衛(wèi)星變軌課件

1、內(nèi) 容一、衛(wèi)星在軌穩(wěn)定運(yùn)行二、宇宙速度三、衛(wèi)星變軌問題第1頁/共31頁內(nèi) 容一、衛(wèi)星在軌穩(wěn)定運(yùn)行第1頁/共31頁思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓其 在高軌道上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？在低軌道上加速，使其沿橢圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌道的遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次加速，即可使其沿高軌道運(yùn)行。. 三、變軌問題第2頁/共31頁思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓其在低軌道上加速，使其vF引12第3頁/共31頁vF引12第3頁/共31頁v2F引L第4頁/共31頁v2F引L第4頁/共31頁第5頁/共31頁第5頁/共31頁使衛(wèi)星進(jìn)入更高軌道做圓周運(yùn)動(dòng)v2v3第6頁/共31頁使衛(wèi)星進(jìn)入更高軌道做圓周運(yùn)動(dòng)v2v3第6頁/共

2、31頁vv非遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌第7頁/共31頁vv非遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌第7頁/共31頁向高軌衛(wèi)星的發(fā)射第8頁/共31頁向高軌衛(wèi)星的發(fā)射第8頁/共31頁衛(wèi)星的回收第9頁/共31頁衛(wèi)星的回收第9頁/共31頁vF引vF引AB寫出A位置與B位置的向心力方程？第10頁/共31頁vF引vF引AB寫出A位置與B位置的向心力方程？第10頁1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道2運(yùn)行；最后再次點(diǎn)火將其送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于P點(diǎn)，2、3相切于Q點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（ ）A、在軌道3上的速率大 于1上的速率B、在軌道3上的角速度 小于1上的

3、角速度C、在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí) 的速率等于在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率D、在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2上 經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度 QP231BD第11頁/共31頁1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然“嫦娥奔月” 圖(視頻)16第12頁/共31頁“嫦娥奔月” 圖(視頻)16第12頁/共31頁 2. 2007年10月24日“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi)星進(jìn)入繞地軌道。在繞地運(yùn)行時(shí)，要經(jīng)過三次近地變軌：12小時(shí)橢圓軌道24小時(shí)橢圓軌道48小時(shí)橢圓軌道修正軌道地月轉(zhuǎn)移軌道。11月5日11時(shí)，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過距月球表面高度為h的A點(diǎn)時(shí)，再經(jīng)三次變軌：12小時(shí)橢圓軌道3.5小時(shí)橢圓軌

4、道最后進(jìn)入周期為T的極月圓軌道 ，如圖所示。（ ） A.“嫦娥一號”由到需加速、由到需減速 B.發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度 C.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān) D.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比 E.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力近地變軌軌道修正轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射第13頁/共31頁 2. 2007年10月24日“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi) 2. 2007年10月24日，“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi)星進(jìn)入繞地軌道。在繞地運(yùn)行時(shí)，要經(jīng)過三次近地變軌：12小時(shí)橢圓軌道24小時(shí)橢圓軌道48小時(shí)橢圓軌道修正軌道地月轉(zhuǎn)移軌道。11月5日11時(shí)，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過

5、距月球表面高度為h的A點(diǎn)時(shí)，再經(jīng)三次變軌：12小時(shí)橢圓軌道3.5小時(shí)橢圓軌道最后進(jìn)入周期為T的極月圓軌道 ，如圖所示。 若月球半徑為R，試寫出月球表面重力加速度的表達(dá)式。近地變軌軌道修正轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射第14頁/共31頁 2. 2007年10月24日，“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，對接問題:宇宙飛船與空間站的對接空間站實(shí)際上就是一個(gè)載有人的人造衛(wèi)星，那么，地球上的人如何登到空間站，空間站上的人又如何返回地面？這些活動(dòng)都需要通過宇宙飛船來完成，這就存在一個(gè)宇宙飛船與空間站對接的問題。思考：能否把宇宙飛船先發(fā)射到空間站的同一軌道上，再通過加速去追上空間站實(shí)現(xiàn)對接呢？第15頁/共31頁對接問題:宇宙飛船與空

