人造卫星的发射轨道
人造卫星的发射轨道
人造地球卫星由运载火箭发射入轨。从发射点到入轨点的飞行轨迹叫发射轨道。发射轨道包括垂直起飞段、程序转弯段和人轨段。垂直起飞段和程序转弯段都大同小异，但人轨段根据轨道高度的不同有直接入轨、滑行入轨和过渡转移入轨之分。
低轨道卫星一般直接入轨，即火箭连续工作，当最后一级火箭发动机关机时，卫星就可进入预定轨道。
中、高轨道卫星常常滑行入轨。其发射轨道由火箭发动机工作时的主动段、发动机关机后*惯例飞什的滑行段和发动机两次工作时的加速段组成。
地球静止轨道卫星常常采用过渡转移轨道入轨。它同火箭的级数不同而有差异。对于三级火箭来说，过程一般如下。
第一、二级火箭经主动段、停泊轨道段和加速段，将卫星连同火箭上面级送入200-400千米的停泊轨道。当飞经赤道上空时火箭上面级点火，把卫星送入近地点与停泊轨道高度相同、远地点为35786千米的大椭圆转移轨道。卫星在转移轨道上运行时，地面测控站要精确测量它的姿态和轨道参数，并随时调整它的姿态偏差。当卫星在预定的点火圈运行到远地点
时，地面测控站发出指令，让卫星上的远地点发动机点火，使卫星提高飞行速度，并改变飞行方向，进入地球同步轨道。如要进入地球静止轨道，则需用卫星上的小推力发动机调整它的运行速度，使它慢慢地到达预定的经度上空。这一过程叫卫星定点。
人造卫星的轨道设计
人造卫星的轨道设计 随着现代科技的发展，人造卫星已经成为了现代社会中非常重要的一部分。人造卫星的轨道设计就显得尤为重要，它将直接影响到人造卫星的工作能力和寿命。本文将介绍人造卫星的轨道设计以及相关的技术和原理。 一、什么是人造卫星的轨道？ 人造卫星的轨道是指每颗卫星在空间中运行的路径。卫星的轨道可能是圆形、椭圆形、或者其他形状，轨道的形状和位置取决于卫星的用途以及需要观测或通信的地区。人造卫星的轨道由轨道高度、轨道倾角、轨道形状、轨道方向等因素决定。 二、轨道高度 轨道高度是指卫星在地球或其他天体表面以上的距离。轨道高度越高，卫星运行的速度就越慢。目前，低轨道和静止轨道是最常见的两种人造卫星轨道。 低轨道：
轨道高度为1000公里以下，速度约为每秒7.9千米，飞行时间 约为90分钟。低轨道的优点是其低延迟，适合用于通信和观测等 任务。同时，低轨道的大气摩擦对卫星造成的损害较大，寿命较短，需要频繁地更换卫星。 静止轨道： 轨道高度为地球赤道半径以上的距离，高度约为3.6万公里， 速度为每秒3千米，飞行时间约为24小时。静止轨道的优点是能 够覆盖一个大范围的地区，适用于通信、天气预报等任务。静止 轨道的大气摩擦对卫星的影响较小，可以保证卫星的寿命。 三、轨道倾角 轨道倾角是指卫星轨道平面与地球赤道平面之间的夹角。轨道 倾角越小，卫星越容易进入一些狭窄的地域，如北极或南极地区。而轨道倾角大的卫星则更适合对赤道地区进行观测或通信。一些 商业通信卫星，由于需要覆盖全球各地，通常采用倾角为零的静 止轨道。
四、轨道形状 轨道形状通常被描述为圆形或椭圆形。圆形轨道在轨道高度越高的情况下，更容易实现。而椭圆形轨道能够实现更多的应用，因为它允许卫星在一段时间内离地球较远，然后在另一段时间内逼近地球。这种椭圆形轨道被称为高椭圆轨道。一些卫星，例如地球观测卫星，通常采用高椭圆轨道。 五、轨道方向 轨道方向是指卫星绕行轨道时运动的方向。人造卫星轨道可以是地球固定轨道（即卫星轨道平面与地球赤道平面重合），也可以是地球自转轨道（即轨道倾角与赤道平面夹角不为零）。 六、轨道设计原理 人造卫星的轨道设计的目标是尽可能利用卫星的能力，并使卫星的寿命最大限度地延长。轨道设计过程通常涉及以下几个主要方面：
人造地球卫星的运行轨道
人造地球卫星的运行轨道 夜晚，人们常常会看到明亮的星在天幕群星之间匆匆穿行，不久便消失在远方的天空。这就是人造地球卫星。 人造地球卫星沿着一定的轨道围绕地球运行。从这一点上看，它与月球很相像，属于以地球为中心的天体系统。但是，人造地球卫星与所有的天然天体不同，它是人工研制和发射到运行轨道上的一种空间飞行器（或航天器），是按照人的意志、为了人们的某种目的沿轨道运行的特殊天体。人造卫星体积很小，根本不能与月球相比。它与地球的距离也比月地距离小得多，即使距地面最远的人造卫星，其近地点高度，也不及月地最近距离的十分之一。由于人造卫星离地球较近，所以，在地球上只有天黑后不久和黎明前的一段时间内，才能看到它们。深夜时，也有人造卫星从天空经过，然而，由于完全掩没于地球的黑影之中，人们是无法看到它们的。 这些人造卫星飞行的方向是各不相同的。人造卫星的飞行方向不同，表明它们各自的轨道平面与赤道平面有着不同的夹角。 