航天飞机的变轨与助推
专题09 航天器的变轨及追及问题-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)
(1)网络结构(2)卫星在椭圆轨道上的远地点、近地点的加速度与对应圆轨道上的加速度关系应用a ＝GMr 2比较．(3)卫星在同一轨道上稳定运行过程中机械能守恒；在变轨过程中，轨道升高机械能增加，轨道降低机械能减少．规律方法卫星变轨问题的有关规律(1)卫星变轨时速度的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由v ＝GMr判断． (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大．(3)航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度． (4)同一轨道对接，应先减速到低轨再加速回高轨，实现与目标航天器对接． 典例分析【例1】 (多选)(2017年河南六市高三联考)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，由圆形轨道Ⅰ从A 点进入椭圆轨道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的是( )A ．在轨道Ⅱ上经过A 点的速度小于经过B 点的速度B ．在轨道Ⅱ上经过A 点的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 点的速度C ．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度【答案】AC【例2】(2017年广西四校调研)(多选)“嫦娥三号”发射取得圆满成功，这标志着我国的航空航天技术又迈进了一大步．“嫦娥三号”探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面200 km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，再经过一次制动进入距月球表面15 km的圆形轨道Ⅱ上绕月球做匀速圆周运动．则下面说法正确的是()A．由于“刹车制动”，卫星沿轨道Ⅱ运动的周期将比沿轨道Ⅰ运动的周期长B．虽然“刹车制动”，但卫星沿轨道Ⅱ运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周期短C．卫星在到达月球附近时需进行第一次“刹车制动”，是因为卫星到达月球附近时的速度大于月球的第二宇宙速度D．卫星沿轨道Ⅱ运动的加速度小于沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度【答案】：BC【解析】：由开普勒第三定律k＝r3T2可知，TⅠ>TⅡ，A项错误，B项正确；由第二宇宙速度的含义可知，卫星到达月球附近并被月球捕获时的速度不能超过月球的第二宇宙速度，不然卫星将脱离月球，C项正确；由GMmr2Ⅱ＝maⅡ，得卫星在轨道Ⅱ上的加速度aⅡ＝GMr2Ⅱ，由GMmr2P＝ma P，得卫星在P点的加速度a P＝GMr2P，因r P>rⅡ，则a P<aⅡ，D项错误．天体相遇问题的解法围绕同一中心天体做圆周运动的运行天体，因在同一轨道上运行快慢相同不可能相遇(除非是同一轨道上绕行方向相反)，故天体的相遇定义为运行天体A 位于运行天体B 正上方时，即A 、B 与中心天体位于同一直线上且A 、B 在中心天体的同一侧时的状态．如图甲，当两运行天体A 、B 的轨道平面在同一平面内时，若运行方向相同，则内侧天体B 比A 每多运行一圈时相遇一次，在Δt 时间内相遇的次数n ＝Δt T B －Δt T A ＝ωB －ωA2πΔt .若运行方向相反时，则A 、B 每转过的圆心角之和等于2π时发生一次相遇，在Δt 时间内相遇的次数为：n ＝ωA Δt ＋ωB Δt 2π＝Δt T B ＋ΔtT A.如图乙，若两运行天体轨道平面不重合时，当A 、B 均运行至P 、Q 所在直线上，且A 、B 位于同侧时二者才相遇，因此从某次相遇到下次相遇，B 比A 一定多转1圈，而且A 、B 各自转的圈数都是半圈的奇数倍，即在Δt 时间内，Δt T A ＝(2k A ＋1)×12，Δt T B ＝(2k B ＋1)×12，且k B －k A ＝1.专题练习1.某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径之比为( )A.N ＋1N 23B.N N －123C.N ＋1N 32D.N N －132【答案】 B【解析】 由开普勒第三定律得r 31＝kT 21，r 32＝kT 22，所以有r 1r 1＝T 2T 123，由于每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，即“相遇”，亦即在相同时间内，地球比该行星多转一圈，于是有NT 1＝(N －1)T 2，联立解得r 1r 2＝N N －123.学科&网2．2017年10月19日“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接成功．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接【答案】：C3．(多选)(2017年甘肃天水市联考)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b是处于地面附近的近地轨道上正常运动的卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有()A．a的向心加速度等于地表重力加速度gB．c在4小时内转过的圆心角为60°C．b在相同时间内转过的弧长最短D．d的运动周期有可能是28小时【答案】：BD4．(多选)物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m 0的质点距质量为M 0的引力中心r 0时，其万有引力势能E p ＝－GM 0m 0r 0(式中G 为引力常量)，一颗质量为m 的人造地球卫星以半径为r 1圆形轨道环绕地球飞行，已知地球的质量为M ，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r 2，则在此过程中( )A ．卫星势能增加了GMm ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2B ．