层空间,包括月球与其他天体,不能由国家据为己有。
人造卫星一号是直径约 58 厘米、重 83.6 公斤的金属球,外伸四根天线。它没有复杂的科学仪器,却能向地面发送无线电信号,一圈约 96 分钟。无线电爱好者也能接收到那串著名的滴答声。
1957 年 10 月 26 日,电池耗尽,信号停止。卫星却没有立刻落下:它继续沿轨道飞行,直到 1958 年 1 月 4 日再入大气层。能够通信多久,与能够留在轨道上多久,是两回事。
不是引力消失了
为什么卫星能留在天上,而往上扔的石头很快就落回来?
只回答“飞得高”,还不够。近地轨道上的引力依然很强。如果没有合适的速度,物体即使被送到同样的高度,也会重新落下来。
牛顿的大炮思想实验给了一个直观答案。想象在极高的山顶水平发射炮弹。速度小,它落在附近;速度更大,落点更远。如果速度足够合适,炮弹下落时,地面也因地球的曲率不断向下弯开。它一直受引力拉向地球,却一直错过地面。
轨道不是停止下落,而是持续下落时仍在向前飞。 近地轨道的速度约为每秒 8 公里,准确数值取决于轨道高度与形状。

示意图:来历;说明轨道运动的概念,不是实际飞行轨迹,也未按比例绘制。
这幅思想实验还省略了一个重要条件:空气。实际火箭既要获得速度,也要把载荷带离稠密大气。卫星不会因为进入轨道就获得永恒的寿命。
同样是第一颗卫星,寿命却不同
1970 年 4 月 24 日,长征一号把中国第一颗人造地球卫星东方红一号送入轨道。卫星重 173 公斤,向地面播送《东方红》的乐曲。
中国新闻网转引的航天资料记载,它发射时的近地点约 439 公里、远地点约 2384 公里。这是当时的轨道,不能当成今天每一圈都不变的高度。
中国国家航天局 2026 年 8 月的一篇介绍仍记录,东方红一号早已停止工作,却还在轨道上飞行。今天查询 CelesTrak,编号 4382 的 DFH 1 也有 2026 年 10 月 4 日的轨道数据。
两颗卫星不同的寿命,不能简单归结为哪颗造得更结实。较低轨道上的残余大气会拖慢卫星,使轨道衰减;下降后遇到更稠密的空气,衰减还会加快。东方红一号最初较高的轨道,有利于它长期留在太空。物体的质量、迎风面积和太阳活动等因素,也会影响这个过程。
这也是一个容易混淆的区别:还在轨道上,不等于还在工作。
从金属球,到壁纸上的登月火箭
壁纸里的火箭服务于阿尔忒弥斯一号。它于 2022 年 11 月 16 日发射,猎户座飞船完成无人绕月试飞,12 月 11 日溅落返回。
NASA 的任务页记录,阿尔忒弥斯二号于 2026 年 4 月 1 日发射、4 月 10 日返回,任务持续 9 天 1 小时 32 分钟,完成四名宇航员的载人月球飞越。它没有在月面着陆。
NASA 目前的任务说明将 2027 年阿尔忒弥斯三号安排为近地轨道交会对接测试,并把重返月面目标放在 2028 年。这些是发布时的计划,仍可能调整。
从第一颗卫星,到可以绕月后回家的飞船,工程复杂了许多。基础物理却一直在:向前的速度、引力,以及怎样在正确的时间改变轨道。
世界空间周的意义,可以从这一点开始理解。天上匀速移动的光点,并不是悬在那里;它正在飞,也正在下落。
资料
联合国外空司:世界空间周历史 (PDF);联合国外空司:《外层空间条约》原文;NASA:Sputnik 与太空时代的起点;NASA:Sputnik 的信号与再入日期;NASA:Sputnik 研制史;NASA:轨道与牛顿大炮;中国新闻网:东方红一号;国家航天局:56 年后的东方红一号;CelesTrak:DFH 1 轨道数据;NASA:阿尔忒弥斯一号;NASA:阿尔忒弥斯二号。