人造地球卫星运行轨道所在的平面，叫做轨道平面。所有人造卫星的轨道平面都通过地心。轨道平面与地球赤道平面的夹角，叫做轨道倾角。根据轨道倾角，人造地球卫星的轨道有顺行轨道、逆行轨道、极轨道和赤道轨道等几种。 朝偏东向运行的卫星，轨道倾角小于90°，称为顺行轨道。沿这种轨道运行的卫星，在发射过程中，运载火箭是朝偏东方向飞行的。由于发射时利用了地球自转的一部分速度，因此比较节省能量。世界上早期发射的人造卫星，大部分是属于这种类型的。 卫星沿南北方向运行，轨道倾角等于90°，称为极轨道。极轨道平面不仅通过地心，而且通过地球的南、北两极。由于地球不断地自转，因此，沿这种轨道运行的人造卫星，能从地球的任何上空通过。 卫星向偏西方向运行，轨道倾角大于90°，称为逆行轨道。沿这种轨道运行的人造卫星，在发射过程中，运载火箭是朝偏西方向飞行的。由于发射时需要抵消地球自转的一部分速度，因此，消耗的能量比较多。
北斗IGSO 轨道六根数
北斗IGSO 轨道六根数 人造卫星轨道六要素（也称为轨道六根数）是用于表征卫星轨道形状、位置及运动等属性的参数，可用来确定任意时刻卫星的轨道和位置。通常的轨道六根数指的是：半长轴a、离心率e、轨道倾角i、近心点辐角ω、升交点经度Ω和真近点角φ。 六根数中，前2项确定了轨道形状，第3、4、5项确定了轨道平面所处的位置，第6项确定了卫星在轨道中当前所处位置还常常用平近点角、过升交点时刻、过近地点时刻等参量表征，其效果是等价的。 半长轴a：这个根数决定了卫星轨道形成的椭圆长半轴的长度，及轨道的大小。同时，这个根数也决定了发射卫星到这个轨道需要多少能量，因为根据活力公式，一个确定轨道的机械能是固定的。 偏心率e：跟椭圆的扁率是一个意思，代表轨道偏心的程度。偏心率近似等于0的轨道一般称为近圆轨道，此时地球的质心几乎与轨道几何中心重合。偏心大于0小于1，轨道就呈椭圆状，偏心率越大轨道越扁。 轨道倾角i：即轨道平面与赤道平面之间的夹角，用于描述轨道的倾斜程度，简单地说就是轨道平面相对于地球赤道平面是躺着的还是立着的或者是斜着的。卫星轨道的倾角决定了卫星星下点所能覆盖的地理高度，并对发射场和运载火箭的运力形成硬性约束。 升交点赤经Ω：理解这个轨道根数需要在称为惯性系的三维空间中进行。航天动力学中常常将J2000坐标系作为惯性系使用，J2000坐标系它的原点在地球质心，参考平面是J2000平赤道面，Z轴向北
指向平赤道面北极，X轴指向J2000平春分点，Y轴与X和Z轴组成直角右手系。 真近点角φ指天体从近地点起沿轨道运动时其向径扫过的角度，是某一时刻轨道近地点到卫星位置矢量R的夹角。真近点决定了卫星在轨道中的具体位置。
与人造卫星轨道有关的物理知识
与人造卫星轨道有关的物理知识 一、引言 人造卫星是由人类发射到地球轨道上的人造飞行器。它们被用于多种用途，如通信、导航、气象观测、科学研究等。人造卫星的轨道是其运行的路径，与许多物理原理和概念相关。 二、轨道的类型 人造卫星的轨道可以分为地心轨道和地球同步轨道两大类。 1. 地心轨道 地心轨道是指卫星绕地球飞行的轨道。常见的地心轨道有低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和高地球轨道（GEO）。 - 低地球轨道（LEO）：位于地球表面上方约500公里至1500公里的轨道。这种轨道对于观测卫星和通信卫星很有用，因为它们可以更接近地球表面，提供更高的分辨率和更低的信号延迟。 - 中地球轨道（MEO）：位于地球表面上方约10000公里至20000公里的轨道。这种轨道主要用于导航卫星，如全球定位系统（GPS）。- 高地球轨道（GEO）：位于地球表面上方约36000公里的轨道。这种轨道对于通信卫星最有用，因为它们可以保持与地球上某一固定点的位置相对稳定。 2. 地球同步轨道 地球同步轨道是指卫星的轨道与地球自转周期相同，从地面上看，
卫星似乎固定在某一点上。这种轨道对于气象卫星非常重要，因为它们可以提供持续的观测和监测。 三、轨道的稳定性 人造卫星的轨道稳定性是其正常运行的关键。轨道稳定性取决于卫星所受到的引力和离心力的平衡。 1. 引力 地球对卫星施加引力，使卫星在轨道上绕地球运动。根据万有引力定律，引力与卫星和地球质量的乘积成正比，与距离的平方成反比。 2. 离心力 卫星在轨道上的运动同时受到离心力的影响。离心力是由于卫星绕地球运动而产生的离心效应。离心力与卫星的质量和轨道半径的平方成正比。 3. 平衡 卫星轨道的稳定性取决于引力和离心力之间的平衡。如果离心力超过引力，卫星将离开轨道并飞离地球；如果引力超过离心力，卫星将坠入地球。 四、轨道的调整 为了保持卫星在预定轨道上稳定运行，需要进行轨道调整。 1. 推进剂
