变轨和双星问题.ppt
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1、 地球同步卫星地球同步卫星 变轨问变轨问题及双星模型题及双星模型一、地球同步卫星一、地球同步卫星 这种卫星绕地球运动的这种卫星绕地球运动的角速度角速度与地球自转的角速度相同,相与地球自转的角速度相同,相对于地面对于地面静止静止,所以从地面上,所以从地面上看,它总在某地的看,它总在某地的正上方正上方,因,因此叫地球同步卫星。此叫地球同步卫星。疑问:灵寿的上疑问:灵寿的上空有没有地球同空有没有地球同步卫星?步卫星?地心地心 oF问题:问题:同步卫同步卫星的可星的可能轨道能轨道?地球同步卫星地球同步卫星的实际轨道的实际轨道地地球球同同步步卫卫星星的的实实际际轨轨道道为为赤赤道道平平面面上上离离地地面
2、面高高度度一一定定的的圆圆轨轨道道地轴地轴地心地心oF实现地球同步轨道,实现地球同步轨道,必须满足以下条件:必须满足以下条件:1.1.卫星运行方向与地球自转方向相同;卫星运行方向与地球自转方向相同;2.2.轨道是圆形的;轨道是圆形的;3.3.运行周期等于地球自转周期。运行周期等于地球自转周期。地球同步卫星特点地球同步卫星特点地球同步卫星特点地球同步卫星特点1、定周期定周期:T =24 h 2、定轨道定轨道:地球同步卫星在通过赤道的平面:地球同步卫星在通过赤道的平面上运行,上运行,3、定高度定高度:离开地面的高度:离开地面的高度h为定值,约为为定值,约为地球轨道半径的地球轨道半径的6倍。倍。h=
3、36000千米千米4、定速率定速率:所有同步卫星环绕:所有同步卫星环绕地球的速度地球的速度(V)都相同。都相同。V=3千米千米/秒秒5、定点定点:每颗卫星都定在世界卫星组织规定:每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上的位置上 巩固与练习巩固与练习(2011北京)由于通讯和广播等方面的需要,北京)由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步卫星,这些卫星的:许多国家发射了地球同步卫星,这些卫星的:A.质量可以不同质量可以不同B.轨道半径可以不同轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同轨道平面可以不同D.速率可以不同速率可以不同答案:A(08年山东卷)据报道,我国数据中继卫星年山东卷)据报道,我
4、国数据中继卫星“天链一天链一号号01星星”于于2008年年4月月25日在西昌卫星发射中心发射日在西昌卫星发射中心发射升空,经过升空,经过4次变轨控制后,于次变轨控制后,于5月月1日成功定点在东日成功定点在东经经77赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链天链一号一号01星星”,下列说法正确的是:,下列说法正确的是:A.运行速度大于运行速度大于7.9km/sB.离地面高度一定,相对地面静止离地面高度一定,相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小向心
5、加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等相等答案:BC地球同步卫星到地心的距离地球同步卫星到地心的距离r可由:可由:求出,已知式中求出,已知式中a的单位是的单位是m,b的单位是的单位是s,c的单位是的单位是m/s则则()Aa是地球半径,是地球半径,b是地球自转的周期,是地球自转的周期,c是地是地球表面处的重力加速度球表面处的重力加速度Ba是地球半径,是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周是同步卫星绕地心运动的周期,期,c是同步卫星的加速度是同步卫星的加速度Ca是赤道周长,是赤道周长,b是地球自转的周期,是地球自转的周期,c是同是同步卫星的加速度步卫星的加速度Da是地球半径,是地球半径,b是
6、同步卫星绕地心运动的周是同步卫星绕地心运动的周期,期,c是地球表面处的重力加速度是地球表面处的重力加速度AD二、变轨问题二、变轨问题思考: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,要想让其 在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?在低轨道上在低轨道上P点加速,点加速,使其沿椭圆轨道运行,使其沿椭圆轨道运行,当行至椭圆轨道的远当行至椭圆轨道的远点点Q处时再次加速,处时再次加速,即可使其沿高轨道运即可使其沿高轨道运行。行。PQ向向高高轨轨卫卫星星的的发发射射卫卫星星的的回回收收1、如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射至近地圆、如图所示,发射同步卫星时,
7、先将卫星发射至近地圆轨道轨道1,然后经点火使其沿椭圆轨道,然后经点火使其沿椭圆轨道2运行;最后再次点运行;最后再次点火将其送入同步圆轨道火将其送入同步圆轨道3。轨道。轨道1、2相切于相切于P点,点,2、3相切于相切于Q点。当卫星分别在点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时,以上正常运行时,以下说法正确的是(下说法正确的是()A、在轨道、在轨道3上的速率大上的速率大于于1上的速率上的速率B、在轨道、在轨道3上的角速度上的角速度小于小于1上的角速度上的角速度C、在轨道、在轨道2上经过上经过Q点时点时的速率等于在轨道的速率等于在轨道3上经过上经过Q点时的速率点时的速率D、在轨道、在轨道1上经过上经过
8、P点时的加速度等于在轨道点时的加速度等于在轨道2上上经过经过P点时的加速度点时的加速度QQP P231BD2.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运动,运动,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨,轨道道2与轨道与轨道1相切于近地点相切于近地点Q,轨道,轨道2与轨道与轨道3相相切于远地点切于远地点P,如图所示。设卫星在圆轨道,如图所示。设卫星在圆轨道1运运动的速率为动的速率为V1,在圆轨道,在圆轨道3运行的速率为运行的速率为V3,在椭圆轨道在椭圆轨
9、道2的近地点的速率为的近地点的速率为V2,在远地点,在远地点的速率为的速率为V4,则:它们的速度,则:它们的速度大小关系为大小关系为_;加速度大小关系为加速度大小关系为_。空间站实际上就是一个载有人的人空间站实际上就是一个载有人的人造卫星,那么,地球上的人如何登到空造卫星,那么,地球上的人如何登到空间站,空间站上的人又如何返回地面?间站,空间站上的人又如何返回地面?这些活动都需要通过宇宙飞船来完成,这些活动都需要通过宇宙飞船来完成,这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题。问题。思考:思考:能否把宇宙飞船先发射到空能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上,再通过
10、加速去间站的同一轨道上,再通过加速去追上空间站实现对接呢?追上空间站实现对接呢?宇宙飞船与空间站宇宙飞船与空间站对接问题对接问题 不行,因为飞船加速后做不行,因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆轨离心运动会偏离原来的圆轨道而无法与空间站对接。飞道而无法与空间站对接。飞船首先在比空间站低的轨道船首先在比空间站低的轨道运行,当运行到适当位置时,运行,当运行到适当位置时,再加速运行到一个椭圆轨道。再加速运行到一个椭圆轨道。通过控制轨道使飞船跟空间通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的站恰好同时运行到两轨道的相切点,便可实现对接,如相切点,便可实现对接,如图所示。图所示。空间站空间站空间站
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- 双星 问题
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