第4节-人造卫星-宇宙速度

卫星--绕行星运动的物体第4节人造卫星宇宙速度模拟：在地球附近、水平发射飞行器发射速度v运动情况v﹤7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s﹤v﹤11.2km/s11.2km/s≦v﹤16.7km/s16.7km/s≦v物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆。物体绕太阳运动物体飞出太阳系一、宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)第二宇宙速度(脱离速度）第三宇宙速度（逃逸速度）1、第一宇宙速度v1=7.9Km/s（环绕速度）2、第二宇宙速度v2=11.2Km/s（脱离速度）3、第三宇宙速度v3=16.7Km/s（逃逸速度）4、求第一宇宙速度的思路例:地球半径为R，质量为M，地面附近的重力加速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转的人造地球卫星环绕速度?建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路1:万有引力提供向心力近地卫星在100-200km的高度飞行，与地球半径6400km相比完全可以说是在地面附近飞行基本思路2：重力提供向心力讨论:不同天体的第一宇宙速度相同吗？是由中心天体的质量M、半径R决定。例、已知地球是月球质量的81倍，地球半径为月球半径的3.8倍，在地球表面上发射卫星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上发射一颗环绕月球表面运行的飞行物至少需要多大的速度？=1.74km/s问题1：卫星的轨道圆心在哪儿？二、人造地球卫星1、所有卫星的轨道圆心都在地心上按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星地球问题2：两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径不同,比较它们的向心加速度an、线速度v、角速度ω

、周期T。建立模型设地球质量为M，地球半径为R，卫星距地面高为h，卫星质量为m，2、人造地球卫星的向心加速度an

、线速度v、角速度ω

、周期ThRvmhRMmG＋＝＋22)()()(22hRmhRMmG＋＝＋wmahRMmG＝＋2)(ahRMG＝＋2)(an减小

ω减小T增大v减小

结论:随h增大若卫星在近地轨道上运行，则有h=0（r≈R），=7.9km/s运行速度最大周期最小问题3：若有一颗卫星相对地球静止，你能否形象的描述它的轨道？卫星位于赤道的正上方的某一高度轨道与赤道重合？资料1比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、ω、v、a向用学过的知识解释上述结果。所有同步卫星都具有如下特点：（1）只能分布在一个确定的赤道轨道上。（2）周期与地球自转的周期相同:T＝24h。（3）角速度ω与地球的自转角速度相同。（4）离地面高度:h=36000km。（5）线速度:v=3.1km/s。3、同步卫星资料33颗同步卫星可实现全球覆盖1.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。2.为了同步卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。问题4：如何发射同步卫星？（课本P54）1、1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。2、1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。3、1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。三、梦想成真6、美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射，2008年5月25日在火星着陆。5、“卡西尼”号土星探测器1997年10月15日发射升空，2004年1日飞抵土星。4、

“先驱者”10号太空探测器1972年3月2日发射升空，1986年6月飞出太阳系1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空中国的航天成就2007年10月24日嫦娥一号“月球探测卫星”于月在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空.卫星发射后.用8天至9天时间完成调相轨道段.地月转移轨道段和环月轨道段飞行.执行科学探测任务.完成科学任务：为月球“画像”、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤厚度及地月空间环境.“嫦娥二号”预计2010年年底发射升空。嫦娥二号”卫星的主要任务是为“嫦娥三号”实现月球软着陆进行部分关键技术试验，并对“嫦娥三号”着陆区进行高精度成像。目前，“嫦娥二号”卫星突破了地月转移轨道发射、X频段测控、近月捕获、环月飞行轨道控制、深空测控通信及高分辨率立体相机研制六项关键技术。“1984年4月8日我国第一颗同步卫星升空

2003年10月15日神舟五号杨利伟2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏绳系卫星放飞太空1、绳系卫星不是从地面放飞出去用绳子将卫星栓起来，然后像放风筝一样放出去。‘绳系卫星并不是从地面放出去的，它是从在太空中飞行的航天飞机、宇宙飞船或者空间站等航天器上放出去的。目前用航天器释放绳系卫星主要有三种方式：可以将其挂在航天器后面，让他与航天器在同一高度飞行；也可以利用卫星上配有的小型喷气推力器，把卫星推上较高的空间，让它像风筝那样，在航天器上方高高运行；还可以让其挂在航天飞机的下方，就像热气球下的挂蓝般。2、绳系卫星还能自己发电绳系卫星的系绳还可以为卫星及它连接的航天器提供电能供应。由于地球是一个大磁场，当航天飞机或者其他航天器携带着绳系卫星在环绕着地球飞行时，连接绳系卫星的系绳由于是由导电材料制成，在绕地球运动时，他们不断地切割地球磁场，就会变成一台发电机，向绳系卫星和牵引它的航天器供电。绳系还可以完成卫星和其他航天器或者卫星之间的通信功能，从而保证他们之间通信的畅通无阻。将来，绳系卫星或许还可以在地球和月球之间进行等距离设置。这样人们便可以像排队传递重物一般，把要输送到月球上去的东西，通过系绳的摆动，甩给相邻的卫星，实现不需推进器的空间运输。3、绳系卫星发展面临很多困难它不像我们在地面放风筝那样简单，由于其整个操作和控制过程都是在太空中进行，其动力学特性相当复杂，因此要想让这个技术完善有许多具有挑战性的技术需要突破。另外，现在太空中到处都是太空垃圾，一不小心，这些垃圾就会将绳系卫星的绳子划断，从而让卫星消失的无影无踪。金栋平教授表示，他做绳系卫星的研究才几年时间，该项目还有很多难题需要突破，目前中国要实现绳系卫星工程还有很多现实困难。但是他坚信，随着以后研究的深入，相关的技术一定会越来越成熟。资料（摘自北京青年报）

中继卫星被称为“卫星的卫星”，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，为应对重大自然灾害赢得更多预警时间“天链一号01星”将在三个方面得到应用并将产生巨大效益：

——远望号测量船队加上10余个地面站，才能为神舟飞船提供12%的测控覆盖率。一颗中继卫星即可覆盖卫星或飞船50%的飞行弧段，无论是经济效益还是使用效率都有了质的提高。

——航天器在太空中出现故障，抢救时机往往以秒计，一旦错过就可能造成永远无