大椭圆轨道卫星和极轨道卫星

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卫星轨道参数详解

卫星轨道参数详解

卫星轨道参数详解⽬录⼀.卫星根数1.1 六根数1.2 卫星星历两⾏根数(TLE(two line element))tle1:tle2:1.3 航天器的运⾏轨道分类1.4轨道速度的计算⼀.卫星根数1.1 六根数⼈造卫星轨道六要素(也称为轨道六根数)是⽤于表征卫星轨道形状、位置及运动等属性的参数,可⽤来确定任意时刻卫星的轨道和位置。

通常的轨道六根数指的是:半长轴a、离⼼率e、轨道倾⾓i、近⼼点辐⾓ω、升交点经度Ω和真近点⾓φ。

六根数中,前2项确定了轨道形状,第3、4、5项确定了轨道平⾯所处的位置,第6项确定了卫星在轨道中当前所处位置(注意:第6项除了⽤真近点⾓来表征外,还常常⽤平近点⾓、过升交点时刻、过近地点时刻等参量表征,其效果是等价的。

六根数⽰意图半长轴a:这个根数决定了卫星轨道形成的椭圆长半轴的长度,及轨道的⼤⼩。

同时,这个根数也决定了发射卫星到这个轨道需要多少能量,因为根据活⼒公式,⼀个确定轨道的机械能是固定的。

不同任务类型的卫星,或者运载约束,⼯作在不同的轨道⾼度上。

发射到不同轨道所需要的能量都需要依靠半长轴来计算。

如下图所⽰,飞得越⾼的卫星速度越慢,也是依据半长轴计算⽽来的。

偏⼼率e:跟椭圆的扁率是⼀个意思,代表轨道偏⼼的程度。

偏⼼率近似等于0的轨道⼀般称为近圆轨道,此时地球的质⼼⼏乎与轨道⼏何中⼼重合。

偏⼼⼤于0⼩于1,轨道就呈椭圆状,偏⼼率越⼤轨道越扁。

轨道倾⾓i:即轨道平⾯与⾚道平⾯之间的夹⾓,⽤于描述轨道的倾斜程度,简单地说就是轨道平⾯相对于地球⾚道平⾯是躺着的还是⽴着的或者是斜着的。

卫星轨道的倾⾓决定了卫星星下点所能覆盖的地理⾼度,并对发射场和运载⽕箭的运⼒形成硬性约束。

具体⽽⾔,若想卫星⾏下点轨迹覆盖⾼纬度地区,则卫星轨道倾⾓不能⼩于该纬度;发射场的纬度不能⾼于卫星轨道倾⾓;在半长轴和发射场相同的情况下,运载⽕箭发射倾⾓更⾼的卫星需要提供更多的能量。

升交点⾚经Ω:理解这个轨道根数需要在称为惯性系的三维空间中进⾏。

卫星问题分析1(高中物理10大难点突破)

卫星问题分析1(高中物理10大难点突破)

卫星问题分析1(高中物理10大难点突破)一、难点形成原因:卫星问题是高中物理内容中的牛顿运动定律、运动学基本规律、能量守恒定律、万有引力定律甚至还有电磁学规律的综合应用。

其之所以成为高中物理教学难点之一,不外乎有以下几个方面的原因。

1、不能正确建立卫星的物理模型而导致认知负迁移由于高中学生认知心理的局限性以及由牛顿运动定律研究地面物体运动到由天体运动规律研究卫星问题的跨度,使其对卫星、飞船、空间站、航天飞机等天体物体绕地球运转以及对地球表面物体随地球自转的运动学特点、受力情形的动力学特点分辩不清,无法建立卫星或天体的匀速圆周运动的物理学模型(包括过程模型和状态模型),解题时自然不自然界的受制于旧有的运动学思路方法,导致认知的负迁移,出现分析与判断的失误。

2、不能正确区分卫星种类导致理解混淆人造卫星按运行轨道可分为低轨道卫星、中高轨道卫星、地球同步轨道卫星、地球静止卫星、太阳同步轨道卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星;按科学用途可分为气象卫星、通讯卫星、侦察卫星、科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。

由于不同称谓的卫星对应不同的规律与状态,而学生对这些分类名称与所学教材中的卫星知识又不能吻合对应,因而导致理解与应用上的错误。

3、不能正确理解物理意义导致概念错误卫星问题中有诸多的名词与概念,如,卫星、双星、行星、恒星、黑洞;月球、地球、土星、火星、太阳;卫星的轨道半径、卫星的自身半径;卫星的公转周期、卫星的自转周期;卫星的向心加速度、卫星所在轨道的重力加速度、地球表面上的重力加速度;卫星的追赶、对接、变轨、喷气、同步、发射、环绕等问题。

