近地卫星同步卫星卫星变轨
最低轨道、同步轨道、在天体表面上、高 轨道与低轨道、变轨
最低轨道、同步轨道、在天体表面上、高轨道
与低轨道、变轨
这些术语通常用于描述天体周围的轨道和航天器的运动状态。
让我来解释一下：
1. 最低轨道（Low Earth Orbit, LEO）：指距离地球表面最近的轨道，通常位于地球表面至约2000公里高度之间。
这种轨道通常用于卫星任务、空间站等低地球轨道任务。
2. 同步轨道（Geostationary Orbit, GEO）：是一种与地球自转同步的轨道，使得航天器在地球表面上的特定点上保持相对固定位置。
这种轨道通常位于地球赤道平面上，高度约为35,786公里。
3. 在天体表面上：指航天器或其他物体位于天体的表面上，例如卫星位于地球表面，或者登陆器位于月球表面。
4. 高轨道与低轨道：高轨道和低轨道是相对概念，它们用于描述不同高度的轨道。
一般来说，低轨道位于较低的高度，高轨道位于较高的高度。
具体来说，低轨道可能指LEO，而高轨道可能指GEO 或更高的轨道。
5. 变轨：变轨是指航天器改变其轨道的过程。
这可以通过推进剂的喷射来实现，例如火箭引擎的点火或航天器的推进系统。
变轨可以用于调整轨道高度、轨道形状，或者改变航天器的轨道方向和速度。
这些术语常用于航天领域，用于描述航天器的轨道和运动状态，以及与天体的相对位置。
对于航天任务和航天器设计，了解这些概念是非常重要的。
卫星变轨问题知识点总结
卫星变轨问题知识点总结
卫星变轨是指卫星在轨道上偏离原有轨道进行调整的过程，用于满足不同的需求，如太阳同步轨道、地球静止轨道等。
以下是卫星变轨问题的几个知识点总结：
1. 变轨方式：变轨主要有化学推进剂变轨和电推进剂变轨两种方式。
前者通常采用火箭发动机进行推进，后者则利用电磁力进行推进。
2. 变轨方法：变轨方法通常包括单次变轨、多次变轨、连续变轨等几种。
其中单次变轨是指通过一次加速或减速达到目标轨道；多次变轨是分数次进行变轨，实现最终目标轨道；连续变轨则是通过对卫星进行定期推进来维持轨道的稳定。
3. 变轨技术：变轨技术主要包括贴近飞行、引力助推、轨道选择等。
贴近飞行需要精确掌握卫星的运动状态，以便在飞行过程中进行微调；引力助推则是利用行星或月球等天体的引力来实现变轨；轨道选择则是根据具体任务需求选择不同的轨道。
4. 变轨误差：变轨过程中存在着各种误差，如发动机性能波动、气象条件变化等。
这些误差会影响卫星的运行轨迹，需要对其进行修正和控制。
5. 动力学方程：卫星的运动状态可以通过动力学方程描述。
动力学方程包括万有引力、空气阻力、电磁效应等多个因素，并可通过数值积分方法求解得到卫星的运动状态。
总之，卫星变轨是卫星运行中重要的环节之一，需要精确掌握
变轨技术和动力学方程，保证卫星能够按照预定轨道稳定运行，实现各种任务目标。
卫星的发射变轨近地同步卫星
关于人造卫星： 1发射
2变轨
3轨道
4同步
4同步 “7个一定”：
轨道平面一定
与赤道平面共面
绕行方向一定 周期一定 角速度一定
轨道半径r一定 （轨道高度h一定）
线速度大小一定
向心加速度大小一定
与地球自转方向相同 24h
与地球自转同
r=7R （h=6R）
非近地 卫星
3.1km/s 0.23m/s2
“不一定”：大小、形状 质量 所受万有引力 所需向心力
关于人造卫星：
3
1发1射发射 22近变地轨卫星 3轨3道变轨 同4步对4接 5轨道 6同步
5轨道
问题： 1、会不会出现如图所示的轨 道卫星？
2、卫星的轨道应有什么共同 点？
环绕卫星的 轨道圆心都
在地心
关于人造卫星： 1发射 2近地卫星
3变轨
3
4对接 5轨道 6同步
6同步卫星
定义：从地面上来看，它总是静止在天空中某个位置 处，故有时又称之为静止卫星。
最小发射速度 近地卫星的速度 最大环绕速度
②已知中心天体表面重力加速 度g,半径R，求其第一宇宙速 度。
已知：地球半径R=6400km， 质量M=5.98×1024kg, 引力常量 Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 ，地面附近的重力加速 度g=9.8m/s2 方法一：
方法二：
若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地 球质量的6 倍，半径是地球半径的1.5 倍，则该行星的第 一宇宙速度约为[ ]
对接前两者
在同一轨道上运动，下列说法正确的是
A．对接前 “天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率
B．对接前“神舟八号”的向心加速度小于“天宫一号”的向心加速度
卫星变轨道知识点总结
卫星变轨道知识点总结一、卫星轨道类型卫星的轨道类型可以分为地球同步轨道、地球近地轨道和地球远地轨道。
地球同步轨道是指卫星的周期与地球自转周期相等，卫星在轨道上的位置相对地面是固定不变的。
地球近地轨道是指卫星距离地球较近的轨道，周期一般在90分钟至2小时之间。
地球远地轨道是指卫星距离地球较远的轨道，周期一般在24小时以上。
二、卫星变轨原理卫星变轨的基本原理是改变卫星的速度和轨道参数，使得卫星能够从一个轨道转移到另一个轨道。
卫星的速度和轨道参数受到地球引力和大气阻力的影响，因此变轨过程需要考虑这些因素的影响。