卫星动能减少了GMm 3⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 C ．卫星机械能增加了GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 D ．卫星上的发动机所消耗的最小能量为2GMm 3⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 【答案】：AC【解析】：引力势能的增加量ΔE p ＝－GMm r 2－⎝⎛⎭⎫－GMm r 1＝GMm ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故A 正确；根据万有引力提供向心力，由G Mm r 21＝m v 21r 1，解得v 1＝ hGM r 1，则E k1＝12mv 21＝GMm2r 1. 同理，E k2＝GMm2r 2.所以，动能的减少量为ΔE k ＝GMm 2r 1－GMm 2r 2＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故B 错误； 根据能量守恒定律，卫星增加的机械能等于发动机消耗的能量，为E ＝ΔE p －ΔE k ＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故C 正确，D 错误．5．(2017年河北石家庄模拟)如图所示，有A 、B 两颗卫星绕地心O 做圆周运动，绕行方向相同．A 卫星的周期为T 1，B 卫星的周期为T 2，在某一时刻两卫星相距最近，则(引力常量为G )( )A ．两卫星经过时间t ＝T 1＋T 2再次相距最近B ．两卫星的轨道半径之比为T 321∶T 232C ．若已知两卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D ．若已知两卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度 【答案】：B8．(多选)(2017年河南三市三模)中国月球探测卫星“嫦娥号”简化后的路线示意图如图所示，卫星由地面发射后，先经过地面发射轨道进入地球附近的停泊轨道做匀速圆周运动；然后从停泊轨道经过调控进入地月转移轨道；到达月球附近时，再次调控进入工作轨道做匀速圆周运动，这时卫星将开始对月球进行探测．已知地球与月球的质量之比为a ，卫星的停泊轨道与工作轨道的轨道半径之比为b ，则下列说法中正确的是 ()A ．卫星从停泊轨道调控进入到地月转移轨道的过程中，卫星的机械能不守恒B ．卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度C ．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比为b ∶aD ．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为b b ∶a 【答案】：AD【解析】：卫星变轨需点火做功，故机械能增加，A 对；由v ＝ GMr，半径较大，线速度较小，故停泊轨道速度小于第一宇宙速度，B 错；卫星G Mm r 2＝mv 2r ＝m 4π2T2·r ，v ＝GMr，T ＝2π r 3GM，已知地球与月球质量比为a ，卫星停泊轨道与工作轨道比为b ，则速度比为a ∶b ，卫星停泊轨道与工作轨道周期比为b3∶a，C错D对．学科&网9.2013年5月2日凌晨0时06分，我国“中星11号”通信卫星发射成功．“中星11号”是一颗地球同步卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务．图为发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度D．卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度【答案】D10.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示．当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3，在2轨道经过P点时的速度和加速度为v2和a2，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T1、T2、T3，以下说法正确的是()A． v1＞v2＞v3 B． v1＞v3＞v2C． a1＞a2＞a3 D． T1＞T2＞T3【答案】B11、如图所示.地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动.地球的轨道半径为R,运转周期为T.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角).已知该行星的最大视角为,当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期.若某时刻该行星正处于最佳观察期,问该行星下一次处于最佳观察期至少需经历多长时间?【答案】【解析】:根据题意可得行星的轨道半径设行星绕太阳的转动周期为T'由开普勒第三定律有:设行星最初处于最佳观察时期前,其位置超前于地球,且经时间t地球转过角后,该行星再次处于最佳观察期,12、地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动.地球的轨道半径为,运转周期为.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角),如图甲或图乙所示.当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期.已知某行星的最大视角为.求该行星的轨道半径和运转周期.最终计算结果保留两位有效数字)【答案】该行星的轨道半径是,运转周期是.【解析】设行星的轨道半径为r',运行周期为T'当行星处于最大视角处时,地球和行星的连线应与行星轨道相切.由几何关系可以知道:地球与某行星围绕太阳做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列出等式:。
引力弹弓效应
使用火箭助推是为飞行器加减速的重要方法之一。但是火箭助推需要燃料，燃料具有重量，而即使是增加很 少量的负载也必须考虑使用更大的火箭引擎将飞行器发射出地球。因为火箭引擎的抬升效果不仅要考虑所增加负 载的重量，也必须考虑助推这部分增加的负载质量所需的燃料的重量。故而火箭的抬升功率必须随着负载重量的 增加而呈指数增加。