人造卫星基本原理
人造卫星的基本原理 参考、摘录自——王冈 曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意发射速度>7.9km/s-椭圆 >11.2km/s-抛物>16.7km/s-双曲
二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(22e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12(a r v -=μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+?=112μ A
人造卫星的构造与轨道控制技术
人造卫星的构造与轨道控制技术人造卫星是人类应用于太空科技领域的杰出成果，它既可以用 于通信、遥感、导航等科学研究，也可以用于军事、商业等领域。作为一个高科技产品，人造卫星的构造、运行和控制都需要各种 工程技术的支持。 一、卫星构造 人造卫星的构造是由地球站、太阳能电池板、电池、发射装置、天线等多种组成部分构成的。一般而言，卫星本体是由机身和载 荷两个主要部分组成。机身是卫星的主干部分，它包含了卫星的 主要功能装置。而载荷则是完成一定任务的电气、机械或热学设备，包括各种实验仪器和工业产品。 对于通信卫星来说，天线是十分重要的构造部分，因为从卫星 发射电磁波到地面是通过天线实现的。而天线幅面通常都是非常 小的，因此天线的设计需要考虑到精度、稳定性和制造成本等方 面的因素。
另外，在卫星的构造过程中，材料的选用也十分重要。卫星通常会暴露在极端的环境下，如太阳射线、暴雨、高温、低温等，因此需要使用高强度、高耐腐蚀性、高耐候性的特种材料进行制造。 二、卫星轨道 卫星的轨道一般分为地球同步轨道和极地轨道两种类型。地球同步轨道的特点是卫星飞行周期与地球自转周期相同，其高度一般在3万至6万公里之间。极地轨道则是从极点出发，绕地球北极冠、南极冠飞行，高度一般在800公里至1000公里之间。 为了确保卫星在轨道上稳定飞行，需要设计它的飞行方法。目前主要的卫星飞行方法有“大气打氮”和“离轨打氮”两种。实际上，卫星的轨道还受到地球引力、太阳辐射压力等多重因素的影响，轨道控制技术可以使卫星在轨道上保持精确的位置和速度。 三、卫星轨道控制技术
为了确保卫星在轨道上精准地运行，需要掌握一系列的轨道控制技术。其中最基础的技术是卫星姿态控制技术。通过这种技术可以保证卫星发射后保持稳定的轨道，并且在飞行过程中避免不必要的转动。卫星的姿态控制可以使用各种控制系统实现，如反动量轮、压缩气体垂直喷射推进器等。 另外，卫星的强制控制技术也非常重要。这种技术可以通过改变卫星所受的力，来调整卫星的运行轨迹。在卫星执行任务时，强制控制技术可以帮助卫星校准它的当前位置和速度，以确保它能够正确地执行任务。 最后，卫星的最佳轨道控制技术可以根据卫星所处的环境和任务特点，来确定最适合的轨道控制方案。卫星轨道控制的精确性决定了卫星的稳定性和任务执行质量。 总之，人造卫星的构造与轨道控制技术是卫星研制中必不可少的技术环节。人类的科技水平在不断提升，相信将来人造卫星技术也会不断创新和发展。
人造卫星的工作原理
人造卫星的工作原理 人造卫星是人类在探索宇宙的过程中发明的，其工作原理是利 用地球引力和离心力的平衡来维持其轨道，并通过搭载各种仪器 来完成科学探测、通讯、气象预报等任务。 一、轨道运动原理 人造卫星的运动是受到地球引力和离心力的共同作用的。在卫 星上面观察，地球像是一个巨大的引力源，它的引力向心作用影 响到卫星的运动轨迹。同时，在卫星向外运动的过程中，也产生 了一个等大但方向相反的离心力。当这两个力平衡时，卫星就处 于一个稳定的轨道上。 二、卫星的轨道类型 人造卫星的轨道类型主要有三种：静止轨道、低轨道和中轨道。静止轨道是指卫星以与地球自转同步的速度绕地球运动，这种轨 道适合于卫星通讯和气象观测等任务。低轨道一般在500-2000公 里高度，适合于地球探测、测绘和科学实验等任务。中轨道一般 在5000-20000公里高度，适合于卫星导航等任务。