三、卫星变轨方法卫星变轨的方法包括化学推进变轨、电推进变轨和引力辅助变轨等几种。
1. 化学推进变轨化学推进变轨是指利用化学推进剂发动机改变卫星速度和轨道参数的方法。
化学推进剂发动机通常包括固体火箭发动机和液体火箭发动机两种类型。
固体火箭发动机具有结构简单、可靠性高的特点，适合用于小型卫星的变轨任务；液体火箭发动机具有推力大、比冲高的特点，适合用于大型卫星的变轨任务。
2. 电推进变轨电推进变轨是指利用电推进系统改变卫星速度和轨道参数的方法。
电推进系统包括离子推进系统、霍尔效应推进系统和电弧推进系统等多种类型。
电推进系统具有推力小、比冲高的特点，适合用于长期变轨任务和精准变轨任务。
3. 引力辅助变轨引力辅助变轨是指利用其他天体的引力场改变卫星速度和轨道参数的方法。
引力辅助变轨包括飞越引力辅助和施耐德变轨等几种类型。
引力辅助变轨具有成本低、能耗小的特点，适合用于长期变轨任务和大幅度变轨任务。
四、卫星变轨关键技术卫星变轨的关键技术包括精密轨道测量、轨道设计与规划、推进系统设计与控制等多个方面。
1. 精密轨道测量精密轨道测量是指利用地面测量设备和卫星测量设备对卫星的轨道进行精密测量和监测的技术。
精密轨道测量能够提供准确的轨道数据和轨道状态信息，为卫星变轨提供重要的参考依据。
2. 轨道设计与规划轨道设计与规划是指根据卫星任务需求和轨道参数对卫星的轨道进行设计和规划的技术。
卫星的变轨Microsoft Word 文档 (2)
卫星的可能轨道及卫星的变轨自主学习：1、 卫星的可能轨道：2、近地卫星所谓近地卫星,是指卫星的运行轨道半径等于地球的 ,卫星做匀速圆周运动的向心力由 提供.它的运行速度为第一宇宙速度,也是卫星的 环绕速度.3.地球同步卫星的六个一定①位置一定(必须位于地球赤道的上空)地球同步卫星绕地球旋转的轨道平面一定与地球的赤道面 .②周期(T)一定a.同步卫星的运行方向与地球 方向一致.b.同步卫星的运转 与地球自转周期相同,T=24 h.③角速度(ω)一定 由公式t ϕω=得，地球同步卫星的角速度2Tπω=,因为T 恒定，π为常数，故ω也一定. ④向心加速度(a)大小一定地球同步卫星的向心加速度为a,则由牛顿第二定律和万有引力定律得 ⑤距离地球表面的高度(h)一定由于万有引力提供向心力，则在ω一定的条件下，同步卫星的高度不具有任意性,而是唯一定的.根据()()22Mm G m R h h R R 35800 km.R h ω=+===+得 ⑥环绕速率一定在轨道半径一定的条件下,同步卫星的环绕速率也一定,且为2v R g R h==+ 4、回顾双星模型：5、卫星的变轨运行分析：课堂探究1、如右图所示，圆a 的圆心在地球自转的轴在线，圆b\,c\,d的圆心均在地球的地心上，对绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星而言，下列说法错误的是( )A.卫星的轨道可能为aB.同步卫星的轨道只能为bC.卫星的轨道可能为cD.卫星的轨道可能为d223222242GT h M h T m h Mm G ππ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=得变式训练：地球上有两位相距非常远的天文观测者,在夜晚都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动,则这两位观测者的位置及两颗人造地球卫星到地球的距离可能是（ ）A. 一人在南极另一个人在北极,两卫星到地球中心的距离一定相等B. 一人在南极另一个人在北极,两卫星到地球中心的距离成整数倍C. 两个人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等D. 两个人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离可以不相等例2、2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。
宇宙航行专题：人造卫星、变轨、对接问题
卫星变轨原理
卫星在圆轨 道运行速度 V1
R
1
F引
θ＞900
3.072 km s
≈3.0km/s
确定值
地球同步卫星特点
1、定周期： T = 24 h
2、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面 上运行， 3、定高度：离开地面的高度h为定值，约为地 球轨道半径的6倍。 h = 36000千米 4、定速率：所有同步卫星环绕 地球的速度(V) 都相同。 V = 3千米/秒
提示： 典型的三个圆运动：随地圆周运动、近地圆周运动、同步圆 周运动，应从运动和力两个角度区别和联系三个圆周运动
马鞍山中加双语学校 高一物理组
三、极地轨道和倾斜轨道卫星
极地卫星
倾斜轨道卫星
北极
北极
南极
南极
四、卫星变轨问题
卫星变轨问题
卫星变轨原理
V
m
A
F引
F引＜F向
F引＞F向
M
在A点万有引力相同
马鞍山中加双语学校 高一物理组
下午9时18分28秒
引导探究一
运 行 半径r 运 行 周期T
线速度 的计算
地球赤道上的物体,近地卫星,同步卫星
近地卫星 同步卫星