旅行者1号
至2007年7月6日，旅行者1号距离太阳154.4亿公里（103.2天文单位），位于太阳系和星际空间之间的边缘 带,是距离地球最远的人造物体。它在经过木星和土星时通过引力助推获得了足以完全摆脱太阳引力的动能。
伽利略号
1989年，美国航空航天局通过阿特兰蒂斯号航天飞机在太空中施放了伽利略号探测器。伽利略号最初计划使 用赫曼转移轨道法，但由于挑战者号航天飞机的事故，伽利略号的“半人马座”推进火箭不再被允许通过航天飞 机运至太空，取而代之的是一种功率较小的固态燃料推进火箭。在这种情况下，伽利略号在其轨道上一次飞掠过 金星，两次飞掠过地球，计划1995年12月到达木星。
历史
最初提出引力助推法的科学家是苏联的尤里·康德拉图克(Кондратюк, Юрий Васильевич)。他在所署时间为“1918-1919”的论文“Тем кто будет читать, чтобы строить”（《致有志于建造星际火箭而阅读此文者》）中提出在两颗行星间飞行的飞船可以 使用两行星卫星的引力实现轨道初段的加速和轨道末段的减速。
由于未考虑轨道的各种细节，所以这是一个过于简单化的模型。但是事实证明如果飞行器沿双曲线轨道运行， 则其无需启动引擎即可从相反方向离开行星，同时只要其脱离了该行星引力的控制，那么它就可以获得2U的速度 增量。
2024高考物理一轮复习--天体运动专题--卫星的变轨问题、天体追及相遇问题
卫星的变轨问题、天体追及相遇问题一、卫星的变轨、对接问题1．卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如右图所示。
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道 Ⅰ上。
(2)在A 点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅰ。
(3)在B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅰ。
2．卫星的对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.二、变轨前、后各物理量的比较1．航天器变轨问题的三点注意事项(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度由v ＝GM r判断。
(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。
(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。
2．卫星变轨的实质 两类变轨离心运动 近心运动 变轨起因卫星速度突然增大 卫星速度突然减小 受力分析 G Mm r 2<m v 2rG Mm r 2>m v 2r 变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动 3.变轨过程各物理量分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅰ上运行时的速率分别为v 1、v 3，在轨道Ⅰ上过A 点和B 点时速率分别为v A、v B.在A点加速，则v A>v1，在B点加速，则v3>v B，又因v1>v3，故有v A>v1>v3>v B.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅰ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律r3T2＝k可知T1<T2<T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒．若卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1<E2<E3.三、卫星的追及与相遇问题1．相距最近两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(ωA－ωB)t＝2nπ(n＝1，2，3，…)。
[小学]航天航空的知识
![[小学]航天航空的知识](https://img.taocdn.com/s3/m/cf73f1e1bb0d4a7302768e9951e79b89680268e3.png)
我们知道，人类的家园是地球，而地球的外面覆盖着一层大气，如果没有水和大气以及适宜的温度和环境，生物是很难生存的。
通常，在人们的眼中，“天”很高，要想冲出厚厚的大气层，进入太空非常非常困难。
其实，与地球相比，大气层是很稀薄的。
人们知道，地球的直径大约为12700千米，而大气层的厚度只有100 -800千米。
如果将地球比作一个苹果的话，那么，我们可以把大气层看成是苹果的皮，可这层“苹果皮”本身却是变化多端的。
比如最贴近地球表面的一层，叫作对流层，其高度从海平面起一直到大约11000米止，其顶界是随纬度、季节等情况而变化的，在赤道地区为17000米，在中纬度地区（如北京、天津地区）为11000米，在地球两极地区则为7000-8000米。
对流层的主要特点是，空气温度随着高度的增加而降低，因而又称为变温层，平均而言高度每上升1000米，气温约下降6.5℃。
与此同时，气压也随高度的增加而降低。
由于地球引力的作用，在5500米的高度范围内，包含了大气总量的一半，而整个对流层，大约占了全部大气质量的四分之三。
由于几乎所有的水蒸气都集中在这一层大气内，再加上大量的微粒，因而，这里也是风云变幻最为剧烈的一层。
从大约11000米的高度起，直到30500米左右，其大气温度基本不变，平均保持在-56.5℃上下，因此被称为同温层（实际情况是：在25000米以下，气温随高度的升高而上升。
在同温层顶，气温约升至-43至-33℃）。
同温层的气温之所以具有这样的特点，是因为该层大气离地球表面较远，受地面温度的影响较小，并且其顶部存在着臭氧，能够直接吸收太阳的辐射热等。
同温层所包含的空气质量大约占整个大气的四分之一弱。
在这一层大气内，没有上下对流，只有水平方向的风，所以又叫作平流层。
另外，该层大气几乎不存在水蒸气，基本上没有云、雾、雨、雹等气象变化的现象，这对飞行器的平稳飞行是非常有利的。
不过，由于空气密度很小，飞机在这一高度层上又不适宜机动飞行。
卫星变轨问题(答案)
