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如同火车奔跑在铁轨上一样,卫星也是有运行轨道的 。卫星轨道是指卫星在太空中的运行轨迹,卫星的功能和用途决定了卫星的轨道高度和形状 。
卫星为什么会有轨道,宇宙空间那么空旷,发射出去不掉下来就可以了呀?当然不可以 。
首先解释为什么必须有轨道 。俗话说,无规矩不成方圆 。著名天体物理学家开普勒通过长期观察火星运行规律,并通过复杂的数学计算,发现所有行星的共同运行规律:
- 所有行星运动都有固定轨道,并且轨道为椭圆形,太阳就在这些椭圆的一个焦点上 。这就是行星运动第一定律——轨道定律 。
- 地球和火星离太阳近时运动速度较快,离太阳远时运动速度慢,通过计算得出行星到太阳的连线(矢径)在单位时间内扫过的面积是不变的 。这就是行星运动第二定律——面积定律 。
- 所有行星运动都是有周期的,也就是说行星运动周而复始,比如地球的公转周期为一年 。这就是行星运动第三定律——周期定律 。
开普勒的发现证明,所有天体如果想稳定运行,必须要有固定的规律,我们的卫星也是如此 。如果卫星没有设计固定的轨道,根据万有引力定律,它会随心所欲跟着引力私奔乱飞,是没有任何利用价值的 。要么飞的越来越远,要么被拉回地球大气层燃烧掉,失去控制的卫星就是一颗“太空垃圾” 。
【卫星为啥要轨道,宇宙空间那么空旷,发射出去不掉下来就可以了】卫星的轨道高度和形状是根据卫星的功能确定的 。
举个俄罗斯卫星的例子,俄罗斯有一颗“闪电”通信卫星,其轨道为大椭圆轨道 。为什么要这样设计呢?这是因为俄罗斯国土纬度较高,如果使用地球静止轨道(轨道高度35786公里)卫星不能覆盖高纬度地区 。而大椭圆轨道的远地点高度为40000km,近地点在470km,倾角63°,即远地点在北半球上空 。这样卫星可缓慢经过俄罗斯境内,与地面控制站失去联系的时间很短 。
卫星的轨道确定需要哪些参数?或者说如何设计一个具体的轨道?
确定卫星轨道的参数主要有6个,被称为“轨道6根数” 。分别是“半长轴a”、“离心率e”、“轨道倾角i”、“升交点赤经Ω”、“近地点偏转角ω”、“真近点角μ” 。其中,前五个参数用来确定卫星轨道,最后一个参数“真近点角μ”被用来确定卫星在轨道上的位置 。一旦卫星的轨道参数确定了,那么卫星的轨迹就会确定 。
总结
因此,没有轨道,不叫卫星 。任何国家也不会浪费大量的人力、物力和财力去发射一颗不能用的卫星 。
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