地卫星同步卫星卫星变轨.ppt

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1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天第5节同步卫星、卫星变轨一、近地卫星（一、近地卫星（R=r）近地卫星是指卫星的轨道半径近地卫星是指卫星的轨道半径r近似等于地球半径近似等于地球半径R。r 解解：由：由 得：得：GM mr2=m()rT2GM42r3我们能否发射一颗周我们能否发射一颗周期为期为80min的卫星？的卫星？一、地球同步卫星（一、地球同步卫星（T=24h）1、定义：所谓地球同步卫星，是相对于地面、定义：所谓地球同步卫星，是相对于地面静止静止的和地球具有相同的和地球具有相同周期周期的卫星，同步卫星的卫星，同步卫星必须位于必须位于赤道平面内赤道平面内，且到地面的，且到地面的高度一定

2、高度一定。2、地球同步卫星的运行特征可概括为四个一定可概括为四个一定定轨道平面定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内；其运行轨道平面在赤道平面内；定周期定周期,即运行周期等于地球自转周期（即运行周期等于地球自转周期（24 h）定高度定高度，即离地面高度一定（，即离地面高度一定（h=36000 km）定速度定速度，即运行速度一定（，即运行速度一定（v3.1km/s）R R、v v、T T、a an n“全部固定全部固定”2、地球同步卫星的应用主要用于通信主要用于通信3 3颗同步卫星可实现全球覆盖颗同步卫星可实现全球覆盖所所以以也也叫叫通通信信卫卫星星 为了卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置1

3、颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是均可视为圆轨道。以下判断正确的是()A甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期 B乙的速度大于第一宇宙速度乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度甲的加速度小于乙的加速度 D甲在运行时能经过北极的正上方甲在运行时能经过北极的正上方高考链接：高考链接：2011山东理综第山东理综第17题题AC三、卫星变轨三、卫星变轨VF引F引

4、引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度内小外大内小外大（在（在A点看轨迹）点看轨迹）在在A点万有引力点万有引力相同相同A思考：思考：人造卫星在人造卫星在低轨道上运行低轨道上运行，要想让其在，要想让其在高轨道上运行高轨道上运行，应采取什么措施？，应采取什么措施？在在低轨道上加速低轨道上加速，使其沿，使其沿椭椭圆轨道圆轨道运行，当行至椭圆轨运行，当行至椭圆轨道的道的远点远点处时再次处时再次加速加速，即，即可使其沿可使其沿高轨道运行高轨道运行。卫星变轨原理卫星变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点万有引力万有引力相同相同速度速度内小外大内小外大（切点看轨迹）（

5、切点看轨迹）2 2、卫星在椭圆轨道运行、卫星在椭圆轨道运行近地点近地点-速度速度大大，远地点远地点-速度速度小小，v vF F引引引引12R卫星在圆轨卫星在圆轨道运行速度道运行速度V1V2900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理卫卫星星的的回回收收 1 1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆近地圆轨道轨道1 1，然后经点火使其沿，然后经点火使其沿椭圆轨道椭圆轨道2 2运行；最后再次点运行；最后再次点火将其送入同步火将其送入同步圆轨道圆轨道3 3。轨道。轨道1 1、2 2相切于相切于P P点，点，2 2、3 3相相切于切于Q Q点。当卫星分别在

6、点。当卫星分别在1 1、2 2、3 3上正常运行时，以下说上正常运行时，以下说法正确的是（法正确的是（）A A、在轨道、在轨道3 3上的速率大上的速率大 于于1 1上的速率上的速率 B B、在轨道、在轨道3 3上的角速度上的角速度 小于小于1 1上的角速度上的角速度 C C、在轨道、在轨道2 2上经过上经过Q Q点时点时 的速率等于在轨道的速率等于在轨道3 3上经过上经过Q Q点时的速率点时的速率 D D、在轨道、在轨道1 1上经过上经过P P点时的加速度等于在轨道点时的加速度等于在轨道2 2上上 经过经过P P点时的加速度点时的加速度 QQP P231BD2 2、如图是发射地球同步卫星的简化

7、轨道示意图，先将、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至距地面高度为卫星发射至距地面高度为h h1 1的的近地轨道近地轨道上在卫星上在卫星经过经过A A点时点火实施变轨，进入远地点为点时点火实施变轨，进入远地点为B B的的椭圆轨道椭圆轨道上，最后在上，最后在B B点再次点火，将卫星送入点再次点火，将卫星送入同步轨道同步轨道.已知地球表面重力加速度为已知地球表面重力加速度为g g，地球自转周期为，地球自转周期为T T，地，地球的半径为球的半径为R R求：求：（1 1）近地轨道）近地轨道上的速度大小；上的速度大小；（2 2）远地点）远地点B B距地面的高度。距地面的高度。2.200

8、72.2007年年1010月月2424日日“嫦娥一号嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕卫星星箭分离，卫星进入绕地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：1212小时椭圆轨小时椭圆轨道道2424小时椭圆轨道小时椭圆轨道4848小时椭圆轨道小时椭圆轨道修正轨道修正轨道地月转移轨道地月转移轨道。1111月月5 5日日1111时，当卫星经过距月球表面高度时，当卫星经过距月球表面高度为为h h的的A A点时，再经三次变轨：点时，再经三次变轨：1212小时椭圆轨道小时椭圆轨道3.53.5小时椭圆小时椭圆轨道轨道最后进入周最后进入周期为期为T T的极月圆轨道的极月圆轨道 ，如图所示（，如图所示（）A.A.“嫦娥一号嫦娥一号”由由到到需加速、由需加速、由到到需减速需减速 B.B.发射发射“嫦娥一号嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度的速度必须达到第三宇宙速度 C.C.在绕月圆轨道上在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关卫星周期与卫星质量有关 D.D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 E.E.在绕月圆轨道上在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力卫星受地球的引力大于受月球的引力近近地地变变轨轨轨道修正轨道修正转移轨道转移轨道发射发射D