1、人造衛星的基本原理參考、摘錄自一一王岡曹振國人造衛星原理亠、關于橢圓軌道在地球引力的作用下，要使物體環繞地球作圓周運動，那么必須使得物體的速度達到第一宇宙速度。如果衛星所需的向心力恰好和其所受萬有引力相等，則它將作圓周運動。 若其所需向心力大于地球引力，這是物體的運動軌跡就變成橢圓軌道了。物體的速度比環繞速度（作圓周運動時的速度）大得越多，橢圓軌道 就越“扁長"，直到達到第二宇宙速度，物體便沿拋物線軌道飛出地球引力場之 外。都會使航天器的軌道因為發射衛星和飛船時，入軌點的速度控制不可能絕對精確，速度大小的微小偏離，和速度方向與當地的地球水平方向間的微小偏差,不是圓形二是橢圓形，橢圓扁

2、率取決于入軌點的速度大小和方向。盡管開普勒定律闡明的;發射速度16.7皿雙曲線1、衛星運動軌道的幾何描述. i地球O統的運動，如地球和月，地球和人造衛星等.繞太陽的軌道運動，乞射速度它們可以用于任意二體系11.2km/s-拋物線、疋八、假定地球中心O在橢圓的一個發射速度7.9km/s-a橢圓的半長軸上橢圓軌道E偏近點角上任一點(r)處的速度就可以計算出來：2 2v(1 ) 其中2 =GM (地心萬有引力常數)、r a橢圓軌道上任一點處的向徑r為：r a(1 ecos E)近地點向徑：rpa(1 e)遠地點向徑：rAa(1 e)所以，近地點r最小，衛星速度最大遠地點r最大，衛星速度最小a 1 e

3、衛星或飛船入軌點處的速度，通常就是近地點的速度，這個速度一般要比當 地的環繞速度要大；而橢圓軌道上遠地點速度則比當地的環繞速度要小。圓形軌道可以看成橢圓軌道的特殊情況。即a=b=r，所以2J又因為 gr ，所以： v Jgr r /g0R ( ) 2rr這就是運行軌道的環繞速度公式。三、人造衛星的軌道參數(軌道根數)對于人造地球衛星軌道的形狀、大小、在空間的方位以及衛星在特定時刻所處的位置，人們通常用一些特殊的量來描述，這些“量”被稱為“軌道參數”，最常用的是經典軌道常數， 即開普勒軌道常數， 用來描述在空間中的衛星的軌道。 可以用這些常數遞推出衛星在過去或將來的位置。有以下六個：1 軌道傾角

4、i赤道平面與衛星軌道平面間的夾角2 升交點赤經 Q從春分點(以地球為中心觀察:太陽從南半球王北半球運動時，跟地球赤道平面相交的點)到衛星升交點 (衛星由南半球往北半球穿過赤道平面的那一點，反之為降交點)的經度。3 近地點幅角 3地心與升交點連線 和 地心與近地點連線間的夾角4 橢圓半長軸a5.橢圓偏心率e6 衛星通過近地點的時刻 t前5個參數實際描述了 3個問題：軌道平面在空間中的方位；橢圓軌道在軌道平面中的取向（長軸指向）；橢圓軌道的形狀和大小。四、人造衛星的周期由開普勒第三定律可知：運行周期的長短與半長軸有關，與半短軸無關即: T22 a 2GM大致可以這樣說：距地面高度180500km

5、運行周期約90分鐘距地面高度1萬 km 運行周期約6小時距地面高度3.6萬 km 運行周期約24小時運行周期為24小時的衛星叫“同步衛星”相對地面靜止 （運轉方向和地球自轉方向相同，軌道在赤道上空） 的同步衛星叫“地球同步衛星”五、人造衛星的壽命在地球的外層空間，即使氣體分子極其稀少，仍然會對衛星的運行形成阻 力，使它不斷降低運行高度，以至最終進入稠密大氣層銷毀。所以，簡單的說，軌 道越高，真空度越高，衛星的運行壽命也就越長。（有效壽命一一工作時間還受星上設備元件等影響， 所以，衛星真正實用的時間多這幾年，少者只有幾天甚至更少）六、人造衛星的常用軌道1 .圓軌道（用于把人造天體作為空間觀測站、

6、基準點和中繼站的場合一一偵查、氣象、地球資源勘測、測地、導航、通信等）要把人造衛星發射到圓軌道，必須同時滿足兩個條件（1）速度正好等于入軌點處的當地環繞速度（2）速度方向同入軌點處的地平線平行如果，入軌點的速度大于該點環繞速度，衛星將進入橢圓軌道，入軌點成為近地點;- - 如果，入軌點的速度小于該點環繞速度，衛星將進入橢圓軌道，入軌點成 入軌點（丿I為遠地點，其近地點過彳低一旦低于100km，進入大氣層，就會導致發射失敗。I-*如果入軌點入的軌速'等于該點環繞速度，但方向發生偏離，軌道也將成為橢圓，入軌點既不是近地點也不是遠地點，在這種情況下， 無論速度方向片上還是偏下，近地點都將低于

7、入軌點，方向偏得越多，低得就越多，導致發射失敗的危入軌點的高度取近地點高度，也就是人造衛星在近地點入軌發射比較方便。根據軌道的近地點和遠地點的要求計算入軌速度。3 .地球同步軌道 （零傾角，高度為 35 800km，最適合地面遠距離通話、電視轉播等通信衛星和導彈預警衛星）地球同步衛星的發射比一般圓軌道和橢圓軌道要復雜，其發射過程可分為三（1）運載火箭將衛星送入初始軌道 （地高度，軌道平面和赤道面有傾角， 一般在200km左右），（2）當衛星經過赤道時，運載火箭再次工作，使其加速，進入一個遠地 點為35800km的橢圓軌道轉移軌道（非常扁，與赤道平面有傾 角），并與火箭分離（3）當衛星正好穿過赤

8、道平面時，由衛星上的遠地點發動機調整衛星的速 度，再次加速并同時調整方向（由于發動機推力所增加的速度與衛星 原有速度合成），使速度正好等于地球同步衛星所需環繞速度，就可 以使衛星進入地球同步軌道了4.極地軌道 （優點是覆蓋全球，偵查、導航、氣象、測地、地球資源勘測等應用大傾角的軌道和極地軌道）七、失重的環境長期的星際航行， 必須在運周飛船上創造人工重力。例如，把飛船做成環形，讓它繞中心旋轉，在環的外壁上的人和物受到的力就相當于人工重力。如果假定每分鐘轉N次，環的直徑為D，這時，環外壁處的線速度為60向心加速度為：av22 (_ND)2 D () 2 (若 D=60m，N=6 即可和地R D 60260面上相似）八、人造衛星的發射這種發射方式是不現實的：沿水平方向發射，一下子給衛星一個第一宇宙速度。原因有三：空氣阻力太大，火箭會在嚴酷的氣動力加熱條件下被燒為灰燼； 不可能有這樣的運輸工具；目前，第一宇宙速度還不能在瞬息之間得到。實際的