因为不清楚卫星问题涉及到的诸多概念的含义,时常导致读题、审题、求解过程中概念错乱的错误。

4、不能正确分析受力导致规律应用错乱由于高一时期所学物体受力分析的知识欠缺不全和疏于深化理解,牛顿运动定律、圆周运动规律、曲线运动知识的不熟悉甚至于淡忘,以至于不能将这些知识迁移并应用于卫星运行原理的分析,无法建立正确的分析思路,导致公式、规律的胡乱套用,其解题错误也就在所难免。

美军用卫星分类

美军用卫星分类

电子侦察卫星系统
“大酒瓶”静止轨道卫星、“雪貂”-D极地轨道卫星和“折叠椅”大椭圆轨道卫星等8颗卫星组成成像侦察卫星系统
由KH-12、“长曲棍球”、“太阳神”-l和其它小卫星等10~12颗卫星组成的
16颗海洋监视卫星系统以及“国防支援计划”(DSP)等30多颗卫星,
为美军提供了大量的情报资料
从性能上讲主要分为6类,即侦察卫星、导弹预警卫星、海洋监视卫星、通信卫星、测地和绘图卫星及国防气象卫星
侦察卫星
成像侦察卫星
电子侦察卫星
二、导弹预警卫星
三、海洋监视卫星
四、通信卫星。

卫星椭圆轨道运行规律研究论文1

卫星椭圆轨道运行规律研究论文1

卫星运行轨道与发射速度的关系摘要卫星在开普勒椭圆轨道上运行时,满足二体问题运动规律。

只要知道 6个常数就能确定卫星的运动。

本文以椭圆的基本知识为入手,求出椭圆运动的周期,再引入到现实生活,以“嫦娥一号”的几次变轨为例,演示卫星椭圆轨道的运行规律,最后对椭圆运动的其他一些小规律作总结。

关键词:卫星;椭圆运动;角动量守恒AbstractSatellites meet the two-body problem when they run in Keplerian elliptical orbit.The movement of satellites can be known as long as you could know 6 constants.The basic knowledge of Ellipse will be the beginning of this article,then obtained the cycle of ellipse motions and ues it in real life.I will use the case of “Chang E number one” to demonstrate the operation of law of elliptical orbit satellites,at last,a summary for the another law of the ellipse motions is proposed.Key words:satellite;sllipse motion;conservation of angular momentum目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章引言 (4)第二章关于卫星的基本概念与分类 (5)第三章椭圆的基本知识 (6)第四章卫星在椭圆轨道上运动到任何一点的加速度和向心加速度 (7)第五章椭圆轨道的运动周期 (8)第六章圆轨道和椭圆轨道之间的变换 (9)第七章椭圆运动的决定参数 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)第一章引言1970年4月24日,中国成功地研制并发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”,成为世界上第五个独立自主研制和发射人造地球卫星的国家。

卫星轨道

卫星轨道

赤道轨道 顺行轨道
极轨道 逆行轨道 图6 不同倾角的卫星轨道
太阳同步轨道:当卫星轨道角度大于90度时, 地球的非球形重力场使卫星的轨道平面由西向 东转动。适当调整卫星的高度、倾角、形状, 可以使卫星轨道的转动角速度恰好等于地球绕 太阳公转的平均角速度,这种轨道称为太阳同 步轨道。
太阳同步轨道卫星可以在相同的当地时间和 光照条件下,多次拍摄同一地区的云层和地面 目标,气象卫星和资源卫星多采用这种轨道。
20000公里之间。 高轨道(HEO):轨道高度大于20000公
里而又小于35786.6公里。 地球静止轨道(GEO):轨道高度为
35786.6公里。
1500km-5000km,以3750km为中心
图7 范.艾伦带示意图
13000km-20000km,以18500km为中心
按卫星轨道的重复特性分
赤道轨道:轨道倾角为0度,轨道面与赤道面重合。
极轨道:轨道倾角为90度,轨道平面通过地球南、北 极,与赤道平面垂直。
顺行轨道:轨道倾角大于0度而小于90度,将这种卫星 送入轨道,运载火箭需要朝偏东方向发射。利用地球 自西向东自转的一部分速度,从而节省运载火箭的能 量。
逆行轨道:轨道倾角大于90度而小于180度,将这种 卫星送入轨道,运载火箭需要朝偏西方向发射。不能 利用地球自转速度来节约运载火箭的能量,反而要付 出额外的能量去克服一部分地球自转速度。
按卫星轨道的偏心率不同分
圆轨道:偏心率为零的轨道,偏心率接近零的近圆轨 道有时也称为圆轨道。
椭圆轨道:偏心率在0和1之间的轨道。偏心率大于0.2 的轨道称为大偏心率椭圆轨道,又称大椭圆轨道。沿 椭圆轨道运行的卫星,探测的空间范围相对较大。
抛物线轨道:偏心率为1的轨道。

