变轨问题课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/4/13,#,变轨问题,1,变轨问题1,卫星运行过程中改变运行轨道的过程称为变轨，人造卫星、宇宙飞船在运行的过程中，常常需要通过变轨来到达预定轨道或目的地,“,嫦娥一号,”,奔月轨道,2,卫星运行过程中改变运行轨道的过程称为变轨，人造卫星、宇宙飞船,如图所示为某卫星轨道图，轨道为预定轨道，卫星从,P,发射，运动至,Q,时通过改变速度进入轨道,P,Q,卫星从,Q,点进入轨道时需要加速还是减速？,3,如图所示为某卫星轨道图，轨道为预定轨道，卫星从P发射，运动,一,.,卫星变轨原理,引,向,引,向,引,向,引,向,1.,圆周运动,2.,向心运动,3.,离心运动,卫星在某轨道内运行时由于某种原因（开启或关闭发动机，空气,阻力等）突然改变速度，从而脱离原来的轨道进入新的轨道运行；,卫星的发射和回收就是利用这一原理,4,一.卫星变轨原理引向引向引向引向1.圆周运动,发射同步卫星要先把卫星送到到离地面高度200km-300km的圆形近地轨道上，之后卫星该如何进入同步（预定）轨道？,P,Q,第一次变轨：,在轨道上,P,点加速，进入椭圆轨道运行,二,.,同步卫星的发射,第二次变轨：,当行至椭圆轨道的远地点,Q,时再次加速，即可进入轨道运行。,5,发射同步卫星要先把卫星送到到离地面高度200km-300k,V,1,V,2,P,在轨道上以速度,V,1,运行,运动至,P,点加速至,V,2,，使得,进入轨道,R,6,V1V2P在轨道上以速度V1运行运动至P点加速至V2，,v,3,F,引,Q,P,v,F,引,减小,在轨道上从,P,向,Q,运动过程中由于受引力的切向分力影响，速度不断减小，运动至,Q,点时，速度达到最小值,V,3,F,引,v,增大,7,v3F引QPvF引减小在轨道上从P向Q运动过程中由于受,v,3,v,4,Q,P,在轨道,Q,点时速度为,V,3,在,Q,点加速至,V,4,，使得,进入轨道,r,8,v3v4QP在轨道Q点时速度为V3在Q点加速至V4，使得,三,.,卫星的回收,卫星回收是卫星从高轨道变轨至低轨道的过程,它是卫星发射变轨的逆过程,9,三.卫星的回收卫星回收是卫星从高轨道变轨至低轨道的过程它是卫,圆轨道与椭圆轨道的互变：,A,B,A,点,：,加速,椭圆,减速,圆,B,点,：,近地点,远地点,圆,椭圆,减速,椭圆,加速,圆,圆,椭圆,10,圆轨道与椭圆轨道的互变：ABA点：加速椭圆减速圆B点：近,v,1,v,2,v,3,v,4,v,2,v,1,v,4,v,3,v,1,v,4,结果,：,v,2,v,1,v,4,v,3,v,2,v,3,内侧轨道点火加速：,在椭圆轨道上运行,:,第一次变轨：,第二次变轨：,椭圆轨道远地点点火加速：,外侧轨道上稳定运行：,四,.,变轨过程中速度的大小关系,11,v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4结果：v2v,试比较卫星在轨道上通过,P,点的,加速度,a,1,和轨道上通过,P,点的,加速度,a,2,的大小关系,相等！,解析：经过,P,点时卫星所受的合力等于所受的万有引力，两种情况下受到的引力相同，,根据牛顿第二定律,F=ma,a,1,=a,2,12,试比较卫星在轨道上通过P点的加速度a1和轨道上通过P点的,解析：,根据开普勒第三定律 ，卫星运行的轨道半径（半长轴）越长，周期越长,卫星在轨道上运行周期为,T,1,，轨道上运行周期为,T,2,，轨道上运行周期为,T,3,，试比较三者大小关系,r,R,13,解析：根据开普勒第三定律 ，卫星运行的轨道半径（,卫星在二轨道切点,万有引力,相同,，加速度,相同,速度,内小外大,卫星在椭圆轨道运行,近地点,-,速度,大,，加速度,大,远地点,-,速度,小,，加速度,小,根据开普勒第三定律 ，卫星运行的轨道半径（半长轴）越长，周期越长,14,卫星在二轨道切点万有引力相同，加速度相同速度内小外大卫星在,如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是().,A,.,卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率,B,.,卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度,C,.,卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度,D,.,卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度,15,如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然,发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P，远地点为同步圆轨道上的Q），到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v,1,，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v,2,，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v,3,，在同步轨道上的速率为v,4,，三个轨道上运动的周期分别为T,1,、T,2,、T,3,，下列说法正确的是（）,A.在P点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速,B.在P点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速,C.T,1,T,2,v,1,v,4,v,3,16,发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后,五,.,宇宙飞船与空间站的对接,空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人到空间站，空间站上的人返回地面等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问题。,（,1,）低轨道飞船与高轨道空间站对接,低轨道飞船通过合理加速沿椭圆轨道追上高轨道空间站与其完成对接,空间站,飞船,17,五.宇宙飞船与空间站的对接空间站实际上就是一个载有人的人造卫,（,2,）同一轨道飞船与空间站对接,后面的飞船先减速降低高度再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同速度,空间站,飞船,18,（2）同一轨道飞船与空间站对接空间站飞船18,