备课资料（5 宇宙航行）VIP免费

备课资料一、地球同步卫星的发射与椭圆转移轨道发射人造地球卫星的运载火箭一般为三级，其发射后的飞行过程大致包括垂直起飞、转弯飞行和进入轨道这样三个阶段.由于在地球表面附近大气稠密，对火箭的阻力很大，为了尽快离开大气层，通常采用垂直向上发射（垂直发射的另一个优点是容易保持飞行的稳定性）.到第一级火箭脱离时，火箭已穿出稠密的大气层.此后第二级火箭点火继续加速.当第二级火箭脱离后，火箭已具有足够大的速度，这时第三级火箭并不立即点火，而是靠已获得的巨大速度继续升高，并在地面控制站的操纵下，使火箭逐渐转弯而偏离原来的竖直方向，直至变为与地面平行的水平方向.当火箭到达与预定轨道相切的位置时，第三级火箭点火，火箭继续加速达到卫星在其轨道上运行所需的速度而进入轨道.至此，火箭已完成了其运载任务，随即与卫星脱离.刚脱离时，卫星与第三级火箭具有相同的速度并沿同一轨道运动.由于在卫星轨道处仍有稀薄气体存在，而卫星与火箭的外形不同，致使两者所受阻力不同，因而两者的距离逐渐拉开.此后，一般卫星将按预定计划沿椭圆轨道运行，火箭则在落回地球时与稠密的大气层摩擦而烧毁.地球同步卫星的轨道平面与地球赤道平面重合，绕地球一周所需的时间与地球自转周期严格相等，为T=23小时56分4秒.这样，每隔24小时，地球与同步卫星一起转过一圈再加上在地球公转轨道上（绕太阳）转过3600的1/365.所以从地面上看，卫星好像是静止在赤道上空某点的正上方固定不动，因此称为地球轨道静止同步卫星，简称地球同步卫星或同步卫星.同步卫星轨道离地面的高度h和运行速度v可由匀速圆周运动的规律求出.设地球质量为M，半径为R、自转周期为T，卫星的质量为m，则有h=2122)4(GMT-R=3.578×107m/s;v=21)(hRGM=3.075×103m/s.这表明同步卫星的轨道半径和运行速度都是严格确定的，因此，发射同步卫星时的精度要比一般卫星高得多.发射同步卫星通常采用一个椭圆形的中间转移轨道作为过渡.卫星可在地面上任何地点发射.首先由运载火箭的第一级和第二级依次启动，使火箭垂直向上加速.到第二级火箭脱离后，转弯进入一个高度较低的圆形轨道作短暂停泊，这一轨道称为初始轨道或停泊轨道.在此轨道上运行少许时间后，第三级火箭点火，使装有远地点发动机的卫星进入一个椭圆形的轨道，称为转移轨道又叫霍曼（Hohman）轨道.该轨道所在平面与赤道平面的夹角因发射地点不同而异，但椭圆的远地点和近地点都在赤道平面内，远地点与同步轨道相交.进入转移轨道后，卫星与第三级火箭脱离，同时启动卫星两侧的切向喷嘴，使卫星开始自旋.在转移轨道上绕行几圈的过程中，地面控制站要对卫星的姿态进行调整.当卫星到达转移轨道的远地点时，启动卫星上的远地点发动机，使它改变航向，进入地球赤道平面；同时加速卫星，使之达到在同步轨道上运行所需的速度.然后还需对卫星的姿态作进一步调整，这样才能准确地把卫星定点在赤道上空的同步轨道上.二、中国——火箭的故乡追溯源头，中国是最早发明火箭的国家.“火箭”这个词在三国时代（公元220—280年）就出现了.不过那时的火箭只是在箭杆前端绑有易燃物，点燃后由弓导射出，故亦称“燃烧箭”.随着原始火药的出现，火药便取代了易燃物，使火箭迅速应用到军事中.唐末宋初（公元10世纪）已经有火药用于火箭的文字记载.北宋的军官冯继升、岳义方、唐福等曾向朝廷献过火箭及火箭法.这时的火箭虽然使用了火药，但仍由弓弩射出.真正靠火药喷气推进而非弓弩射出用心爱心专心的火箭的外形，被记载于明代等元仪编著的《武备志》中.这种原始火箭虽然没有现代火箭那样复杂，但已经具有战斗部（箭头）、推进系统（火药筒）稳定系统（尾部羽毛）和箭体结构（箭杆），完全可以认为是现代火箭的雏形.中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的运载能力.明代史记中记载的“神火飞鸦”就是并联技术的体现；“火龙出水”就是串、并联综合技术的具体运用.世界上第一个试图乘坐火箭上天的“航天员”也出现在中国.相传在14世纪末期，中国有位称为“万户”的人，两手各持一大风筝，请他人把自己绑在一把特制的座椅上，座椅背...