地球同步卫星的定义

地球同步卫星轨

卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道(简称同步轨道)，而在无数条同步轨道中，有一条圆形轨道，它的轨道平面与地球赤道平面重合，在这个轨道上的所有卫星，从地面上看都像是悬在赤道上空静止不动，这样的卫星称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这条轨道就称为地球静止卫星轨道，简称静止卫星轨道，高度大约是35800公里．

人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星．静止卫星的发射要比低轨道卫星难得多．其一，需要大推力运载火箭；其二，卫星的发射过程比较复杂，需要有高超的测控技术．

发射静止卫星一般用三级火箭，卫星本身还装有远地点发动机，整个发射过程要经过三次轨道变换，卫星才能到达预定的位置．运载火箭的第一级和第二级首先把卫星连同第三级火箭送入100～200公里高的圆形轨道，称为停泊轨道．然后第三级火箭分两次点火，把卫星送入远地点在赤道上空约35800公里的大椭圆轨道，称为转移轨道．

卫星在转移轨道上运行过程中，由地面测控中心控制，调整卫星姿态，在到达远地点时，指令远地点发动机点火，把卫星送入准静止轨道．卫星由地面控制，经过一段时间飘移，最后定点在预定位置．这个位置可用经度表示，例如我国的“东方红”三号通信卫星是定位在东经125°．

从以上可以看出，没有高超的火箭技术和遥测控制技术，发射不了静止卫星．目前世界上只有美国、俄罗斯、法国、中国和日本等几个国家能独立发射这种卫星．因为静止卫星位于赤道上空，所以它的发射场越靠近赤道越好，以便节省发射卫星所消耗的能量．例如在我国，静止卫星都是在西昌发射中心发射而不在太原或酒泉发射中心发射，法国的卫星发射场建在赤道附近的法属圭亚那而不在法国本土，道理就在于此．

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地球同步卫星及变轨问题微探

作者：杨纯 叶玉琴

来源：《中学教学参考·理科版》2011年第11期

地球同步卫星即通信与广播卫星，主要用作空间无线电中继站。这种卫星一般采用地球同步轨道（相对于地面总是静止的），这样，地面用户可以省掉复杂的跟踪设备，只需要简单的定点指向天线，从而便于普及卫星通讯与广播业务。

地球同步卫星具有如下特点。

一、周期等于地球的自转周期T（24小时），且从西向东运转，角速度大小为

二、轨道平面与赤道平面共面同心——保证万有引力全部用作向心力

如果轨道平面不在赤道平面内，而是在其他纬度平面内，如图1所示，卫星将在万有引力垂直地轴的分量的作用下，绕地轴做圆周运动，同时在平行于地轴的分量的作用下，在赤道平面两侧来回振动，这样就不可能与地球同步了。

三、定点高度——距地面

由于地球自转的周期T（或角速度ω）一定，所以同步卫星的定点高度不具有任意性，而是唯一确定的。根据

所以定点高度h为：

--R＝。

四、环绕速度——υ＝

在轨道半径一定的条件下，同步卫星的环绕速度也一定，且为：

υ＝GMr＝。 龙源期刊网

总之，不同的地球同步卫星的轨道及半径、线速度、角速度、周期和加速度均是不同的，不一定相同的是卫星的质量和卫星受到的万有引力。

五、变轨道发射——发射同步卫星，一般不采用普通卫星的直接发射方法，而是采用变轨道发射

要想把同步卫星发射到地球同步轨道上，除了要求运载火箭有较大的推动力外，发射过程也比较复杂。首先，利用一级火箭，克服地球引力和大气阻力，将卫星送入一个停泊轨道，停泊轨道一般选取200～300千米的准圆轨道；当卫星在停泊轨道上运行到赤道上空时，第二、第三级火箭点火，将卫星的轨道调整为位于赤道平面内的大椭圆轨道，且椭圆轨道的远地点位35800千米，称为“转移轨道”；当卫星运行到转移轨道的远地点时，卫星自备的发动机点火，调整卫星姿态，使卫星进入圆形静止轨道；最后还要进行适当的机动调整，把卫星移动到预先登记好的赤道平面的经度位置上。这种发射方法有两大优点：一是对火箭推力的要求相对较低些；二是发射场的位置可不局限在赤道上。

教科版小学科学六年级下册 3.1地球的卫星----------月球

一、选择题（共10题；共20分）

1.下列关于月球的运动轨迹的图形，正确的是( )。

A.

B.

2.第一个在月球上留下足迹的人是（ ）的阿姆斯特朗。

A. 英国 B. 美国 C. 法国 D. 德国

3.距离地球最近的星球是（ ）。

A. 太阳 B. 月球 C. 金星

4.月球质量大约是地球质量的（ ）分之一。

A. 八十 B. 七十 C. 六十 D. 五十

5.月球是围绕地球运动的（ ）。

A. 行星 B. 卫星 C. 恒星 D. 彗星

6.地球的直径大约是月球直径的（ ）。

A. 14

同步卫星要讲清的七个问题

来源：物理通报

同步卫星运转的周期与地球自转周期相同,相对于地球静止不动.有关同步卫星的知识在高考中多次出现,成

为考查的热点之一,很多学生对它的理解较为模糊.为使学生加深理解,在教学中要向学生讲清以下七个问题.

1 同步卫星轨道为什么是圆而不是椭圆

地球同步卫星的特点是它绕地轴运转的角速度与地球自转的角速度相同,是/静止0在赤道上空某处相对于

地球不动的卫星,这一特点决定了它的轨道只能是圆.因为如果它的轨道是椭圆,则地球应处于椭圆的一个焦

点上,卫星在绕地球运转的过程中就必然会出现近地点和远地点,当卫星向近地点运行时,卫星的轨道半径将

减小,地球对它的万有引力就变大,卫星的角速度也变大;反之,当卫星向远地点运行时,卫星的轨道半径将变大,

地球对它的万有引力就减小,卫星的角速度也减小,这与同步卫星的角速度恒定不变相矛盾,所以同步卫星轨

道不是椭圆,而只能是圆.

2 为什么同步卫星的轨道与地球赤道共面

假设卫星发射在北纬某地的上空的B点,其受力情况如图1所示,由于该卫星绕地轴做圆周运动所需的向心力

只能由万有引力的一个分力F1提供,而万有引力的另一个分力F2就会使该卫星离开B点向赤道运动,除非另

有一个力F'恰好与F2平衡(但因F'没有施力物体,所以F'是不存在的),所以卫星若发射在赤道平面的上方(或下

方)某处,则卫星在绕地轴做圆周运动的同时,也向赤道平面运动,它的运动就不会稳定,从而使卫星不能与地球

同步,所以要使卫星与地球同步运行,必须要求卫星的轨道与地球赤道共面.

如果将卫星发射到赤道上空的A点,则地球对它的万有引力F全部用来提供卫星绕地轴做圆周运动所需要的

向心力,此时卫星在该轨道上就能够以与地球相同的角速度绕地轴旋转,此时该卫星才能够“停留”在赤道上

空的某点,实现与地球的自转同步,卫星就处于一种相对静止状态中.

3 为什么所有同步卫星的高度都是一样的

在赤道上空的同步卫星,它受到的唯一的力——万有引力提供卫星绕地轴运转所需的向心力.当卫星的轨道