卫星变轨问题处理.doc
卫星变轨问题处理
摘 要:近几年，各种媒体中经常出现人造卫星、宇宙飞船、空间站的报道，各地高考试卷针对卫星变轨的考题屡见不鲜。下面就卫星可能出现的轨道以及可能的变轨情形进行分析。
关键词:万有引力定律;卫星变轨问题;天体运动问题
一、人造卫星变轨原理以及过程
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可达到预定轨道，如图所示:
(一)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转的方向发射卫星到圆轨道?上。
(二)在A点点火加速，由于速度变大，进入椭圆轨道?。
(三)在B点(远地点)再次点火加速进入椭圆轨道?。
如:发射同步卫星时，可以先将卫星发送到近地轨道?，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v1;变轨时在A点点火加速，短时间内将速率由v1增加到v2，使卫星进入椭圆形的转移轨道?;卫星运行到远地点B时的速率为v3;此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v3增加到v4，使卫星进入同步轨道?，绕地球做匀速圆周运动。
二、卫星变轨的实质
(一)当卫星的速度突然增加时，万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由v=可知，其运行速率比原来轨道减小。
1
(二)当卫星的速度突然减小时，万有引力大于所需要向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由v=可知，其运行速率比原来轨道时增大。卫星的发射和收回就是利用这一原理。
三、相关物理量的比较
(一)两个不同轨道的切点处线速度不相等，如何比较,(由近心运动或离心运动来判断)
如V?A>V? V?>V?B
(二)两个不同圆轨道上线速度不相等，如何比较,(由v=来判断，该式子只能判断在圆轨道上稳定运行时的速度大小，不适用于变轨过程速度的判断。如V?>V?)
(三)同一椭圆轨道上近地点和远地点的线速度不相等，如何比较,(由开普勒第二定律来判断，如VA>VB)
(四)向心加速度的比较，加速度只决定于其离地心之间的距离，如果同一点，则加速度相等。(如aA (五)同一卫星在同一圆形轨道上运动，其机械能不变。要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道，即增大轨道半径，一定要给卫星增加能量。与在低轨道?时比较(不考虑卫星质量的改变)，卫星在同步轨道?上的动能Ek减小了，势能Ep增大了，机械能E机也增大了。增加的机械能由化学能转化而来。即:相同质量的卫星，在R越大的轨道上，动能越小，势能越大，机械能越大。
四、对卫星变轨问题的实际应用
例1:人造飞船首先进入的是距地面高度近地点为200km，远地点为
2
340km的椭圆轨道，在飞行第五圈的时候，飞船从椭圆轨道运行到以远地点为半径的圆行轨道上，如图所示，飞船在椭圆轨道1上运行，Q为近地点，P为远地点，当飞船运动到P点时点火，使飞船沿圆轨道2运行，以下说法正确的是( BC )
A.飞船在1轨道上Q点的速度小于P点的速度
B.飞船在1轨道上Q点的速度大于P点的速度
C.飞船在轨道1上P的速度小于在轨道2上P的速度
D.飞船在轨道1上P的加速度大于在轨道2上P的加速度
例2:空间站坠毁过程分两个阶段，首先使空间站进人无动力自由运动状态，因受高空稀薄空气阻力的影响，空间站在绕地球运动的同时缓慢向地球靠近当空间站下降到距地球320km高度时，再由控制中心控制其坠毁。在空间站自由运动的过程中
?角速度逐渐减小 ?线速度逐渐减小 ?加速度逐渐增大 ?周期逐渐减小 ?机械能逐渐减少
以上叙述正确的是 ( C )
A、??? B、??? C、??? D、??
例3:人造地球卫星在轨道半径较小的轨道A上运行时机械能为EA，它若进入轨道半径较大的轨道B运行时机械能为EB，在轨道变化后这颗卫星( A )
A、动能减小，势能增加，EB>EA
B、动能减小，势能增加，EB=EA
C、动能减小，势能增加，EB
EA
答案
八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案
:A。要使卫星由较低轨道进入较高轨道，必须开动发动机使卫星加速，卫星做离心运动。在离心运动过程中万有引力对卫星做负功，卫星运行速度的大小不断减小，动能不断减小而势能增大。由于推力对卫星做了正功，因此卫星机械能变大。
4
浙公网安备 33021202002483