变轨（参考答案）一、选择题1． 【答案】 ABC【解析】 航天飞机在轨道Ⅱ上从远地点A 向近地点B 运动的过程中万有引力做正功，所以航天飞机经过A 点的速度小于航天飞机经过B 点的速度，A 正确；航天飞机在A 点减速后才能做向心运动，从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，所以在轨道Ⅱ上经过A 点的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 点的动能，B 正确；根据开普勒第三定律R 3T 2＝k ，因为轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅰ的半径，所以航天飞机在轨道Ⅱ上的运动周期小于在轨道Ⅰ上的运动周期，C 正确；根据牛顿第二定律F ＝ma ，因航天飞机在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上A 点的万有引力相等，所以在轨道Ⅱ上经过A 点的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A 点的加速度，D 错误。
2． 【答案】B【解析】2、3轨道在B 点相切，卫星在3轨道相对于2轨道是做离心运动的，卫星在3轨道上的线速度大于在2轨道上B 点的线速度，因卫星质量相同，所以卫星在3轨道上的机械能大于在2轨道上的机械能，A 错误；以OA 为半径作一个圆轨道4与2轨道相切于A 点，设卫星在4轨道上的速率为v 4，则v 4<v A ，又因v 1<v 4，所以v 1<v A ，B 正确；加速度是万有引力产生的，只需要比较卫星到地心的高度即可，应是a A >a 1>a 3，C 错误；2轨道的半长轴为R ，OB ＝1.6R,3轨道上的线速度v 3＝5GM 8R ，又因v B <v 3，所以v B <5GM 8R ，D 错误． 3． 【答案】BC【解析】设地球质量为M ，由万有引力提供向心力得，在轨道Ⅰ上有G Mm R 2＝mg ，在轨道Ⅲ上有G Mm (R ＋h )2＝ma ，所以a ＝(R R ＋h )2g ，A 错误；又因a ＝v 2R ＋h ，所以v ＝gR 2R ＋h，B 正确；卫星由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ需要加速做离心运动，所以卫星在轨道Ⅲ上运行时经过P 点的速率大于在轨道Ⅱ上运行时经过P 点的速率，C 正确；尽管卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅲ要在P 、Q 点各加速一次，但在圆形轨道上稳定运行时的速度v ＝GM r ，由动能表达式知卫星在轨道Ⅲ上的动能小于在轨道Ⅰ上的动能，D 错误．4． 【答案】C【解析】若该彗星在近日点所在的圆周上做匀速圆周运动，根据万有引力定律及牛顿第二定律有GMm （R ＋h 1）2＝mv 2R ＋h 1，解得v ＝ GM R ＋h 1，由于该彗星在近日点做离心运动，故该彗星在近日点的速率大于GM R ＋h 1，A 正确；设该彗星在近日点和远日点的速率分别为v 1、v 2，根据开普勒第二定律，取极短时间Δt ，有12(R ＋h 1)v 1Δt ＝12(R ＋h 2)v 2Δt ，解得v 1v 2＝R ＋h 2R ＋h 1，B 正确，C 错误；根据G Mm r2＝ma 可知，该彗星在近日点的加速度大小a 1＝GM （R ＋h 1）2，在远日点的加速度大小a 2＝GM （R ＋h 2）2，则该彗星在近日点和远日点的加速度大小之比为（R ＋h 2）2（R ＋h 1）2，D 正确。
宇宙航行重要知识点总结
宇宙航行重要知识点总结一、宇宙航行的基本原理1.引力和离心力：宇宙航行的基本原理是建立在引力和离心力的相互作用之上的。
引力是天体之间相互吸引的力量，而离心力则是天体上物体沿着曲线运动时的离心力。
在太空航行中，引力和离心力的平衡是飞船轨道运动的基础。
2.逃逸速度：在地球表面，如果物体的速度超过11.2千米/秒，它将能够逃离地球的引力场，实现宇宙飞行。
这个速度就是逃逸速度，宇宙航行的基本原理之一就是要克服地球的引力，突破逃逸速度，进入太空。
3.行星转移轨道：为了利用行星引力推动飞船进入宇宙，人们提出了行星转移轨道的概念。
它是利用其他星球的引力，将太空航行器推向目的地的一种机动方式。
例如，从地球到火星的宇宙飞行，就可以利用火星的引力，减少火箭消耗的燃料。
二、太空飞行器1.轨道飞行器：轨道飞行器是能够进入地球轨道并围绕地球运行的宇宙飞行器。
它主要包括人造卫星、宇宙飞船、国际空间站等。
轨道飞行器的主要任务包括科学实验、通讯、地球观测等。
2.行星探测器：行星探测器是一种能够进入太阳系其他行星轨道并进行科学探测的飞行器。
它主要包括探测器、着陆器、漫游器等。
行星探测器的主要任务包括行星表面观测、大气组成测定、地质构造分析等。
3.载人飞行器：载人飞行器是一种能够携带宇航员进行太空飞行的飞行器。
它主要包括宇宙飞船、登月舱、航天飞机等。
载人飞行器的主要任务包括科学实验、宇宙站建设、太空旅游等。
三、宇宙探测器1.探测目标：宇宙探测器的主要任务是对外太空进行科学探测，获取有关宇宙起源、演化和未来发展的重要信息。
它的探测目标主要包括行星、卫星、小行星、彗星、星系、星云等。
2.探测工具：宇宙探测器通常携带多种探测工具，包括光学望远镜、射电望远镜、红外线望远镜、粒子探测仪等。
这些探测工具能够获取有关宇宙物质、能量、辐射等方面的重要信息。
3.探测任务：宇宙探测器的探测任务主要包括行星表面观测、地壳构造分析、大气成分测定、宇宙辐射探测、宇宙射线测定、恒星观测、宇宙微波辐射测定、星系演化观测等。
高考物理知识点专题之万有引力与航天 专题02 变轨问题(解析版)
02.变轨问题—万有引力与航天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，r m r Tm ma r v m r GMm 222224ωπ====，轨道半径r 确定后（在轨），与之对应的卫星线速度r GM v =，周期GMr T 32π=，向心加速度=a 2r GM 等也都是唯一确定的。
如果卫星的质量是确定的，那么，与轨道半径r 对应的卫星的动能、重力势能、总机械能也是唯一确定的。
一旦卫星发生了变轨，即轨道半径r 发生了变化，上述所有物理量都将随之变化。
