宇宙航行— 刘叔物理

人造卫星的三种轨道

卫星的轨道平面必须通过地心

宇宙速度

1.环绕速度：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球的质量为m_地，卫星的质量为m，向心力由地球对它的万有引力提供，即Gmm_地/r²＝mν²/r，则卫星在轨道上运行的线速度v＝。

2.第一宇宙速度：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动运动的速度叫作第一宇宙速度。第一宇宙速度的大小为7.9 km/s。第一宇宙速度也是最大的环绕速度。

3.第二宇宙速度：在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9 km/s，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫作第二宇宙速度。

4.第三宇宙速度：在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。

第一宇宙速度怎么求

三种宇宙速度的对比示意图

卫星变轨

卫星在轨道2上经过P点的加速度与卫星在轨道3上经过P点的加速度大小关系？

答：相等。

卫星在轨道1上经过Q点的速度与卫星在轨道2上经过P点的速度大小关系？

答：由轨道1变到轨道2：在Q点喷火加速；由轨道2变到轨道3：在P点喷火加速。

总结：卫星变轨内轨变外轨，远地点点火加速；外轨变内轨，点火减速。所以，远地圆轨道卫星，是由椭圆轨道变轨而来的。

通讯卫星（地球同步卫星）

1.定义：卫星环绕地球的周期和地球自转的周期相等（距离地球表面约 $36000km$ ），我们把这样的卫星叫做地球的同步卫星。。万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 $G\frac{Mm}{r^2}=m{(\frac{2\pi}{T})}^2 r$

如果同步卫星与赤道平面共面（相对地球表面静止），这样的同步卫星称为静止卫星。

2.静止卫星的特点：

①定周期，即运行周期等于地球自转周期（24 h）；

②定轨道平面,即运行平面在赤道平面内；

③定高度，即离地面高度一定（h=5.6R=3600 km）；

④定速度,即运行速度一定。约为v =3.1km/s

宇宙航行小结

宇宙航行

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