衛星為啥要軌道,宇宙空間那么空曠,發射出去不掉下來就可以了

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如同火車奔跑在鐵軌上一樣,衛星也是有運行軌道的 。衛星軌道是指衛星在太空中的運行軌跡,衛星的功能和用途決定了衛星的軌道高度和形狀 。
衛星為什么會有軌道,宇宙空間那么空曠,發射出去不掉下來就可以了呀?當然不可以 。

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首先解釋為什么必須有軌道 。俗話說,無規矩不成方圓 。著名天體物理學家開普勒通過長期觀察火星運行規律,并通過復雜的數學計算,發現所有行星的共同運行規律:
  • 所有行星運動都有固定軌道,并且軌道為橢圓形,太陽就在這些橢圓的一個焦點上 。這就是行星運動第一定律——軌道定律 。

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  • 地球和火星離太陽近時運動速度較快,離太陽遠時運動速度慢,通過計算得出行星到太陽的連線(矢徑)在單位時間內掃過的面積是不變的 。這就是行星運動第二定律——面積定律 。

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  • 所有行星運動都是有周期的,也就是說行星運動周而復始,比如地球的公轉周期為一年 。這就是行星運動第三定律——周期定律 。

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開普勒的發現證明,所有天體如果想穩定運行,必須要有固定的規律,我們的衛星也是如此 。如果衛星沒有設計固定的軌道,根據萬有引力定律,它會隨心所欲跟著引力私奔亂飛,是沒有任何利用價值的 。要么飛的越來越遠,要么被拉回地球大氣層燃燒掉,失去控制的衛星就是一顆“太空垃圾” 。
【衛星為啥要軌道,宇宙空間那么空曠,發射出去不掉下來就可以了】衛星的軌道高度和形狀是根據衛星的功能確定的 。
舉個俄羅斯衛星的例子,俄羅斯有一顆“閃電”通信衛星,其軌道為大橢圓軌道 。為什么要這樣設計呢?這是因為俄羅斯國土緯度較高,如果使用地球靜止軌道(軌道高度35786公里)衛星不能覆蓋高緯度地區 。而大橢圓軌道的遠地點高度為40000km,近地點在470km,傾角63°,即遠地點在北半球上空 。這樣衛星可緩慢經過俄羅斯境內,與地面控制站失去聯系的時間很短 。
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衛星的軌道確定需要哪些參數?或者說如何設計一個具體的軌道?
確定衛星軌道的參數主要有6個,被稱為“軌道6根數” 。分別是“半長軸a”、“離心率e”、“軌道傾角i”、“升交點赤經Ω”、“近地點偏轉角ω”、“真近點角μ” 。其中,前五個參數用來確定衛星軌道,最后一個參數“真近點角μ”被用來確定衛星在軌道上的位置 。一旦衛星的軌道參數確定了,那么衛星的軌跡就會確定 。
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總結
因此,沒有軌道,不叫衛星 。任何國家也不會浪費大量的人力、物力和財力去發射一顆不能用的衛星 。

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