一类变轨是卫星因为受稀薄大气的影响速度变小，从而做向心运动，使卫星在更低的轨道运行；另一类变轨例如发射同步卫星，先将卫星发射到近地轨道I ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为1v ，变轨时在P 点点火加速，短时间内将速率由1v 增加到2v ，使卫星进入椭圆形转移轨道 II ；卫星运行到远地点Q 时，速率为3v ，此时进行第二次点火加速，短时间内将速率由3v 增加到4v ，使卫星进入同步轨道III ，绕地球做匀速圆周运动。
如图所示：1.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E 运行，在P 变轨后进入轨道2做匀速圆周运动下列说法正确的是A.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P 点的速度都相同B.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P 点的加速度都相同C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量 【答案】B【解析】从1到2，需要加速逃逸，A 错；2Mm Gma R =可得21a R∝,半径相同，加速度相同，卫星在椭圆轨道1上运动时，运动半径变化，a 在变，C 错B 对；卫星在圆形轨道2上运动时，过程中的速度方向时刻改变，所以动量方向不同，D 错。
2.如图6所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。
若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的A.动能大B.向心加速度大C.运行周期长D.角速度小【解析】根据r m r Tm ma r v m r GMm 222224ωπ====， 得，动能=k E r GMm 2，r 变大，所以动能变小，A 错误；加速度=a 2r GM ，r 变大，所以加速度变小，B 错误；周期GMr T 32π=，r 变大，所以周期变大，C 正确；角速度3rGM=ω，r 变大，所以角速度变小，D 正确。
航天飞机如何飞上天的原理
航天飞机如何飞上天的原理
航天飞机飞上天的原理可以分为三个主要步骤：起飞、离地和进入太空。
1. 起飞阶段：航天飞机通常在地面的起飞跑道上使用助推器和发动机进行垂直起飞。
助推器是一种产生大量推力的火箭发动机，它们通过燃烧燃料和氧化剂来产生巨大的推力，以推动航天飞机垂直上升到大气层的较高高度。
在起飞过程中，助推器燃烧的燃料会不断减少，直到它们被耗尽。
2. 离地阶段：一旦航天飞机达到足够的高度，通常为约150公里以上，它就会通过推进器进行水平加速，俯冲和转向，以离开地球的大气层。
在这个阶段，航天飞机依靠其主要发动机提供推力，这些发动机使用液态燃料（如液氢和液氧）进行燃烧，产生巨大的推力。
通过调整发动机的喷嘴角度和推力大小，航天飞机可以逐渐脱离地球的引力，向外太空飞行。
3. 进入太空阶段：一旦航天飞机穿过大气层，并达到离地球足够远的太空环境，它就进入了太空阶段。
在这个阶段，航天飞机可以关闭主要发动机，并在太空中运行以完成任务，如进行科学实验、卫星部署等。
航天飞机通常在任务结束后，再次进入大气层并使用其翼面和制动系统来减速和控制降落。
神舟飞船初中物理知识
神舟飞船初中物理知识神舟飞船是中国自主研制的载人航天器，是我国航天事业的重要组成部分。
神舟飞船的研制与发展，离不开初中物理知识的支持和应用。
神舟飞船的发射与轨道运行涉及到牛顿运动定律。
根据牛顿第一定律，飞船在宇宙空间中保持直线运动，直到受到外力的作用才会改变运动状态。
而飞船的发射则依靠火箭发动机产生巨大的推力，利用牛顿第三定律的作用力与反作用力原理，将飞船推进太空。
神舟飞船在轨道运行过程中需要应对重力和离心力的影响。
根据牛顿第二定律，物体受到的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
在轨道运行中，飞船需要克服地球的重力，使得自身产生向心加速度，以保持在轨道上运行。
同时，在返回过程中，飞船需要减小速度，以克服离心力，确保安全着陆。
神舟飞船的太空舱内部环境也涉及到初中物理中的一些概念。
例如，舱内的气压和温度需要控制在适宜的范围内，以保障宇航员的生命安全和工作效率。
同时，宇航员在失重状态下的行为也需要考虑到牛顿第二定律的影响，比如在太空中进行实验时需要注意物体的质量和加速度的关系。
神舟飞船的返回与着陆也需要运用到初中物理中的知识。
在返回过程中，飞船需要减速并进入大气层，以便进行着陆。
这个过程涉及到动能和势能的转换，以及空气阻力对飞船的影响。
通过合理的设计和控制，飞船可以安全着陆，并让宇航员平安返回地面。
神舟飞船的研制与发展离不开初中物理知识的支持和应用。
初中物理知识为神舟飞船的发射、轨道运行、内部环境控制以及返回着陆提供了理论基础和指导。
通过运用这些知识，神舟飞船得以顺利完成各项任务，为我国的航天事业做出了重要贡献。
神舟飞船的成功也激发了更多人对航天科学的热爱和探索精神。
卫星变轨原理及过程
卫星变轨原理及过程
卫星变轨原理及过程
卫星变轨是指把卫星从原始轨道中抛出，改变其状态变量（例如卫星姿态、进动轨道参数、节点时间等），从而使卫星能够获得所需运动轨道形态、具备所需正常工作模式的过程称为卫星变轨。
卫星变轨主要由以下几步组成：
1.确定变轨的起点和终点状态。
卫星进行变轨时，应该先确定航天器从原轨到变轨后轨道的状态变量，包括飞行轨道的角度坐标和时刻等变量，以便进行变轨的准确性分析和计算。
2.确定变轨中所需使用的载荷。
根据卫星转向荷载的类型，确定航天器变轨所需使用的载荷，以按计划在预定运行轨道上工作所需要的变轨参数。
3.确定变轨时间及变轨参数。
根据卫星的当前位置、目标位置、轨道高度及相应的时间，计算出变轨的具体参数，确定执行变轨的时间。
4.计算变轨所需的能量。
根据变轨的起点和终点状态，确定变轨活动所需开支的能量，便于制定变轨计划及寻求补充能源。
5.执行变轨活动。
使用专业仪器，按计划时间启动变轨活动，利用载荷调节卫星的状态变量，直至卫星进入预定的状态为止。
6.变轨数据处理。
在变轨活动中，应精确记录执行情况，处理卫星变轨测量及控制数据等，以检验变轨的准确度。
以上就是卫星变轨原理及其过程，是将卫星从原始轨道中抛出，获得所需正常工作模式所需要做的。
为此，首先要确定起止状态，确定需要使用的载荷，确定变轨时间及变轨参数，计算变轨所需的能量，执行变轨活动，处理变轨数据等，以保证变轨的准确性及准确性。
高中物理天体运动热点难点重点卫星变轨问题深度解析(包教会)
