卫星如何变轨?
卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨。卫星轨道是椭圆,节省发射火箭燃料的方法,可以先发射到大椭圆轨道,卫星处于远地点的时候,卫星上面的姿态调整火箭点火,这样卫星的轨道变成需要的高度。变轨可以多次,这就需要精确计算卫星变轨的时间,由地面指令控制。受地球引力影响,人造卫星、宇宙飞船(包括空间站)运行轨道会以每天 100米左右的速度下降。这样将会影响人造卫星、宇宙飞船(包括空间站)的正常工作。在轨道运行的过程中,常常需要变轨。变轨除了能规避“太空垃圾”对其的伤害外,主要是为了保证其运行的寿命。从动力学角度分析——当飞船发动机喷气加速,飞船的速度增加,作圆周运动所需的向心力增加,但是圆周运动所提供的向心力(即万有引力)不变,飞船将会作离心运动,其运行轨道将提升,速度将会减小。从能量角度分析——在这里我们来作以下的估算:设人造卫星的质量为2吨,原轨道半径为342.8公里,现变轨到349公里。该人造卫星的重力势能增加值为(假设该过程中重力加速度值无变化,且值为10米/秒2)在这个过程中该人造卫星的动能减少值为(万有引力恒量G = 6.67×10-11牛.米2/千克2,地球质量M = 5.98×1024千克)由以上估算可以看出——该人造卫星在变轨(由低轨道升至高轨道)的过程中,重力势能增加值远远大于动能减少值。也就是说,在变轨过程中,发动机消耗的能量E主要是为了增加人造卫星的重力势能。据能量守恒关系,有 E + ΔEK = ΔEP,也就是说人造卫星调整到高轨道是以动能的损失和发动机消耗能量为代价来增加其重力势能。变轨之后,飞船做匀速圆周运动的轨道半径增大!
延伸阅读
卫星变轨口诀技巧?
1、卫星由低轨道到高轨道,首先加速,然后做椭圆运动.
2、当运动到椭圆的最远处时,再加速,才可以在最远处那个轨道上圆周运动.
3、在圆轨道的加速对于整个椭圆轨道来说只是一个小瞬间,之后因为在椭圆轨道运动,从近地。
4、点到远地点,卫星速会一直降低,降低到加速前的圆轨道速度低,比在以椭道圆最远处做圆周。
5、运动的速度还低(这个减速是地球引力造成的,而不是自己主动的减速),最后要在最远处加速才能做圆周运动.这个速度,你分析对的,比近处圆周运动的速度要低.
卫星为什么要变轨?
首先,因为同步卫星轨道在赤道正上方,当发射地点不在赤道时,需要发射后改变轨道倾角;其次,由于目前的的运载火箭的推力和燃料储备无法一次将卫星送入地球同步轨道(由于结构重量,这种方式也不经济),因此同步卫星一般采取多级火箭分步入轨的方式。
卫星变轨的原理是什么?
绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。轨道半径确定后,与之对应的卫星线速度、周期、向心加速度也都是确定的。
如果卫星的质量也确定,一旦卫星发生变轨,即轨道半径发生变化,上述物理量都将随之变化。
同理,只要上述物理量之一发生变化,另外几个也必将随之变化。
卫星怎样变轨?
其实和传统的化学推进变轨原理相差不大,就拿GEO(同步轨道)卫星来讲吧,首先火箭把卫星打入LEO(低地轨道),一般近似看做圆轨道高度500km,然后用霍曼转移变轨就可以了。。。
电推进因为比冲高,所以比较节省燃料,电推进也是需要用工质的,相当于化学推进的燃料。
但是因为喷出的是离子,而离子质量又极小,所以电推进普遍推力比较小,一般都是mN级别,正是因为这种特点,卫星加速就比较慢,一般化学变轨三四天就完成了,而使用电推进需要六到八个月才能完成变轨,今年发射的ABS全电推卫星,就是用了六个月到达目标轨道的。。。
卫星怎么变轨。它的速度怎么变化?
在最外的轨道中,由GmM/R^2=mV^2/R可知,卫星的速度最小。当它向内变轨是,必须减速,受到万有引力的作用,它进入内轨。 由于机械能守恒,卫星减小的势能转化为动能,卫星速度增大,重新稳定,变轨成功。 由内轨变外轨的原理与此相反。 对接时,卫星仍处于匀速圆周运动状态。飞船与之接轨如卫星一样,两者相对静止时接轨完成。
卫星变轨具体过程是怎样的。以低轨变高轨为例吧?
卫星的变轨过程一般分成近地点加速和远地点加速两个过程。
近地点加速之后卫星从圆轨道进入一个椭圆转移轨道,这时它的近地点在低轨道上,近地点速度大于环绕速度;远地点在高轨道上,远地点速度小于环绕速度。
远地点加速后,卫星的远地点速度等于环绕速度,这时近地点被抬高,轨道从椭圆轨道变成圆轨道。
以发射同步卫星为例,火箭先进入高度为200千米的圆轨道,这时速度大约7790米/秒。
然后三级火箭二次点火,速度加速到大约10240米/秒,卫星进入近地点200千米,远地点36000千米的大椭圆轨道。
第三步,卫星运行到远地点时,这时速度下降到1600米/秒左右。远地点发动机点火将卫星速度加速到大约3075米/秒,这时卫星进入高度为36000千米的圆轨道。