三、卫星的主要部件 卫星主要由以下几个部分组成：电子设备、通讯天线、太阳能电池板、因变器等。其中太阳能电池板用来向卫星提供能量，电子设备和因变器则用来控制卫星的姿态、保持轨道等，通讯天线则用来与地球的通讯站交换信息。 四、卫星在科学探测中的应用 卫星在科学探测中有着广泛的应用。例如，卫星可用来观测气象、地震、海洋等自然现象，收集出来的数据可用来准确预报天气、预测海洋气候变化等。另外，卫星还可以用来观测宇宙，测量恒星距离和速度，揭示宇宙形成和演化的规律。同时，卫星还可以用来探测地球上的其他科学问题，例如资源勘探、生态环境监测等。 总之，人造卫星是人类科技发展的重要成果之一，它为人类在探索宇宙、科学探测、通讯等方面提供了便利。掌握人造卫星的工作原理，对于我们了解科技的进步和人类对于科学探索的热情都有着重要的意义。
卫星发射知识点总结
卫星发射知识点总结 概述： 卫星发射是将人造卫星送入轨道的过程。卫星发射是航天工程的重要环节，其成功与否直接关系到卫星的使用效果。本文将对卫星发射的准备工作、发射过程以及发射后的工作进行总结和阐述。 一、卫星发射的准备工作 1. 卫星设计与制造：卫星发射前，需要进行卫星的设计与制造。这包括卫星的结构设计、电子系统设计、能源系统设计等。卫星的设计需满足任务需求，同时要考虑重量、体积、稳定性等因素。 2. 运载火箭选择：选择适合卫星发射的运载火箭。根据卫星的质量、轨道要求等因素，选择合适的运载火箭，如长征系列火箭、猎鹰系列火箭等。 3. 发射场选择与准备：选择合适的发射场，并进行发射场的准备工作。发射场要满足火箭发射的要求，包括起飞安全、通信设备、气象条件等。 4. 发射时间确定：根据天气条件、任务需求等因素，确定最佳的发射时间。考虑到轨道要求、地球自转等因素，选择合适的发射窗口。 二、卫星发射过程 1. 点火与起飞：火箭点火后，逐渐增加推力，使火箭离开地面。火箭起飞后，需要进行空中姿态调整，以使火箭进入预定轨道。
2. 分离与抛放：当火箭运行到预定高度和速度时，需要将不再使用的火箭级别进行分离。这样可以减轻负载，提高效率。 3. 有效载荷部署：当火箭进入预定轨道后，需要将卫星释放到轨道上。这一步需要精确控制，以确保卫星能够稳定进入轨道。 4. 姿态稳定与校正：卫星进入轨道后，需要进行姿态稳定与校正。这包括卫星的定位、姿态调整等，以满足任务需求。 5. 轨道调整：根据卫星的任务需求，可能需要进行轨道调整。这可以通过卫星自身的推进器或者地面指令来实现。 6. 远程控制与任务执行：卫星进入轨道后，可以通过地面控制中心进行远程控制。同时，卫星开始执行任务，如通信、遥感、导航等。 三、卫星发射后的工作 1. 卫星状态监测：发射后，需要对卫星进行状态监测。这包括卫星的运行状态、电力系统、通信系统等的监测，以确保卫星正常工作。 2. 轨道调整与修正：根据卫星任务需求，可能需要对卫星轨道进行调整和修正。这可以通过地面指令或者卫星自身的推进器来实现。 3. 数据接收与处理：卫星发射后，可以接收地面发来的指令，并将任务执行过程中获取的数据传回地面。地面可以对数据进行处理和分析，以获得所需的信息。 4. 故障排除与维护：如果卫星发生故障，需要进行故障排除与维护工作。这可能需要进行遥测分析、软件更新、硬件更换等。 5. 寿命管理与退役：卫星的使用寿命有限，需要进行寿命管理与退
卫星升空后多久才算进入最终轨道
卫星升空后多久才算进入最终轨道 因为不同种类的人造地球卫星运行在不同的轨道上，所以它们在升空后进入最终的工作轨道所花的时间有很大差异，有的能马上进入最终的工作轨道，有的则需要几十天甚至几个月。那么卫星升空后多久才算进入最终轨道? 卫星升空后多久才算进入最终轨道 由于种种原因，用运载火箭发射人造地球卫星时，其入轨点的速度和方向会与预定的轨道稍有偏差，因而常常不能一下把卫星送入预定的轨道。例如，运行在距地面250km高的卫星，如果速度大小有千分之一的误差，或方向角有半度误差，都会使卫星的轨道高度偏离50km。因此，卫星上天后需要变轨，对轨道进行修正，才能进入预定轨道。 如果不在地球赤道上的地点发射地球静止轨道卫星，那么由于卫星最初进入的轨道平面是通过发射地点和地心的，因此就会使轨道平面和地球赤道之间形成一个夹角。要让轨道面和地球赤道面重合，就需要改变卫星轨道平面的倾角。 一般发射地球静止轨道卫星分为两步：第一步是用火箭把卫星送入一个远地点在赤道上空35786km，近地点为几百千米的大椭圆轨道，它也叫地球同步转移轨道;第二步是在卫星运行到远地点时，启动卫星上的远地点发动机3～4次，逐渐提高卫星飞行速度，改变飞行方向，消除轨道倾角，把卫星的近地点高度提升到35786km，速度的方向朝正东的水平线，从而使卫星运行在地球静止轨道。 拓展 在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。太阳系已知的天然卫星总数(包括构成行星环的较大的碎块)至少有160颗。天然卫星是指环绕行星运转的星球，而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中，太阳是恒星，我们地球及其它行星环绕太阳运转，月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转，这些星球就叫做行星的天然卫星。土星的天然卫星第二多，目前已知61星。木