卫星变轨问题引例：飞船发射及运行过程：先由运载火箭将飞船送入椭圆轨道，然后在椭圆轨道的远地点A 实施变轨，进入预定圆轨道，如图所示，飞船变轨前后速度分别为v1、v2，变轨前后的运行周期分别为T1、T2，飞船变轨前后通过A 点时的加速度分别为a1、a2，则下列说法正确的是 A ．T1＜T2，v1＜v2，a1＜a2 B ．T1＜T2，v1＜v2，a1＝a2C ．T1＞T2，v1＞v2，a1＜a2D ．T1＞T2，v1＝v2，a1＝a2解答：首先，同样是A 点，到地心的距离相等，万有引力相等，由万有引力提供的向心力也相等，向心加速度相等。
如果对开普勒定律比较熟悉，从T 的角度分析：由开普勒定律知道，同样的中心体，k=a^3/T^2为一常数。
从图中很容易知道，圆轨道的半径R 大于椭圆轨道的半长轴a ，这样可得圆轨道上运行的周期T2大于椭圆轨道的周期T1。
如果对离心运动规律比较熟悉，从v 的角度分析：1、当合力[引力]不足以提供向心力（速度比维持圆轨道运动所需的速度大）时，物体偏离圆轨道向外运动，这一点可以说明椭圆轨道近地点天体的运动趋向。
2、当合力[引力]超过运动向心力（速度比维持圆轨道运动所需的速度小）时，物体偏离圆轨道向内运动，这一点可以说明椭圆轨道远地点天体的运动趋向。
对椭圆轨道，A 点为远地点，由上述第2条不难判断，在椭圆轨道上A 点的运行速度v1比圆轨道上时A 点的速度v2小。
综上，正确选项为B 。
注意：变轨的物理实质就是变速。
由低轨变向高轨是加速，由高轨变向低轨是减速。
其基本操作都是打开火箭发动机做功，但加速时做正功，减速时做负功。
一、人造卫星基本原理1、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。
2、轨道半径r 确定后，与之对应的卫星线速度r GM v =、周期GMr T 32π=、向心加速度2r GM a =也都是唯一确定的。
3、如果卫星的质量是确定的，那么与轨道半径r 对应的卫星的动能E k 、重力势能E p 和总机械能E 机也是唯一确定的。
卫星变轨问题
卫星变轨问题1.变轨问题概述(1)稳定运行卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即G Mm r 2＝m v 2r. (2)变轨运行卫星变轨时，先是线速度大小v 发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r 发生变化.①当卫星减速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变轨.①当卫星加速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变轨.2.实例分析(1)飞船对接问题①低轨道飞船与高轨道空间站对接时，让飞船合理地加速，使飞船沿椭圆轨道做离心运动，追上高轨道空间站完成对接(如图甲所示).①若飞船和空间站在同一轨道上，飞船加速时无法追上空间站，因为飞船加速时，将做离心运动，从而离开这个轨道.通常先使后面的飞船减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度，如图乙所示.丙(2)卫星的发射、变轨问题 如图丙，发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，在Q 点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2，在P 点点火加速，使其满足GMm r 2＝m v 2r，进入圆轨道3做圆周运动. 【题型1】如图所示为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是( )A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期C.卫星在轨道1上经过Q 点时的速率大于它在轨道2上经过Q 点时的速率D.卫星在轨道2上经过P 点时的加速度小于它在轨道3上经过P 点时的加速度【题型2】如图所示，我国发射“神舟十号”飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点M距地面200 km，远地点N距地面340 km.进入该轨道正常运行时，通过M、N点时的速率分别是v1和v2，加速度大小分别为a1和a2.当某次飞船通过N点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340 km的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速率为v 3，加速度大小为a3，比较飞船在M、N、P三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率和加速度大小，下列结论正确的是()A.v1＞v3＞v2，a1＞a3＞a2B.v1＞v2＞v3，a1＞a2＝a3C.v1＞v2＝v3，a1＞a2＞a3D.v1＞v3＞v2，a1＞a2＝a3【题型3】我国已掌握“半弹道跳跃式高速再入返回技术”，为实现“嫦娥”飞船月地返回任务奠定基础。
太空飞船是否可以在太空中进行操控和调整轨道？
太空飞船是否可以在太空中进行操控和调整轨道？一、引言太空飞船作为人类进入宇宙的重要工具，其操控和轨道调整能力是关键所在。
本文将探讨太空飞船操控和轨道调整的原理与方法，带您揭开这一领域神秘的面纱。
二、太空飞船操控的原理太空飞船的操控主要依赖于推进系统和导航系统。
推进系统通过喷射推进剂产生反作用力，从而改变飞船的速度和方向。
导航系统则使用星座导航、惯性导航等技术手段，精确计算和控制飞船的位置、速度和方向。
1. 推进系统的原理太空飞船的推进系统一般采用化学推进和电推进两种方式。
化学推进通过燃烧推进剂产生高温高压气体，喷射出来产生推力。
电推进则利用离子或等离子体的运动产生的推力，比化学推进更高效。
无论是化学推进还是电推进，都能够使飞船进行加速和减速，实现速度和方向的变化。
2. 导航系统的原理导航系统是太空飞船操控中不可或缺的一部分。
星座导航技术利用星星的固定位置来确定飞船的位置和航向。
同时，惯性导航技术使用陀螺仪等设备来测量飞船的加速度和旋转角度，进而计算出飞船的位置和速度。
三、太空飞船轨道调整的方法调整太空飞船的轨道是为了使其达到预定的任务目标或避开天体碰撞等危险。
太空飞船的轨道调整主要分为两种方式：引力助推和离子推进。
1. 引力助推引力助推是利用天体的引力来调整飞船的轨道。
