高中物理 卫星变轨问题学习资料
- 格式:ppt
- 大小:2.59 MB
- 文档页数:40
卫星变轨问题知识点总结
卫星变轨是指卫星在轨道上偏离原有轨道进行调整的过程,用于满足不同的需求,如太阳同步轨道、地球静止轨道等。
以下是卫星变轨问题的几个知识点总结:
1. 变轨方式:变轨主要有化学推进剂变轨和电推进剂变轨两种方式。
前者通常采用火箭发动机进行推进,后者则利用电磁力进行推进。
2. 变轨方法:变轨方法通常包括单次变轨、多次变轨、连续变轨等几种。
其中单次变轨是指通过一次加速或减速达到目标轨道;多次变轨是分数次进行变轨,实现最终目标轨道;连续变轨则是通过对卫星进行定期推进来维持轨道的稳定。
3. 变轨技术:变轨技术主要包括贴近飞行、引力助推、轨道选择等。
贴近飞行需要精确掌握卫星的运动状态,以便在飞行过程中进行微调;引力助推则是利用行星或月球等天体的引力来实现变轨;轨道选择则是根据具体任务需求选择不同的轨道。
4. 变轨误差:变轨过程中存在着各种误差,如发动机性能波动、气象条件变化等。
这些误差会影响卫星的运行轨迹,需要对其进行修正和控制。
5. 动力学方程:卫星的运动状态可以通过动力学方程描述。
动力学方程包括万有引力、空气阻力、电磁效应等多个因素,并可通过数值积分方法求解得到卫星的运动状态。
总之,卫星变轨是卫星运行中重要的环节之一,需要精确掌握
变轨技术和动力学方程,保证卫星能够按照预定轨道稳定运行,实现各种任务目标。
卫星的变轨运动(一)原理一、怎样把卫星发射到轨道上去呢?有两种方法。
以地球同步卫星为例。
一种是直线发射,由火箭把卫星发射到三万六千公里的赤道上空,然后做九十度的转折飞行,使卫星进入轨道。
另一种方法是变轨发射,即先把卫星发射到高度约二百公里~三百公里的圆轨道上,这条轨道叫停泊轨道,当卫星穿过赤道平面时,末级火箭点火工作,使卫星进入一条大的椭圆轨道,其远地点恰好在赤道上空三万六千公里处,这条轨道叫转移轨道,当卫星到达远地点时,再开动卫星上的发动机,使之进入圆形同步轨道,也叫静止轨道。
第一种发射方法,在整个发射过程中,火箭都处于动力飞行状态,要消耗大量燃料,还必须在赤道上设置发射场,有一定的局限性。
第二种发射方法,运载火箭消耗的燃料较少,发射场的位置也不受限制。
目前各种发射同步卫星都用第二种方法,但这种方法在操作和控制上都比较复杂。
二、嫦娥一号的发射步骤嫦娥卫星变轨分三次进行,如下图所示。
第一次,“嫦娥一号”卫星发射后首先被送入一个地球同步椭圆轨道,这一轨道离地面最近距离为500公里,最远为7万公里。
探月卫星用26小时环绕此轨道一圈。
第二次,通过加速再进入一个更大的椭圆轨道,距离地面最近距离500公里,但最远为12万公里,需要48小时才能环绕一圈。
此后,探测卫星不断加速,开始“奔向”月球,大概经过83小时的飞行,在快要到达月球时,依靠控制火箭的反向助推减速。
第三次,在被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月球表面200公里高度的极地轨道绕月球飞行,开展拍摄三维影像等工作。
卫星奔月总共大约需要157个小时,距离地球接近38.44万公里。
为什么“嫦娥一号”卫星首次变轨选择在远地点进行呢?在对卫星的运行轨道实施变轨控制时,一般选择在近地点和远地点完成,这样做可以最大限度地节省卫星上所携带的燃料。
嫦娥一号卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施,是为了抬高卫星近地点的轨道高度,只有在远地点变轨才能抬高近地点的轨道高度。
物理必修二卫星变轨知识点卫星变轨是指卫星在轨道上改变运动状态的过程。
卫星变轨的目的是为了调整轨道的位置、形状和倾角,以满足特定的任务需求。
在卫星变轨的过程中,需要考虑多种因素,包括能源消耗、轨道参数调整、轨道机动计划等。
卫星变轨的原理是通过在卫星上施加推力,改变其速度和轨道参数,从而实现轨道变化。
卫星通常采用火箭发动机或推进器来提供推力。
在卫星变轨过程中,需要考虑推力的方向和大小,以及推力施加的时间和方式。
卫星变轨可以实现多种功能。
例如,卫星可以通过变轨来调整轨道高度,以实现通信、导航和遥感等任务需求。
此外,卫星变轨还可以用于轨道维护,即调整轨道参数,以保持轨道的稳定性和可用性。
卫星变轨的过程中需要考虑多个因素。
首先是能源消耗问题。
卫星在变轨过程中需要消耗大量的燃料,因此需要合理安排能源供应和消耗,以保证卫星的运行时间和任务需求。
其次是轨道参数调整问题。
卫星的轨道参数包括轨道高度、倾角、偏心率等,这些参数对于卫星的任务效果有重要影响。
在变轨过程中,需要根据具体任务需求和轨道特性来调整这些参数,以达到最佳效果。
最后是轨道机动计划问题。
卫星变轨需要制定详细的机动计划,包括推力的方向、大小和持续时间等。
在制定机动计划时,需要考虑卫星的运行状态、任务需求和能源消耗等因素,以保证变轨的效果和安全性。
卫星变轨是卫星运行中的重要环节,对于实现卫星任务和保持轨道稳定性都具有重要意义。
随着卫星技术的不断发展,卫星变轨的方法和技术也在不断创新和改进。
