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[信息] 卫星的飞行原理和轨道

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发表于 2008-12-4 16:15:04 | 显示全部楼层

卫星的飞行原理和轨道

如果我们把地球看成一个均质的球体,它的引力场即为中心力场,其质心为引力中心。那么,要使人造地球卫星(简称卫星)在这个中心力场中作圆周运动,粗俗地说,就是要使卫星飞行的离加加速度所形成的力(离心惯性),正好抵消(平衡)地心引力。这时,卫星飞行的水平速度叫第一宇宙速度,即环绕速度。反过来说,卫星只要获得这一水平方向的速度后,不需要再加动力就可以环绕地球飞行。这时卫星的飞行轨迹叫卫星轨道。卫星轨道平面通过地球中心。如果速度稍大一些,则形成椭圆形轨道,如果达到逃逸速度,则为抛物线轨道,那时它将绕太阳飞行成为人造行星;如果达到第三宇宙速度,则为双曲线轨道,与太阳一样而绕银河系中心飞行了。   
  就人造地球卫星来说,其轨道按高度分低轨道和高轨道,按地球自转方向分顺行轨道和逆行轨道。这中间有一些特殊意义的轨道,如赤道轨道、地球同步轨道、对地静止轨道、极地轨道和太阳同步轨道等。
  卫星轨道的形状和大小是由长轴和短轴决定的,而交点角Ω、近地点幅角ω和轨道倾角i则决定轨道在空间的方位。这五个参数称为卫星轨道要素(根数)。有时还加过近地点时刻tp,合称为六要素。有了这六要素,就可知道任何时刻卫星在空间的位置。
  高低轨道没有明确的划分界限,一般把离地面几百公里的卫星轨道称为低地球轨道。            
  轨道倾角为零,轨道平面与地球赤道平面重合。这种轨道叫赤道轨道。                         
  轨道高度为35786公里时,卫星的运行周期和地球的自转周期相同,这种轨道叫地球同步轨道;如果地球同步轨道的倾角为零,则卫星正好在地球赤道上空,以与地球自转相同的角速度统地球飞行,从地面上看,好像是静止的,这种卫星轨道叫对地静止轨道,它是地球同步轨道的特例。对地静止轨道只有一条。

  轨道倾角为90度时,轨道平面通过地球两极,这种轨道叫极地轨道。                         
  如果卫星的轨道平面绕地球自转轴的旋转方向、角速度与地球绕太阳公转的方向和角速度相同,则它的轨道叫太阳同步轨道。太阳同步轨道为逆行轨道,倾角大于90度。

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