卫星变轨原理及过程

Question

如题所述

Answer 1

卫星变轨的原理和过程涉及多方面的知识，下面进行详细解析：
一、卫星变轨原理
卫星在地球轨道上做匀速圆周运动时，所需的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的。当卫星轨道的半径确定后，相应的线速度、周期和向心加速度等物理量也随之确定。这些量与卫星的质量有关，一旦卫星变轨，即轨道半径发生变化，相应的物理量也会相应改变。
二、卫星变轨过程
1. 化学燃烧推进
这是目前最常用的推进方式。通过氧化剂和还原剂的燃烧产生大量热量，燃烧产物以高速离开发动机，形成反推力。
2. 物理变化推进
这种方式不涉及化学反应。通过工质的物理变化（如液态变为气态）来加速离开卫星，产生反推力。
3. 电推进
电推进是通过电离工质并在磁场中加速离子，使其以高速离开卫星，从而产生反推力。
4. 光能推进
利用太阳光照在卫星表面产生的压力作为推力。这是目前航天领域的研究热点之一。
卫星变轨的分析：
一、从动力学角度分析
当飞船发动机喷气加速时，飞船速度增加，所需的向心力增加。然而，万有引力提供的向心力保持不变，导致飞船产生离心运动，轨道半径增大，速度减小。
二、从能量角度分析
假设卫星质量为2吨，原轨道半径为342.8公里，变轨至349公里。卫星重力势能的增加远大于动能的减少，说明在变轨过程中，发动机主要消耗的能量用于增加卫星的引力势能。