未来,随着卫星任务的需求和技术的进步,卫星变轨将会更加精确和高效,为人类社会的发展做出更大的贡献。
专题17 卫星变轨问题【专题概述】当我们要从地球向天空发射不同的卫星时,就牵扯到卫星的变轨问题,要想让卫星向高轨道运动,那么我们就要让卫星加速做离心运动,使得卫星的运动轨道达到我们的要求,对于卫星的运动,我们首先需要了解卫星在不同轨道上运动的规律:卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系,根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力,即有:错误!=ma n=m错误!=mω2r=m错误!r(1)a n=错误!,r越大,a n越小.(2)v=错误!,r越大,v越小.(3)ω=错误!,r越大,ω越小.(4)T=2π错误!,r越大,T越大.卫星变轨:这是卫星变轨图:卫星先在较低的圆轨道1上做圆周运动,当运动到近地点A时,经过点火加速,会使得卫星做离心运动,运动轨道变成了椭圆轨道2,在远地点在再次点火加速,上到预定轨道3,然后卫星绕地球再次做匀速圆周运动,这样就达到了发射卫星的目的,对于此类问题,A和B的速度和加速度之间的关系:卫星在轨道1上经过A点到达轨道2上的B点时,引力做负功,所以动能减小,所以卫星在轨道1上运行的速率大于在轨道2上经过B点时的速率;因为G=ma 即a=卫星在轨道2上经过A点时的向心加速度大于在轨道2上经过B点时的向心加速度,卫星在B点时,距离地球的距离相同,万有引力相同,根据牛顿第二定律,加速度相同关于地球的同步1.定义:相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星.2.“七个一定”的特点(1)轨道平面一定:轨道平面与赤道平面共面.(2)周期一定:与地球自转周期相同,即T=24 h。
(3)角速度一定:与地球自转的角速度相同.(4)高度一定:由G错误!=m错误!(R+h)得地球同步卫星离地面的高度h=3。
6×107 m.(5)速率一定:v=错误!=3.1×103 m/s。
(6)向心加速度一定:由G错误!=ma得a=错误!=g h=0。
23 m/s2,即同步卫星的向心加速度等于轨道处的重力加速度.(7)绕行方向一定:运行方向与地球自转方向相同.【典例精析】关于同步卫星典例1利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯.目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍.假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为()A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h 【答案】B卫星的轨道半径为r=错误!=2R由错误!=错误!得错误!=错误!。
物理必修二卫星变轨知识点卫星变轨是指卫星在轨道中改变自身的轨道参数,以满足不同的任务需求。
卫星变轨技术在现代卫星应用中起着至关重要的作用。
本文将从卫星变轨的原因、方法和应用等方面进行详细介绍。
一、卫星变轨的原因卫星变轨的原因主要有以下几点:1.任务需求:不同的任务对卫星的轨道要求不同,比如通信卫星需要在地球上不同的位置保持良好的覆盖范围,观测卫星需要在不同的轨道高度进行观测等。
2.故障修复:当卫星发生故障时,需要进行修复或更换,卫星变轨可以使得维修人员更容易接近故障卫星。
3.轨道维持:卫星在轨道中受到多种因素的影响,如地球引力、太阳引力、大气阻力等,这些因素会导致卫星轨道发生偏离,卫星变轨可以使轨道得到校正。
二、卫星变轨的方法卫星变轨的方法主要有以下几种:1.推力变轨:通过发射推进剂,产生推力使卫星改变速度和方向,从而改变轨道。
推力变轨通常分为瞬间变轨和连续变轨两种方式。
2.重力助推:利用其他天体的引力对卫星进行助推,实现轨道变化。
重力助推主要包括天体摄动助推和多天体引力助推。
3.空气动力变轨:通过调整卫星的姿态,利用大气阻力使卫星轨道发生变化。
这种方法适用于较低轨道的卫星。
三、卫星变轨的应用卫星变轨的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1.通信卫星:通信卫星需要覆盖全球不同地区,通过卫星变轨可以实现全球范围内的通信覆盖。
2.导航卫星:导航卫星需要提供精确的定位和导航服务,通过卫星变轨可以实现更好的覆盖范围和定位精度。
3.观测卫星:观测卫星需要在不同的轨道高度进行观测,通过卫星变轨可以实现不同高度的观测任务。
4.科学实验卫星:科学实验卫星需要在特定的轨道上进行科学实验,通过卫星变轨可以实现科学实验的需求。
总结:卫星变轨是一项重要的技术,可以满足不同任务对卫星轨道的需求。
卫星变轨的方法主要包括推力变轨、重力助推和空气动力变轨等。
卫星变轨的应用非常广泛,涵盖了通信、导航、观测和科学实验等领域。
通过卫星变轨,可以实现更好的覆盖范围、定位精度和任务需求。