地球赤道上的 物体
R地
R地 85分钟（1.4h）
GM v r近
v
6.6R地
24h v=ωR地
=GMm/R地2-mg
24h
GM r同 r同
向心力 2R ma=mω 的计算
ma= GMm/r近2
ma=mω2r ＝GMm/r同2
向心加 速度之 比
a同/a物 a同/a近＝r近 2/r同2 =r同/ R =1/(6.6)2 =6.6/1 马鞍山中加双语学校 高一物理组
高考物理(热点+题型全突破)专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题(含解析)
专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题1．近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较比较内容赤道表面的物体近地卫星同步卫星向心力来源万有引力的分力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力线速度v1＝ω1R v2＝GMRv3＝ω3(R＋h)＝GMR＋hv1＜v3＜v2(v2为第一宇宙速度)角速度ω1＝ω自ω2＝GMR3ω3＝ω自＝GMR＋h3ω1＝ω3＜ω2向心加速度a1＝ω21R a2＝ω22R＝GMR2a3＝ω23(R＋h) ＝GMR＋h2a1＜a3＜a22．天体半径R与卫星轨道半径r的比较卫星的轨道半径r是指卫星绕天体做匀速圆周运动的半径，与天体半径R的关系为r＝R＋h(h为卫星距离天体表面的高度)，当卫星贴近天体表面运动(h≈0)时，可认为两者相等。
【示例1】(多选)如图，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。
设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则( )A．v1＞v2＞v3B．v1＜v3＜v2C．a1＞a2＞a3D．a1＜a3＜a2【答案】BD【解析】由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同，由v＝ωr，a＝ω2r可知v1＜v3、a1＜a3；对同步卫星和近地资源卫星来说，满足v ＝GM r 、a ＝GMr2，可知v 3＜v 2、a 3＜a 2。
故选项B 、D 正确。
【示例2】(多选)同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球的半径为R ，则下列比值正确的是( )A.a 1a 2＝rRB.a 1a 2＝r 2R2 C.v 1v 2＝r R D.v 1v 2＝R r【答案】： AD【示例3】(2016·四川理综·3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( ) A.a 2＞a 1＞a 3 B.a 3＞a 2＞a 1 C.a 3＞a 1＞a 2 D.a 1＞a 2＞a 3【答案】 D【解析】 由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a ＝ω2r ，r 2>r 3，则a 2>a 3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，G Mmr2＝ma ，由题目中数据可以得出，r 1<r 2，则a 2<a 1；综合以上分析有，a 1>a 2>a 3，选项D 正确.【示例4】．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 在地球赤道上未发射，b 在地面附近近地轨道上正常运动，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 的向心力由重力提供B ．c 在4 h 内转过的圆心角是π6C ．b 在相同时间内转过的弧长最长D ．d 的运动周期有可能是20 h 【答案】 C二、 卫星的变轨问题 1．三种情境2．变轨问题的三点注意(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；稳定在新轨道上的运行速度变化由v ＝GMr判断。
近地卫星同步卫星卫星变轨20页PPT
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
近地卫星同步卫星卫星 变轨
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
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使卫星加速到v 2 , 使
m v2 2 R
G
Mm R2
卫星在圆轨 道运行速度
V1
R
1
2
V2
mv12 R
G
Mm R2
a
F引
θ＞900
v 减小
12
a
13
卫 星 的 回 收
a
14
1、如图所示，发射同步卫星时，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；最后再次点
火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相
