[發明專利]任意空間無動力可懸停航天器的操作方法及結構

在審

• 申請號: 201410374507.3
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104139872A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 姚黎明
• 申請（專利權）人: 姚黎明
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種航天工具，特別是涉及一種無動力可以在任意空間懸停的航天器。

背景技術

人類現時在空中可稱為無動力懸停的人造天體只有為數不多的地球靜止衛星，其實它是在赤道35786千米上空唯一一條窄窄有限的軌道上的一種與地面同步。這是一個無奈。

按照現在的發射方法,火箭發射如果速度小一些衛星只能在中、低地球軌道上運行，而且角速度必然大于地球自轉角速度不能同步。如果速度大一些超過每秒10千米而達不到第二宇宙速度逃離地球，這個超過同步衛星高度的繞地球旋轉的衛星角速度就會慢于地球自轉角速度，也不是懸停效果。因為具有指導性質的引力形式理論沒有產生，實踐中人們沒有辦法，最后同步衛星只能定點在赤道35786千米上空。

這里敘述技術的背景首先要從引力理論談起，從幾百年前牛頓的萬有引力定律誕生到霍金提出的引力是兩個物體的粒子之間的虛的引力子交換的猜測，引力雖然廣為人們應用，但它的真實面目一直是科學界排位第一的謎。衛星發射數據表明，掙脫地球引力達到距地面高度175千米，要求速度7.8千米/秒。達到高度35786千米要求速度10千米/秒。這說明在地球“近地面空間”離固體球面越遠體現的引力就越大，物體掙脫地球引力離地面越遠要求的速度越大。進一步可以說明地球的引力來自地心的理論是錯誤的。科學承認經驗、實驗與觀察的結果并以此為真理，這是一個必須遵循不可改變的原則。愛因斯坦提出了引力場理論但是沒有去否定地心引力理論，使人們對引力的認識沒能產生最終突破。

在赤道，忽略公轉速度,地球轉動1秒鐘地表面相對原來空間的位子就移動了幾百米，如果我們脫離地球旋轉力在地球的上空看，赤道上距地面10米高的自由落體運動的物體1秒鐘之后不是垂直落在地面，而是在空間畫出一道弧線隨地球旋轉幾百米后落在原來相對的地面位置。如果在赤道上空月球高度制造一次自由落體運動，那么脫離旋轉的地球并忽略地球公轉看這個落體空間軌跡就是一個完完整整的漩渦形狀。這說明地球的引力軌跡是漩渦形式的。所以我們可以說地球引力就是由一個力的渦旋形式產生。這個引力方向我們隨從運動的地球表面上看是垂直指向地心的。脫離地球引力在空中看是個漩渦狀最終指向地球圓的中心。

一個新概念：因為視角度的不同和運動物體因各種因素影響所體現出的視覺速度差異，一個運動的物體在同一時間內可以產生兩個以上的速度。比如，在赤道地表面做自由落體運動的物體一秒鐘的空間直線速度是9.78米/秒，如果我們脫離地球旋轉力在地球的上空測量一秒鐘完成的空間這條線是474米。再比如，低地球軌道上運行的衛星發射達到的速度是7.8千米/秒，在之后運行中必須保證7.8千米/秒這個第一宇宙速度的同時，這些衛星圍繞地球的線速度有的是500米/秒有的是800米/秒等等。

人造地球衛星由運載火箭發射入軌。發射經過垂直起飛后開始程序轉彎，在程序轉彎段完成方向的選擇。在所有人造衛星中占比極少數的太陽同步衛星軌道傾角大于90度，所以運載火箭轉彎時需要選擇西南方向。因為與地球自轉相悖也被稱為逆行。衛星發射達到預定空間位置之前火箭受到兩個力的作用,一個是火箭推力一個是地球自轉力。很多人造衛星為了借助地球自轉力增加速度，程序轉彎時選擇方向偏東。

為了方便理解需要解釋另一個新概念:能量作為物質運動的一種物理量，應該體現為物體的一種形式存在。動能應該體現為物體運動時能量運動形式，比如地球本來應該是圓軌道，因為有運動的動能形式它就變為橢圓軌道，我們叫它慣性形式。慣性運動的物體都有慣性形式，像天上的飛機行駛的汽車。運動的慣性形式突出于物體，可測不可視。慣性形式是個矢量形式,特點是突出于運動物體的前方。在同等環境條件下，所見慣性方向同一的物體速度快慢就是物體慣性形式(力度)大小的視覺衡量標準。

因為地球自轉力的影響，即使垂直發射天體慣性方向最后不是垂直地面而是偏東的。完全可以說現在軌道上運行的包括地球同步衛星、太陽同步衛星之內的所有人造天體慣性方向都不是對迎地球引力方向。比方，一艘要直線過江的船，船頭方向必須逆向傾斜在水流直線和江的橫切線之間。這個船頭所指方向就是我們所說慣性方向,它是船動力驅使的方向。水流和船的動力兩個矢量的合力保證船直線過江。如果我們要讓一只船不前進不后退貌似停在一條河流中，其中首要條件就是船頭必須準確的對迎著向下游流動的河水。然后是船速(這里指力度)和河水流速(力度)達到平衡。所以在不同緯度上空懸停的航天器的慣性方向必須逆向迎著漩渦引力。這是理論原則。還有一點是航天器要保持與漩渦力相對等的速度(力度)。