金钥匙赛题解析:卫星发射有讲究

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  在卫星发射场选址以及发射过程中,速度、角度和燃料消耗是三个关键因素。首先,速度是至关重要的因素。根据牛顿的万有引力定律,物体所受重力=万有引力=航天器沿地球表面作圆周运动时向心力,即mg=GMm/r2=mv2/r2我们可以计算出,卫星必须达到第一宇宙速度,即v=7.9km/s,才能绕地球做“匀速圆周运动”,即升空入轨。
  在火箭的速度一定的情况下,发射场离赤道越近,可使卫星获得更大的初速度,更容易达到第一宇宙速度。这实质上是借助地球的自转力来提高卫星的飞行速度。因为向东发射的卫星与地球自西向东转动的方向一致,其飞行速度是由运载火箭的速度与地球自转速度的分量叠加起来的速度。
  其次,发射卫星的火箭燃料要体积小、质量轻,但发出的热量要大,这样才能减轻火箭的重量,将卫星快速地送上轨道。
  当卫星进入预定轨道后,就会靠惯性作圆周运动。但如果卫星发射角度不合理,没有达到预定轨道,这就要变轨。在变轨时,需要点小火箭改变速度。这就意味着提前消耗卫星的燃料,减少卫星的工作寿命。
  如果从赤道或靠近赤道的发射场向东发射的是地球静止轨道卫星,可使卫星的飞行轨道与最终轨道处于或靠近同一平面内。从发射点到入轨点的航程大大缩短;相同发射方位角的轨道倾角小,远地点变轨所需要的能量小。这样可以节省卫星机动到地球静止轨道位置所需要的大量能量,节省能耗,延长卫星运行寿命。
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