『壹』 火箭運載衛星過程中及衛星繞地球旋轉式有哪些物理知識
現就有關衛星在空間運動的相關物理知識探討如下:
一. 衛星的發射過程中涉及的問題
人造地球衛星的發射速度不得低於7.9km/s.(此速度是衛星的最小發射速度或繞地球飛行的最大速度,高中物理將系統解決.)
軌道傾角:航天器繞地球運行的軌道平面與地球赤道平面之間的夾角.按軌道傾角可將衛星運行軌道分為四類:
①順行軌道:特徵是軌道傾角小於90o,在這種軌道上的衛星,絕大多數離地面較近,高度僅為數百公里,故又稱為近地軌道.我國地處北半球,要把衛星送入這種軌道,運載火箭要朝東南方向發射,這樣能充分利用地球自西向東旋轉的部分速度,從而可以節約發射能量,我國的「神舟」號試驗飛船都是採用這種軌道發射的;
②逆行軌道:特徵是軌道傾角大於90o,欲將衛星送入這種軌道運行,運載火箭需要朝西南方向發射.不僅無法利用地球自轉的部分速度,而且還要付出額外能量克服地球自轉部分的速度.即逆著地球的旋轉方向發射耗能較多,因此除了太陽同步軌道外,一般不採用這種軌道發射;
③赤道軌道:特徵是軌道傾角為0 o,衛星在赤道上空運行.這種軌道有無數條,但其中有一條相對地球靜止的軌道,即地球同步衛星軌道.計算可知當衛星在赤道上空35786公里(即約為3.6×104公里)高處自西向東運行一周為23小時56分4秒(約為24小時),即衛星相對地表靜止.從地球上看,衛星猶如固定在赤道上空某一點隨地球一起轉動.在同步衛星軌道上均勻分布3顆通信衛星即可以進行全球通信(為何?請同學們思考後做出解釋)的科學設想早已實現.世界上主要的通信衛星都分布在這條軌道上;
④極地軌道:特點是軌道傾角恰好等於90o,它因衛星過南北兩極而得名,在這種軌道上運行的衛星可以飛經地球上任何地區的上空(為何?請同學們思考後做出解釋).
衛星的發射方式:
①直線發射就是一次送達,由於整個過程均要克服地球引力做功,且衛星處於動力飛行狀態,需要消耗大量的燃料;
②變軌發射是先把衛星送到地球的大橢圓同步轉移軌道,當衛星到達遠地點(航天器繞地球運行的橢圓軌道上距地心最近的一點叫近地點,距地心最遠的一點叫遠地點)時,發動機點火對衛星加速,當速度達到沿大圓做圓周運動所需的速度時,飛船就不再沿橢圓軌道運行,而是沿圓周運動,這樣飛船就實現了變軌,從而將衛星送入預定軌道.同步衛星一般都採用變軌發射.
二.衛星壽命涉及的問題
衛星在軌道上存留的時間,是從衛星進入預定的目標軌道到隕落為止的時間間隔.近
地軌道衛星的軌道壽命主要取決於大氣阻力.在大氣阻力作用下,衛星的實際軌道是不斷下降的螺旋線(不考慮衛星在軌運行時採取軌道保持措施).當衛星下降到110~120公里的近圓形軌道時,大氣阻力將使衛星迅速進入稠密大氣層而燒毀.一般說來衛星軌道高度越高,大氣阻力越小,壽命也就越長.超過1000公里高度的衛星,軌道壽命可能達千年以上;高度在160公里左右的衛星,軌道壽命只有幾天甚至幾圈.
三.衛星回收過程中涉及的問題
回收是發射的逆過程,返回階段對航天員和飛船的考驗最大.
在飛船距地表約100km時,返回艙開始再入大氣層.由於返回艙對大氣的高速摩擦和對周圍空氣的壓縮,返回艙的速度急劇降低,這樣它的大部分動能與勢能變成了熱能.雖有大部分熱能以輻射和對流的方式散失掉,但仍能達到上千攝氏度的高溫.為了防止有效載荷艙或乘員座艙燒毀,再入航天器備有再入防熱系統.由於防熱系統的重量會影響再入航天器的性能,因此可將不需要返回地面的儀器的就留在軌道上繼續工作或遺棄(太空垃圾是怎樣產生的?),從而大大減輕航天器重量而降低技術難度.
待要進入大氣層時要適時啟動航天器反推力火箭使其減速,並選擇適當的角度進入大氣層,快要接近地面時才張開降落傘使其垂直著陸或濺落安全著陸.
進入大氣層後在飛船離地80km到40km范圍內,由於飛船摩擦生熱,會在飛船表面和周圍氣體中產生一個溫度高達上千攝氏度的高溫區.高溫區內的氣體和飛船表面材料的分子被分解和電離,形成一個等離子區,像一個套鞘似的包裹著飛船,從而使飛船與外界的無線電通信衰減,甚至中斷,出現「黑障」現象.
此外把返回艙做成底大頭小是因為返回艙返回時將重新進入大氣層,氣流千變萬化將使高速飛行的返回艙難以保持固定的姿態,不倒翁的形狀不怕氣流的擾動.
『貳』 在天宮一號發射中 有哪些跟物理相關的知識 快求答案
(1)能力守恆
(2)液化現象
(3)開普勒定律
(4)第一二三宇宙速度
(5)沿地球自轉的方向發射
(6)萬有引力定律F=GmM/r^2=mg
(7)牛頓第一、第二、第三定律 光學 超重 失重 隔熱 壓強
(8)衛星軌道高度:高軌道衛星、中軌道衛星、低軌道衛星
(9)力的作用是相互的,任何物體都受到重力作用,它受到摩擦力重力阻力
(10)地球同步衛星:運行軌道為位於地球赤道平面上圓形軌道、運行周期與地球自轉一周的時間相等,其運行角速度等於地球自轉的角速度。
其他:
1重量約8.5噸(質量的測量).
2火箭下有一個大水池(蒸發吸熱)
3發射速度超過7.9km/s(第一宇宙速度)
4我們能看到傳回的視頻(電磁波可以搭載信息
5天宮一號外部有大量隔熱材料( 摩擦產生熱量)
6天宮一號的飛行軌道是橢圓的(開普勒第一定律)
7天宮一號長約10.4米、最大直徑3.35米(長度的測量)
8天宮一號外部安置太陽翼(太陽能電池板將光能轉變為電能)
9天宮一號在太空中發動機不在開啟(天宮一號有慣性,保持勻速運動狀態)
10火箭自西向東發射(因為火箭升空前因地球自轉而具有慣性,速度方向也是自西向東)