人造卫星的椭圆轨道和变轨问题探析

人造卫星的椭圆轨道和变轨问题探析

教学研究新课程NEW CURRICULUM天体的运行问题是高考的热点问题,在椭圆轨道和变轨问题上,中学阶段基本上都是做定性解释,很少做定量计算,且在教学实践中,一些学习优秀、善于思考的学生往往会在此类问题上提出更深层次的问题,如卫星在椭圆轨道的近、远地点的向心加速度大小和不同轨道的向心加速度、速度大小怎么比较?在用F n =m v 2r、a n =v 2r求解时,在近、远地点的“r ”到底是哪个量?怎么求?虽然学生提出的问题有的已经超出中学生应当掌握的范围,但是从激励学生的探究需求出发,对一些优秀的学生在这些问题上可适当做些拓展,况且作为授业解惑的教师,也需要对这些问题有个清楚的认识。

可是在教学实践中发现一些教师由于在这些问题上认识不清甚至根本不知道,经常被学生问得手足无措而避而不谈或者作出错误解释,一些材料在这些问题上的解释往往也是模棱两可。

若想对椭圆轨道的有关问题进行定量计算,首先必须对椭圆的曲率和曲率半径等有关知识有清晰的认识。

一、椭圆的曲率半径1.曲线的曲率和曲率半径曲率是描述曲线弯曲的程度,曲线y =f (x )(设x =Φ(t ),y =φ(t ))的曲率的计算公式为k =x ′y ″-x ″y ′x ′2+y ′2[]32。

如图1所示,设k (k ≠0)为曲线y=f (x )在点M 处的曲率,圆C 与曲线相切于M 点,若CM=R =1k ,圆C 称为曲线在点M 的曲率圆,圆C 的半径R 则称为曲线在点M 的曲率半径。

故曲率半径的计算公式为:R =1k =x ′2+y ′2[]32x ′y ″-x ″y ′—————①(1)2.椭圆的曲率半径如图2,a 是椭圆的半长轴,b 是椭圆的半短轴,椭圆的参数方程为:x=a cos θ,y=a sin θ。

把x ′=-a sin θ、x ″=-a cos θ、y ′=b cos θ、y ″=-b sin θ代入①式得:R =(a 2sin 2θ+b 2cos 2θ)32ab,取不同的θ值可以求得椭圆不同位置的曲率半径,比如把P (θ=0)和Q (θ=π)代入椭圆曲率半径公式可得:P 、Q 两点的曲率半径均为b 2a,A 、B 两点的曲率半径均为a 2b 。

人造卫星

人造卫星

人造卫星人造卫星(Manmade Satellite):环绕地球在空间轨道上运行(至少一圈)的无人航天器。

人造卫星基本按照天体力学规律绕地球运动,但因在不同的轨道上受非球形地球引力场、大气阻力、太阳引力、月球引力和光压的影响,实际运动情况非常复杂。

人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。

人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。

人造卫星的简介卫星,是指在宇宙中所有围绕行星轨道上运行的天体,环绕哪一颗行星运转,就把它叫做哪一颗行星的卫星。

比如,月亮环绕着地球旋转,它就是地球的卫星。

“人造卫星”就是我们人类“人工制造的卫星”。

科学家用火箭把它发射到预定的轨道,使它环绕着地球或其他行星运转,以便进行探测或科学研究。

围绕哪一颗行星运转的人造卫星,我们就叫它哪一颗行星的人造卫星,比如最常卫星公司的人造卫星模拟图用于观测、通讯等方面的人造地球卫星。

地球对周围的物体有引力的作用,因而抛出的物体要落回地面。

但是,抛出的初速度越大,物体就会飞得越远。

牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次离山脚远。

如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,它将围绕地球旋转,成为一颗绕地球运动的人造地球卫星,简称人造卫星。