切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说
法正确的是（
）BD
A、在轨道3上的速率大
3 2
于1上的速率 B、在轨道3上的角速度
1
P·
Q
小于1上的角速度
C、在轨道2上经过Q点时
的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率
D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上
经过P点时的加速度
a
15
2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在 高轨道上运行，应采取什么措施？
在低轨道上加速，使其沿椭
圆轨道运行，当行至椭圆轨
·
道的远点处时再次加速，即
可使其沿高轨道运行。
1、卫星在二轨道相切点
2、卫星在椭圆轨道运行
a
万有引力相同
速度—内小外大（切点看轨迹） 近地点---速度大，
远地点---速度小，
11
卫星变轨原理
第六章 万有引力与航天
第5节 同步卫星、卫星变轨
a
1
a
2
一、近地卫星（R=r） r 近地卫星是指卫星的轨道半径
r近似等于地球半径R。
解：由 G
M
m
２π =m(
2
)r
r2
T
得：Ｔ＝
4π2r3
GM
5 .0 6 1 0 3 s 8 4 .3 m in
我们能否发射一颗周 期为80min的卫星？
a
3
一、地球同步卫星（T=24h）
⑥
a
18
A．甲的周期大于乙的周期 B．乙的速度大于第一宇宙速度 C．甲的加速度小于乙的加速度 D．甲在运行时能经过北极的正上方
a
8
三、卫星变轨
a
9
卫星变轨原理
V
mA
F引
F引
G
Mm r2
F引＜F向 F引＞F向
F引 F向
F向
m
v2 r
M
在A点万有引力相同
A点速度—内小外大（在A点看轨迹）
a
10
卫星变轨原理
1、定义：所谓地球同步卫星，是相对于地面 静止的和地球具有相同周期的卫星，同步卫星 必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。
a
4
2、地球同步卫星的运行特征
可概括为四个一定 ①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内； ②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24 h） ③定高度，即离地面高度一定（h=36000 km） ④定速度，即运行速度一定（v≈3.1km/s）
A.“嫦娥一号”由⑤到⑥需加速、由⑦到⑧需减速 B.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度 C.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关 D.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 E.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
轨近 地 变
③ ② 发射 ① ④ 轨道修正
转移轨道
⑤
⑧ ⑦
卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道Ⅰ上．在卫星 经过A点时点火实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道 Ⅱ上，最后在B点再次点火，将卫星送入同步轨道Ⅲ. 已知地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，地 球的半径为R．求：
（1）近地轨道Ⅰ上的速度大小； （2）远地点B距地面的高度。
a
16
a
17
2. 2007年10月24日“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕 地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨 道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→修正轨道④→ 地月转移轨道⑤。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度 为h的A点时，再经三次变轨：12小时椭圆轨道⑥→3.5小时椭圆 轨道⑦→最后进入周期为T的极月圆轨道⑧ ，如图所示（ D ）
R、v、ω、T、an “全部固定”
a
5
2、地球同步卫星的应用 主要用于通信
3颗同步卫星可实现全球覆盖
卫所 星以
也 叫 通 信
a
6
为了卫星之间不互相干扰，大约3° 左右才能放置1颗，这样地球的同步 卫星只能有120颗。可见，空间位置 也是一种资源。
a
7
高考链接：2011山东理综第17题
甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫 星，乙的运行高度低于甲的行高度，两卫星轨道 均可视为圆轨道。以下判断正确的是( AC )