当飞船经过天体附近时，天体的引力将会影响飞船的速度和轨道，从而实现轨道调整。
这种方法最早应用于月球探测器的轨道调整，后来也被应用于其他行星和卫星的轨道调整中。
2. 离子推进离子推进是一种高效的轨道调整方法，它利用离子或等离子体的运动来产生推力。
离子推进器通过加速离子或等离子体并喷射出来，从而产生反作用力，使飞船实现轨道调整。
这种方法不仅能够实现较大的推力变化，而且燃料消耗量较低。
四、太空飞船操控和轨道调整的挑战太空飞船操控和轨道调整在技术上面临着许多挑战。
其中包括长时间操控的人因工程问题、航天器自身的稳定性、推进系统的耗能和燃料储存技术等。
火箭变轨详解 + 开普勒定律 陆明
火箭变轨的归纳
环绕速度：v 4<v 1（“越远越慢”）
火箭发射过程：1.先以低速v 1进入A 轨做匀速圆周运动。
2.过①点时加速到v 2，进入椭圆轨道B 轨。
3.在椭圆轨道上：过近地点①点时火箭速度v 2大；
过远地点②点时火箭速度v 3小；
原因： 由①向②运动的过程为“离心”的过程
（引力做负功，速度减小）
由②向①运动的过程为“近心”的过程
（引力做正功，速度增大）
（或依据开普勒第二定律）
4.过②点时加速到v 4，进入C 轨做匀速圆周运动。
注意：无论火箭是在A 轨还是B 轨经过①点时，加速度确定，为F 万1/m 火箭； 无论火箭是在B 轨还是C 轨经过①点时，加速度确定，为F 万2/m 火箭；
C 轨 v 1<v 2 v 2>v 3
v 3<v 4
v 4<v 1
开普勒三定律
由开普勒（依据天文学家第谷的观测资料）归纳发现行星运动的三条基本定律。
为之后牛顿发现万有引力定律打下了基础。
开普勒第一定律（椭圆定律）：
每一个行星都沿椭圆轨道环绕中心，而中心恒星则处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律（面积定律）：
在相等时间内，中心恒星和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。
S 1=S 2
开普勒第三定律（和谐定律）：
各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
k T a
23
（a ——轨道半长轴， T ——公转周期， k ——常数）。
航天飞机工作原理
航天飞机工作原理航天飞机是一种有人驾驶的、主要部分可以重复使用的空间运输工具。
它可以像火箭那样垂直起飞，像载人飞船那样在轨道上运动，像飞机那样滑翔，在地面上水平着陆。
它把飞机–火箭–卫星三者的功能有机地结合起来，在航天史上这是继"阿波罗"登月成功后又一次划时代的技术突破，同时也标志着空间科学技术已经从研制阶段成功地走向广泛应用时代。
目前世界上航天飞机已经研制成功并投入运行的国家只有美国和前苏联，美国航天飞机与前苏联航天飞机基本上相似。
美国航天器自以1981年首次发射成功至今已成功完成了100多次空间飞行任务。
航天飞机除了运载和部署卫星以外，还可以检修、回收卫星，或进行空间营救。
后者在航天史上是一个突破，它的技术意义和经济效益是非常巨大的。
如1997年2月，美国"发现号"航天飞机对"哈勃"太空望远镜的检修就是成功的一例。
在军事方面，航天飞机还可以执行载人近地轨道实时侦察、拦截卫星、战略轰炸等任务。
在空间科学技术的应用方面也非常广泛，如发射空间实验室和建立永久性国际空间站等。
目前，美国的整个航天飞机系统，是由一个轨道器、一个外储箱和两个固体火箭助推器所组成，通常所说的航天飞机就是指轨道器。
航天飞机每飞行一次就要扔掉一个外储箱，而固体火箭助推器和轨道器仍能重复使用。
轨道器可以重复使用100次，助推器可以重复使用20次。
因此当前的航天飞机是一种部分可重复使用的第一代空间运输工具。
航天飞机系统整体外形结构如图10.1所示。
轨道器驮在外储箱上，两台固体火箭助推器则平行地挂在外储箱的两侧。
当航天飞机竖立在发射台上时，整个系统依靠助推器的尾裙支撑。
整个系统全长56.14 m，高23.34 m，起飞总质量2 000 t多，海平面的起飞总推力为31 400 kN。
航天飞机系统的整体几何尺寸也如图10.1所示。
下面分别针对航天飞机系统的三大部件：轨道器，外储箱和助推器进行介绍。
高中物理航天器变轨问题
高中物理航天器变轨问题可以通过力学原理来解决。
变轨是指航天器从一个轨道运行到另
一个轨道的过程，这个过程需要航天器施加一个外力，使其能够改变运动轨道。
变轨的原理是：航天器施加一个外力，使其能够改变运动轨道，从而实现变轨。
这个外力可以是由发动机产生的推力，也可以是由太阳光束或者太阳风产生的力。
变轨的具体实现方法有很多，其中最常用的是由发动机产生的推力。
发动机可以产生一个推力，使航天器能够改变运动轨道，从而实现变轨。
另外，太阳光束或者太阳风也可以用来实现变轨。
太阳光束可以产生一个力，使航天器能够改变运动轨道，从而实现变轨。
太阳风也可以产生一个力，使航天器能够改变运动轨道，从而实现变轨。
总之，变轨是一个复杂的过程，需要综合运用力学原理，结合发动机推力、太阳光束或者太阳风等外力，才能实现变轨。
小学生航天科技知识
小学生航天科技知识1、事实上，进入太空的第一个物体是V2导弹，第一个进入轨道的才是苏联卫星2、你以为大气上届真的只有120km么?你错了，直到6000千米处都有氧原子，也就是说，现在的多数卫星在很多年以后会被大气阻力减速并且拖回地面3、天体运行的轨道都是椭圆的，所以我们有两个名称近拱点和远供点顾名思义，近拱点就是里星球最近的点，远供点正好相反还有奇特现象这涉及到惯性，理论就不说了，运行到远供点时飞船的速度会增加，而转回近拱点是速度会变慢4、航天器是怎么变轨的?它们进行变轨的方式是霍曼转移。
霍曼转移是两个不同高度的轨道之间经常使用的转移方式之一。
霍曼转移使用的轨道是一个椭圆轨道，近地点在较低的高度，远地点在较高的高度。
如想了解更多，请百度霍曼转移5、对接?你以为真那么难?两个长10米的物体在浩瀚太空对接的容错率是多少呢?反正一次性100%直接成功太难了。
我们的飞船都有rcs系统用于姿态微调，rcs系统通俗理解就是在飞船上装很多喷口，歪了就喷，就这么简单。
6、茫茫太空确定自己应该保持的姿态?陀螺仪是答案陀螺仪是一种用来感知和保持方向的装置，它是基于角动量不灭的理论而设计的。
陀螺仪主要由一个可以绕轴旋转的轮子组成。
陀螺仪一旦开始旋转，由于车轮的角动量，它往往会抵抗方向的改变。
陀螺仪多用于导航、定位等系统。
7.地球同步轨道高度为35800公里。
顾名思义，它运行一周所需的时间与地球自转所需的时间相同，与地面保持相对静止。
同步轨道有很多用途，主要用于通信和定位。