人造卫星是发射数量最多,用途最广,发展最快的航天器。

1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星。

之后,美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。

我国于1970年4月24日发射了自己的第一颗人造卫星‘东方红一号’。

截止1992年底中国共成功发射33颗不同类型的人造卫星。

人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。

专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统,也称为有效载荷。

应用卫星的专用系统按卫星的各种用途包括:通信转发器,遥感器,导航设备等。

科学卫星的专用系统则是各种空间物理探测、天文探测等仪器。

技术试验卫星的专用系统则是各种新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料的试验设备。

卫星的含义

卫星的含义
目录
卫星的含义 人造卫星的含义 人造卫星的分类 人造卫星的运行轨道 世界上第一颗人星
科技名词定义 中文名称: 中文名称: 人造卫星 英文名称: 英文名称: artificial satellite 定义: 定义: 绕行星或卫星运转的人造天体。 所属学科: 所属学科: 天文学(一级学科);太阳系(二级学科)
人造卫星的分类
• 一、按运行轨道区分 • 为低轨道卫星、中 轨道卫星,高轨道卫星、 地球同步轨道卫星、地 球静止轨道卫星、太阳 同步轨道卫星、大椭圆 轨道卫星和极轨道卫星; 按用途区分为科学卫星、 应用卫星和技术试验卫 星。 二、按用途分 它可分为三大类:科 学卫星,技术试验卫星 和应用卫星.科学卫星是 用于科学探测和研究的 卫星。技术试验卫星是 进行新技术试验或为应 用卫星进行试验的卫星. 应用卫星是直接为人类 服务的卫星.
卫星的含义
• 卫星,是指在宇宙中所有围绕行星轨道 上运行的天体,环绕哪一颗行星运转, 就把它叫做哪一颗行星的卫星。比如, 月亮环绕着地球旋转,它就是地球的卫 星
人造卫星的含义
• “人造卫星”就是我们人 类“人工制造的卫星”。 科学家用火箭把它发射 到预定的轨道,使它环 绕着地球或其他行星运 转,以便进行探测或科 学研究。围绕哪一颗行 星运转的人造卫星,我 们就叫它哪一颗行星的 人造卫星.
中国第一颗人造卫星诞生
• 今天,中国有几十颗卫星在 太空中遨游,神舟号试验飞 船返回大地,回顾中国的航天 史,不能不提到它的开端 “东方红一号”这一高精度 技术在基础差且动荡的时期 一举成功.1970年4月24日,中 国成功的发射了自己的第一 颗人造卫星,卫星轨道的近 地点高度是436KM,远地点 高度为2384km,轨道平面与 地球赤道的平面夹角为68.5°, 绕地球一圈需要114min。卫 星质量为173kg,用 20.009MHz的频率播放“东方 红”乐曲。
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2、技术试验卫星进行新技术试验 或为应用卫星进行试验的卫星。航天技 术中的新原理、新技术、新方案、新仪 器设备和新材料往往需要在轨道上进行 试验,试验成功后才投入实用。这类卫 星数量较少,但试验内容广泛,如重力 梯度稳定试验,电火箭试验,生物对空 间环境适应性的试验,载人飞船生命保 障系统和返回系统的验证试验,交会对 接试验,无线电新频段的传输试验,新遥 感器的飞行试验和轨道上截击试验等。
3、应用卫星直接为国民经济 和军事服务的卫星。在所有人 造地球卫星中其种类最多,发 射数量也最多。应用卫星按用 途可分为通信卫星、气象卫星、 侦察卫星、导航卫星、测地卫 星、地球资源卫星、截击卫星 和多用途卫星等。
按其是否专门用于 军事目的又可分为军 用卫星和民用卫星, 有许多应用卫星都是 军民兼用的。应用卫 星主要有三大用途:
航天飞机(Space Shuttle,又称 为太空梭或太空穿梭机)是可重复使用 的、往返于太空和地面之间的航天器, 结合了飞机与航天器的性质。它既能代 表运载火箭把人造卫星等航天器送入太 空,也能像载人飞船那样在轨道上运行, 还能像飞机那样在大气层中滑翔着陆。 航天飞机为人类自由进出太空提供了很 好的工具,它大大降低航天活动的费用, 是航天史上的一个重要里程碑。
宇宙空间站也称航天站, 是在固定轨道上长期运行的 供宇航员长期居住和工作的 大型空间平台。空间站是迎 送宇航员和太空物资的场所, 是环绕地球轨道运行的空间 基地,人们又称它为“宇宙 岛”。
