[发明专利]任意空间无动力可悬停航天器的操作方法及结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天工具，特别是涉及一种无动力可以在任意空间悬停的航天器。

背景技术

人类现时在空中可称为无动力悬停的人造天体只有为数不多的地球静止卫星，其实它是在赤道35786千米上空唯一一条窄窄有限的轨道上的一种与地面同步。这是一个无奈。

按照现在的发射方法,火箭发射如果速度小一些卫星只能在中、低地球轨道上运行，而且角速度必然大于地球自转角速度不能同步。如果速度大一些超过每秒10千米而达不到第二宇宙速度逃离地球，这个超过同步卫星高度的绕地球旋转的卫星角速度就会慢于地球自转角速度，也不是悬停效果。因为具有指导性质的引力形式理论没有产生，实践中人们没有办法，最后同步卫星只能定点在赤道35786千米上空。

这里叙述技术的背景首先要从引力理论谈起，从几百年前牛顿的万有引力定律诞生到霍金提出的引力是两个物体的粒子之间的虚的引力子交换的猜测，引力虽然广为人们应用，但它的真实面目一直是科学界排位第一的谜。卫星发射数据表明，挣脱地球引力达到距地面高度175千米，要求速度7.8千米/秒。达到高度35786千米要求速度10千米/秒。这说明在地球“近地面空间”离固体球面越远体现的引力就越大，物体挣脱地球引力离地面越远要求的速度越大。进一步可以说明地球的引力来自地心的理论是错误的。科学承认经验、实验与观察的结果并以此为真理，这是一个必须遵循不可改变的原则。爱因斯坦提出了引力场理论但是没有去否定地心引力理论，使人们对引力的认识没能产生最终突破。

在赤道，忽略公转速度,地球转动1秒钟地表面相对原来空间的位子就移动了几百米，如果我们脱离地球旋转力在地球的上空看，赤道上距地面10米高的自由落体运动的物体1秒钟之后不是垂直落在地面，而是在空间画出一道弧线随地球旋转几百米后落在原来相对的地面位置。如果在赤道上空月球高度制造一次自由落体运动，那么脱离旋转的地球并忽略地球公转看这个落体空间轨迹就是一个完完整整的漩涡形状。这说明地球的引力轨迹是漩涡形式的。所以我们可以说地球引力就是由一个力的涡旋形式产生。这个引力方向我们随从运动的地球表面上看是垂直指向地心的。脱离地球引力在空中看是个漩涡状最终指向地球圆的中心。

一个新概念：因为视角度的不同和运动物体因各种因素影响所体现出的视觉速度差异，一个运动的物体在同一时间内可以产生两个以上的速度。比如，在赤道地表面做自由落体运动的物体一秒钟的空间直线速度是9.78米/秒，如果我们脱离地球旋转力在地球的上空测量一秒钟完成的空间这条线是474米。再比如，低地球轨道上运行的卫星发射达到的速度是7.8千米/秒，在之后运行中必须保证7.8千米/秒这个第一宇宙速度的同时，这些卫星围绕地球的线速度有的是500米/秒有的是800米/秒等等。

人造地球卫星由运载火箭发射入轨。发射经过垂直起飞后开始程序转弯，在程序转弯段完成方向的选择。在所有人造卫星中占比极少数的太阳同步卫星轨道倾角大于90度，所以运载火箭转弯时需要选择西南方向。因为与地球自转相悖也被称为逆行。卫星发射达到预定空间位置之前火箭受到两个力的作用,一个是火箭推力一个是地球自转力。很多人造卫星为了借助地球自转力增加速度，程序转弯时选择方向偏东。

为了方便理解需要解释另一个新概念:能量作为物质运动的一种物理量，应该体现为物体的一种形式存在。动能应该体现为物体运动时能量运动形式，比如地球本来应该是圆轨道，因为有运动的动能形式它就变为椭圆轨道，我们叫它惯性形式。惯性运动的物体都有惯性形式，像天上的飞机行驶的汽车。运动的惯性形式突出于物体，可测不可视。惯性形式是个矢量形式,特点是突出于运动物体的前方。在同等环境条件下，所见惯性方向同一的物体速度快慢就是物体惯性形式(力度)大小的视觉衡量标准。

因为地球自转力的影响，即使垂直发射天体惯性方向最后不是垂直地面而是偏东的。完全可以说现在轨道上运行的包括地球同步卫星、太阳同步卫星之内的所有人造天体惯性方向都不是对迎地球引力方向。比方，一艘要直线过江的船，船头方向必须逆向倾斜在水流直线和江的横切线之间。这个船头所指方向就是我们所说惯性方向,它是船动力驱使的方向。水流和船的动力两个矢量的合力保证船直线过江。如果我们要让一只船不前进不后退貌似停在一条河流中，其中首要条件就是船头必须准确的对迎着向下游流动的河水。然后是船速(这里指力度)和河水流速(力度)达到平衡。所以在不同纬度上空悬停的航天器的惯性方向必须逆向迎着漩涡引力。这是理论原则。还有一点是航天器要保持与漩涡力相对等的速度(力度)。