理论上，只需要三颗卫星就可以完成全球通信。
除了同步轨道，还有极轨，倾角90度。
大多数测量和定位卫星使用极地轨道，它可以扫描整个世界8.实际上，运载火箭主要使用两种燃料，液氧氢和液氧煤油。
助推火箭，第一级和第二级火箭大多是液氧煤油火箭。
氢气燃烧释放的能量高于煤油，但氢气的产生需要大量的能量，而液氢是低温液体，很难储存和运输。
为了摆脱引力，把卫星送入轨道，火箭必须达到第一宇宙速度。
航天飞机的制导与控制课件
控制系统的应用
发射与入轨控制
确保航天飞机准确进入预定轨 道，降低发射失败的风险。
在轨操作控制
操控航天飞机在轨道上的变轨 、对接和释放卫星等任务。
返回着陆控制
使航天飞机在完成在轨任务后 安全返回地面。
航天员生命保障
确保航天员在发射、在轨和返 回过程中的生命安全。
04
航天飞机的制导与控制 技术
自动控制系统技术
03
航天飞机的控制系统
控制系统的组成
导航系统
用于确定航天飞机的位 置和航向，确保其准确 进入轨道和返回地面。
推进系统
包括主发动机和姿态控 制发动机，用于产生推 力，控制航天飞机的速
度和方向。
姿态控制系统
通过使用反作用力矩和 推力矢量控制，保持航
天飞机的稳定姿态。
生命保障系统
提供氧气、水和食物等 必需品，确保航天员的
航天飞机的制导与控制 课件
目录 CONTENT
• 航天飞机制导与控制概述 • 航天飞机的制导系统 • 航天飞机的控制系统 • 航天飞机的制导与控制技术 • 航天飞机的制导与控制挑战与解
决方案 • 航天飞机的制导与控制案例研究
01
航天飞机制导与控制概 述
定义与特点
定义
航天飞机制导与控制是指通过一系列 的导航、控制和指令系统，引导航天 飞机从发射、运行到返回和着陆的全 过程。
自动控制系统技术是航天飞机制导与 控制的核心，它能够自动调整航天飞 机的姿态、速度和高度等参数，确保 航天飞机按照预定轨迹飞行。
自动控制系统技术包括自动控制系统 设计、控制算法开发、传感器数据处 理等方面的内容，是实现航天飞机精 确制导与控制的关键。
导航定位技术
导航定位技术是航天飞机制导与控制 的重要组成部分，它能够确定航天飞 机的位置、航向和速度等信息，为制 导与控制提供基础数据。
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航天飞机的变轨与助推航天飞机包含的技术及解析
一、航天飞机的介绍
航天飞机是飞机和火箭的结合体，它既能像火箭那样发射到宇宙空间遨游，又可像飞机那样降落到机场。
通常，航天飞机由上下部分组成；上部是航天飞机的主体，叫做轨道级，它的形状像一架大型喷气式客机。
下部是两台固体助推火箭和一个大燃料箱，这是一个庞然大物，有十几层楼房那么高，是用来供给轨道级上主发动机燃料的。
航天飞机的图像
二、航天飞机是怎么样变轨的。
航天飞机的发动机工作时，是给航天飞机增加“机械能”，但具体是增加动能还是势能，还要服从于在轨物体的运动规律。
航天飞机在圆轨道上稳定运行时，地球的引力正好提供了航天飞机所需的向心力。
如果航天飞机的尾部变轨发动机向后喷气，由于反作用力，航天飞机的速度会增大。
然后我们关闭发动机。
由于速度已经增大，此时所需的向心力
Fn=mv^2/r增大，这时地球的引力就不够了，航天飞机不能再保持原先的圆轨道，被甩向更高的轨道。
随着航天飞机势能（高度）增加，动能（速度）相应减少。
当航天飞机稳定在更高的轨道上时，其速度甚至比原先的速度还低。
但是航天飞机变轨后增加的势能比减少的动能要多，这部分能量就是变轨发动机提供的。
同理，当航天飞机尾部朝前喷气时，航天飞机会瞬时减速。
当速度降低后，地球对航天飞机的引力显然就过剩了，航天飞机被吸向地球，而此时势能又转换为动能。
最后，航天飞机在较低的轨道上运行，而速度却比以前大。
但总的机械能还是降低了。
由
2
222
2
2
()(2)
n M m v
G m mr m r m f r ma
r r T
π
ωπ
=====得
r
GM v =
，
GM r
T 3
2π
=，
3
r
GM =
ω
航天飞机的变轨图
三、航天技术包括哪些技术？它包括制造运载器技术、航天器技术和地面测控技术。
主要是指运载火箭的制造与发射技术；卫星、飞船、航天站、航天飞机和飞经月球的空间探测器等各类空间飞行器的设计和制造技术；完成跟踪、遥测、遥控和通信任务的地面测控技术
1、无线电遥控技术
A
轨道2
无线遥控的装置图
2、红外遥控技术
（1）红外遥控系统的组成
红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，如图一所示。
遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。
遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。
使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。
（2）红外遥控信号的接收
接收电路使用集成一体化红外接收头SM0038（1 ）。
图一红外遥控系统组成方框图
SM0038对外只有3个引脚：VS、GND和1个脉冲信号输出引脚OUT，外形引脚如图二所示。
与单片机接口非常方便，如图三所示。
VCC接电源+5V并经电容进行滤波，以避免电源干扰; GND接系统的地线（0V）；脉冲信号输出接CPU的中断输入引脚（例如8051的13脚INT1）。
采取这种连接方法，软件解码既可工作于查询方式，也可工作于中断方式。
图二红外接收头SM0038 图三SM0038与单片机接口电路
（3）按键识别程序的设计
要使用一个遥控器进行遥控系统的设计，必需首先了解不同的按键编码脉冲是怎样和遥控器上不同的按键一一对应的。
笔者用软件的方法实现对脉冲流的分析，
使用如图三所示的接口电路接收信号。
如果没有红外遥控信号到来，接收器的输出端口OUT 保持高电平；当接收到红外遥控信号时，接收头将信号解调下来并转换成脉冲序列加到CPU的中断输入引脚。
用软件测试引脚的逻辑电平，同时启动T计时器，测量该引脚分别为逻辑“0”和逻辑“1”情况下的时间值，存储起来，然后分析。
其规律如下（仿真机CPU晶振为6MHz）:
①引导脉冲是一个时间值为1137H～1157H的低电平和时间值为084FH～086FH的高电平;
②数据脉冲的低电平时间值约为0127H～0177H;
③高电平时间值有2种情况：00BBH～00FFH（窄：表示“0”）利0301H～0333H（宽：表示“1”）;
④同时通过分析能从中了解各键的键码值，供编写应用程序时使用。
遥控的整个过程图。