自苏联发射第一个空间站“礼炮1号”以来, 已有一系列空间站进入太空,先后多次有数十 批上百人次宇航员到站上工作,进行多次科学 试验,取得了大量实验数据和宝贵的科学资料。 美国也在1973年5月14日发射了“天空实验 室”,在1983年11月28日发射了“空间实验 室”航天站。空间站与一般航天器相比,有效 容积大,可装载比较复杂的仪器,如长焦距照 相机等,使获取的照片分辨率大大提高。由于 空间站可以长期载人,许多仪器可由人直接操 作,增强了分辨能力,可避免机械动作带来的 误差,可以完成比较复杂、非重复性的工作任 务。
人造卫星
制作人:李涵耀
人造卫星按运行轨道 区分为低轨道卫星、中 高轨道卫星、地球同步 卫星、地球静止卫星、 太阳同步卫星、大椭圆 轨道卫星和极轨道卫星 (见人造地球卫星运行轨 道)。
人们更多的 是按用途把人造 卫星分为科学卫 星、应用卫星和 技术试验卫星。
1、科学卫星用于科学探测和 研究的卫星,主要包括空间物理探 测卫星和天文卫星。科学卫星使用 的仪器包括望远镜、光谱仪、盖革 计数器、电离计、压力测量仪和磁 强计等。借助这些仪器可研究高层 大气、地球辐射带、地球磁层、宇 宙线、太阳辐射和极光,观测太阳 和其他天体。
宇宙飞船(英语名为 space ship ),是一种运送航天员、 货物到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基 本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运 行时间一般是几天到半个月,一般乘2到3名航天员。 世界上第一艘载人飞船是前苏联的"东方"1号宇宙飞船, 于1961年4月12日发射。它由两个舱组成,上面的是密封 载人舱,又称航天员座舱。这是一个直径为2.3米的球体。 舱内设有能保障航天员生活的供水、供气的生命保障系统, 以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的 信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射 座椅系统[2][3][4][5][6]。另一个舱是设备舱,它长3.1米, 直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回 地面的制动火箭系统,供应电能的电池、储气的气瓶、喷 嘴等系统。“东方”1号宇宙飞船总质量约为4700千克。 它和运载火箭都是一次性的,只能执行一次任务。
人 造 地 球 卫 星
地球对周围的物体有引力的作用,因而抛出的 物体要落回地面。但是,抛出的初速度越大,物体 就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设 想过,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度 一次比一次大,落地点也就一次比一次离山脚远。 如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远 不会落到地面上来,它将围绕地球旋转,成为一颗 绕地球运动的人造地球卫星,简称人造卫星。 人造 卫星是发射数量最多,用途最广,发展最快的航天 器。1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造 卫星。之后,美国、法国、日本也相继发射了人造 卫星。中国于1970年4月24日发射了东方红1号人造 卫星,截止1992年底中国共成功发射33颗不同类型 的人造卫星。
以下是图片 和一些知识欣 赏!!!!!
再见!
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
②对地观测平台:这类卫星有气象卫星、地球资源 卫星、侦察卫星,称为对地观测卫星。在这些卫星上装 有对地观测的从紫外光到远红外光各种波长的遥感仪器 或其他探测仪器,收集来自陆地、海洋、大气的各种频 段的电磁波,从中提取有用的信息,分析、判断、识别 被测物体的性质和所处的状态。这些卫星可以直接服务 于气象、农林、地质、水利、测绘、海洋、环境污染和 军事侦察等方面。这类卫星许多采用太阳同步轨道,也 有使用静止轨道和其他轨道的。③导航定位基准:这类 卫星有导航卫星、测地卫星等。在这些卫星上装有光信 标灯、激光反射器和无线电信标机、应答机等。这种卫 星的空间位置、到地面的距离和运行速度都可以预先确 定,因而可用作定位、导航和大地测量的基准。地面固 定的或移动的物体、空中飞机和海上舰艇,都可以利用 这类卫星确定自己的坐标。这类卫星的轨道大多为极轨 道。
①无线电信号中继:这类卫星发展很 快,有“国际通信卫星”、国内通信卫星、 军用通信卫星、海事卫星、广播卫星、跟 踪和数据中继卫星和搜索营救卫星。这些 卫星上装有工作在各种频段的转发器和天 线,它们转发来自地面、海上、空中和低 轨道卫星的无线电信号,用于传输电话、 电报和电视广播节目以及数据通信。这类 卫星大部分运行在静止轨道上。还有一些 采用大椭圆轨道,如苏联的“闪电”号通 信卫星 。
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