高一物理【人造卫星的发射、变轨问题】专题
高一物理【人造卫星的发射、变轨问题】专题 1．卫星发射及变轨过程概述 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示。 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上。 (2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供卫星 在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。 2．三个运行物理量的大小比较 (1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B 点速率分别为v A、v B。在A点加速，则v A＞v1，在B点加速，则v3＞v B，又因v1＞v3，故有v A＞v1＞v3＞v B。 (2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同。 (3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、 r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律r3 T2＝k可知T1＜T2＜T3。 我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则() A．飞行器在B点处点火后，速度增加 B．由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期 C．在只有万有引力作用的情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度 D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2πR g0 [解析]在椭圆轨道近月点变轨成为圆轨道，要实现变轨应给飞行器点火减速，减小所需的向心力，故点火后速度减小，故A错误；设飞行器在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类 从1970年4月24日到2000年10月31日，我国发射了74个航天器，它们覆盖了地 球所拥有的4种轨道。其中有国产的实验飞船1艘，国产的人造卫星47颗，外国制造的 卫星26颗。现以47颗国产卫星为主，简要介绍一下它们的运行轨道。 顺行轨道 逆行轨道的特点就是轨道倾角即为轨道平面与地球赤道平面的夹角大于90度。在这 种轨道上运转的卫星，绝大多数距地面较将近，高度仅为数百公里，故又将其称作近地轨道。我国地处北半球，必须把卫星送进这种轨道，运载火箭必须朝东南方向升空，这样能 利用地球自西向东进动的部分速度，从而可以节约火箭的能量。地球进动速度可以通过赤 道进动速度、升空方位角和发射点地理纬度计算出来。不难想象，在赤道上朝着正东方向 发射卫星，可以利用的速度最小，纬度越高能用的速度越大。 我国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的8颗科学技术试验卫星，用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的17颗返回式遥感卫星以及用长征二号f运载火箭发 射的神州号试验飞船，都是用顺行轨道。它们都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运 行的。通过长征三号甲运载火箭发射的1颗北斗导航试验卫星也是采用顺行轨道。 顺行轨道 逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要 朝西南方向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度，而且还要付出额外能量克服地球自转。因此，除了太阳同步轨道外，一般都不利用这类轨道。 