6、間站的對接空間站實(shí)際上就是一個(gè)載有人的不行，因?yàn)轱w船加速后做離心運(yùn)動(dòng)會(huì)偏離原來的圓軌道而無法與空間站對接。飛船首先在比空間站低的軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)行到一個(gè)橢圓軌道。通過控制軌道使飛船跟空間站恰好同時(shí)運(yùn)行到兩軌道的相切點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)對接，如圖所示.空間站飛船第16頁/共31頁不行，因?yàn)轱w船加速后做離心運(yùn)動(dòng)會(huì)偏離原來的圓軌道而無法與空間例：在太空中有兩飛行器a、b，它們在繞地球的同一圓形軌道上同向運(yùn)行，a在前b在后，它都配有能沿運(yùn)動(dòng)方向向前或向后噴氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)要想b 盡快追上a 并完成對接，b應(yīng)采取的措施是（ ）A、沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣 B、先沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣，后運(yùn)動(dòng)沿反方向噴氣C、沿

7、運(yùn)動(dòng)反方向噴氣 D、先沿運(yùn)動(dòng)反方向噴氣，后沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣B第17頁/共31頁例：在太空中有兩飛行器a、b，它們在繞地球的同一圓形軌道上同F(xiàn)引mg0Fn重力、萬有引力與向心力的關(guān)系第18頁/共31頁F引mg0Fn重力、萬有引力與向心力的關(guān)系第18頁/共31頁F引FNF引FN第19頁/共31頁F引FNF引FN第19頁/共31頁人造地球衛(wèi)星：兩極的物體：赤道上的物體：近地衛(wèi)星：地球表面的物體（與地球具有相同的）即：即：1415第20頁/共31頁人造地球衛(wèi)星：兩極的物體：赤道上的物體：近地衛(wèi)星：地球表面的例:設(shè)同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為v1，加速度為a1,地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度

8、為a2,第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則( )A B C DAD第21頁/共31頁例:設(shè)同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為v1，加速度為a1,1、在某行星上用彈簧來秤測量某一物體的重力。在赤道上測量的示數(shù)比在兩極處測量的示數(shù)小1/10，若該行星一晝夜的運(yùn)行時(shí)間為T，萬有引力常量為G，則這顆行星的密度為多少？30/GT2第22頁/共31頁1、在某行星上用彈簧來秤測量某一物體的重力。在赤道上測量的示2、如果地球自轉(zhuǎn)加快，地球赤道上物體的重量將發(fā)生怎樣的變化？1.4小時(shí) 當(dāng)自轉(zhuǎn)周期等于多少時(shí)可使赤道上的物體飄起來？減小第23頁/共31頁2、如果地球自轉(zhuǎn)加快，地球赤道上物體的重量將發(fā)生怎樣的變化？

9、連續(xù)物或衛(wèi)星群的判斷問題例：根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)帶，該環(huán)帶有星云等物質(zhì)構(gòu)成，為了判斷環(huán)帶是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群?？蓽y出環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系，從而加以確定。對此下列判斷正確的是：（ ） A.若v與R成正比，則環(huán)帶是連續(xù)物 B.若v與R成正比，則環(huán)帶是小衛(wèi)星群 C.若v與R成反比，則環(huán)帶是連續(xù)物 D.若v與R成反比，則環(huán)帶是小衛(wèi)星群AD第24頁/共31頁連續(xù)物或衛(wèi)星群的判斷問題例：根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)帶，“雙星”問題“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉(zhuǎn)的恒星組成。對于其中一顆來說，另一顆就是其“伴星”。 第25頁/共31頁“雙星”問題“雙星”是由兩顆繞著共同的中心旋轉(zhuǎn)的恒星組成。對1.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉(zhuǎn)中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2.兩恒星之間萬有引力分別提供了兩恒星的向心力，即兩顆恒星受到的向心力大小相等。3.兩顆恒星與旋轉(zhuǎn)中心時(shí)刻三點(diǎn)共線，即兩顆恒星角速度相同，周期相同。雙星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：第26頁/共31頁1.兩顆恒星均圍繞共同的旋轉(zhuǎn)中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。雙星運(yùn)動(dòng)的特確定雙星的旋轉(zhuǎn)中心：質(zhì)量 m 越大，旋轉(zhuǎn)半徑越小，離旋轉(zhuǎn)中心越近。第27頁/共31頁確定雙