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    从嫦娥四号说卫星变轨问题

    来源教师招聘网   时间2019-01-24 13:58:07

    最近我们国家自主研制发射的嫦娥四号卫星成为了世界上第一颗在月球背面成功实现软着陆的人造飞行器这也是我国探月工程三步走“绕落回”中第二步为接下来以月面采样返回为目标的月球探测第三步任务打下了很好的基础嫦娥四号卫星从地球发射到月球轨道上主要经过了三个过程绕地轨道地月转移轨道和月球轨道(如图1所示)因此轨道与轨?#20048;?#38388;就涉及到比较复杂的变轨问题这也是教师招聘考试中常考的题型下面我们以比较简单的变轨问题?#21644;?#27493;卫星为例?#26434;?#21464;轨问题中各种状态参量的变化进行简单的?#27835;?/p>

    如图2所示是将同步卫星从地球上送到同步轨道上所经历的大致过程?#21644;?#27493;卫星首先被发送至圆形轨道1又叫近地轨道;接着卫星在轨道1上的P点点火加速此时卫星所需要的向心力随之增大因此卫星在P点处所受的万有引力不足以提供其所需要的向心力卫星就会做离心运动即进入椭圆轨道2轨道2又叫做转移轨道;最后卫星在轨道2上的Q点再次进行点火加速使得卫星所需要的向心力恰好和该位置卫星所受到的万有引力大小相等这样卫星接下来就会绕地球做圆周运动即进入轨道3也就是同步轨道下面就以这一过程为例谈谈其中涉及到的一些物理量

    3.机?#30340;?/p>

    首先需要明确的是卫星不管是在轨道1轨道2或轨道3上机?#30340;?#37117;是守恒的因为不管那个轨道上卫星都只受万有引力的作用但是在轨道与轨?#20048;?#38388;机?#30340;?#26159;不守恒的是因为轨?#20048;?#38388;变轨的过程中有除了重力以外的其他外力做功这个外力就是火箭发动机喷气所产生的反冲力从轨道1到轨道2再到轨道3卫星需要在PQ两点加速加速通过火箭发动机做正功来实现故机?#30340;来?#22686;加增加的机?#30340;?#26469;?#20174;?#28779;箭发动机所消耗燃料的化学能因此可以得出结论三?#26434;?#21516;一卫星而言(忽?#20113;?#36136;量的变化)其所在的轨道越高那?#27492;?#20855;有的机?#30340;?#23601;越大

    以上三点结论在变轨问题中考察频率很高如果能在理解的基础之上记住结论?#26434;?#35299;题会有很大的帮助下面我们就以一题为例探究一下变轨问题的解题思路

    例2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载人?#25945;?#39134;行并实现了?#25945;?#21592;?#29366;?#20986;舱飞船先沿椭圆轨道1飞行后在远地点P343千?#29366;?#28857;火由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道2下?#20449;?#26029;正确的是( )

    A.飞船在圆轨道上时?#25945;背?#33329;前后都处于失重状态

    B.飞船在椭圆轨道1上的P点和圆轨道2上的P点时的加速度相等

    C.飞船在椭圆轨道1上Q点运动的线速度小于在圆周轨道2上P点运动的线速度

    D.飞船在椭圆轨道1上的机?#30340;?#22823;于其在圆轨道2上的机?#30340;?/p>

    解析根据结论一可知选项C错误由结论二可知选项B正确由结论三可知选项D错误;?#26434;?#36873;项A船在圆轨道上?#20445;教背?#33329;前后?#25945;?#21592;所受地球的万有引力提供?#25945;?#21592;做圆周运动的向心力?#25945;?#21592;此时的加速度就是万有引力加速度即?#25945;背?#33329;前后均处于完全失重状态故A也正确;因此本题选AB

    因此掌握变轨问题的一般结论?#26434;?#36805;速破解变轨问题非常有帮助

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    责任编辑孙喜香

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