由于地球表面不是理想的球形，其重力原产也不光滑，并使卫星轨道平面在惯性空间 中不断变动。具体地说，地球赤道部分有些鼓涨，对卫星产生了额外的吸引力，给轨道平 面额外了1个力矩，并使轨道平面慢慢进动，进动方向与轨道倾角有关。当轨道倾角大于90度时，力矩就是逆时针方向，轨道平面由西向东进动。适度调整卫星的轨道高度、倾角和形状，可以并使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度，恰好等同于地球拖太 阳太阳的日平均值角速度，这就是应用领域价值很大的圆形太阳同步轨道。 在太阳同步轨道上运行的卫星，可在相同的时间和光照条件下观察卫星云层和地面目标。气象、资源、侦察等应用卫星大多采用这类轨道。我国用长征四号火箭发射的2颗风 云一号气象卫星和2颗测量大气密度的地球卫星，用长征四号2火箭发射的1颗风云一号 气象卫星、1颗中国和巴西合制的资源一号卫星、1颗中国资源二号卫星、1颗实践五号科学试验卫星，都采用这种轨道。它们都是从太原发射中心升空的。长四乙火箭在发射资源 一号卫星时，还用1箭双星的方式把1颗巴西小型科学应用卫星送入太阳同步轨道。 赤道轨道
高中物理必修二科学思维系列(一)——卫星变轨及飞船对接问题
核心素养提升微课堂 科学思维系列(一)——卫星变轨及飞船对接问题 1．变轨原理及过程 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示． (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上． (2)在A点点火加速，速度变大，进入椭圆轨道Ⅱ. (3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆轨道Ⅲ. 2．卫星变轨问题分析方法 (1)速度大小的分析方法． ①卫星做匀速圆周运动经过某一点时，其速度满足GMm r2＝ m v2 r即v＝GM r.以此为依据可分析卫星在两个不同圆轨道上的 速度大小． ②卫星做椭圆运动经过近地点时，卫星做离心运动，万有引 力小于所需向心力：GMm r2< m v2 r.以此为依据可分析卫星沿椭圆轨 道和沿圆轨道通过近地点时的速度大小(即加速离心)． ③卫星做椭圆运动经过远地点时，卫星做近心运动，万有引 力大于所需向心力：GMm r2> m v2 r.以此为依据可分析卫星沿椭圆轨 道和沿圆轨道通过远地点时的速度大小(即减速近心)． ④卫星做椭圆运动从近地点到远地点时，根据开普勒第二定律，其速率越来越小．以此为依据可分析卫星在椭圆轨道的近地点和远地点的速度大小． (2)加速度大小的分析方法：无论卫星做圆周运动还是椭圆运
动，只受万有引力时，卫星的加速度a n＝F m＝G M r2. 3．飞船对接问题 (1)低轨道飞船与高轨道空间站对接 如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道追上高轨道空间站与其完成对接． (2)同一轨道飞船与空间站对接 如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度．【典例】“嫦娥三号”探测器由“长征三号乙”运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察，“嫦娥三号”的飞行轨道示意图如图所示．假设“嫦娥三号”在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则以下说法正确的是() A．若已知“嫦娥三号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可以计算出月球的密度 B．“嫦娥三号”由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速 C．“嫦娥三号”在从远月点P向近月点Q运动的过程中，加速度变大 D．“嫦娥三号”在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度 【解析】根据“嫦娥三号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量可以求出月球的质量，但是由于不知道月球的半径，故无法求出月球的密度，A错误；“嫦娥三号”由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，轨道半径减小，故应让发动机