卫星在地面发射时一个发射速度只能对应一个卫星所能升到的高度吗?(卫星质量不变)

1个回答

  • 如果不考虑卫星变轨加速,高度决定于发射速度.

    关于椭圆形轨道,知友风中的鸡蛋壳 回答很详细:

    我们的课本过多的强调圆轨道,把很多朋友的思路都束缚住了.实际上卫星的轨道是椭圆轨道,圆形是椭圆形的一种特例.先确定几个基本概念.环绕速度.环绕速度是在高度为H的条件下卫星围绕正圆轨道做圆周运动的速度.环绕速度随着轨道高度的增加而减小.第一宇宙速度.轨道高度为0,卫星贴着地面运转时的环绕速度.第一宇宙速度实际上是地球卫星的“最大”环绕速度.逃逸速度.逃逸速度是卫星逃出地球引力圈所需要的速度.逃逸速度也随着高度的增加而减少.好了,圆轨道你已经知道了,我们来看椭圆轨道.椭圆轨道的近地点速度大于环绕速度,而远地点速度小于环绕速度.这个应该很好理解,大于环绕速度时卫星远离,小于环绕速度时卫星靠近.近地点速度越大则远地点越高,远地点速度越小.于是当卫星进入一条椭圆轨道时,那么如果你需要它的远地点更高一点,近地点速度(一般也就是入轨速度)就必须更快一点.这也就是“轨道越高速度越快”.请注意,这与“轨道越高环绕速度越小”并不矛盾,因为近地点速度是一定大于环绕速度的.卫星一定要进入椭圆轨道,不能直接进入圆轨道吗?这里我们要知道卫星是如何进入轨道的,或者说卫星是如何变轨的:为了节省燃料,火箭一般不会一次性把卫星送入预定轨道(除非轨道很低),而是先进入一个停泊轨道或者转移轨道,然后通过多次变轨将卫星送入预定轨道,这种变轨有时由卫星自己完成,有时由火箭完成.由火箭完成的变轨过程有时会被误认为是一次性送入,实际上不是那么简单.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.通过计算我们会发现,卫星在低轨道上的环绕速度比高轨道时要快,但两次变轨都是加速.这是因为卫星在从近地点向远地点运动的过程中,动能不断的转化为重力势能,加速度变轨过程是一个机械能增加的过程.以发射同步卫星为例,火箭先进入高度为200千米的圆轨道(低地球轨道LEO),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(同步转移轨道GTO).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(地球同步轨道GEO).实际卫星发射还存在轨道倾角修正问题,在此不作考虑.所以,如果你需要进入一个高轨道,那么就需要比进入低轨道更高的入轨速度,首先使卫星进入一个远地点足够高的椭圆轨道,然后在远地点加速变轨,才能进入预定的轨道.如例子所示,如果你要进入高度为200千米的圆轨道,那么入轨速度就需要达到7790米/秒.你要进入高度为36000千米的圆轨道,表面上只需要3075米/秒的入轨速度.但进入36000千米轨道实际上要在200千米轨道的基础上进行两次加速,速度增量超过3900米/秒.或者直接由火箭将卫星速度打到10240米/秒,然后在远地点进行一次增量为1500米/秒的加速,才能进入轨道.

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