卫星绕地球运转应具备哪些条件

Question

卫星绕地球运转应具备哪些条件

Answer 1

1.速度条件
　　大家在中学物理中都学过了万有引力定律和三大运动定律。这些定理告诉我们，当一个物体围绕地球做匀速圆周运动时，必然产生向外的惯性离心力。如果离心力刚好等于向心力（即重力），这个物体将沿圆轨道绕地球运行而不掉回地面。在这种情况下，这个物体的速度叫环绕速度。大约等于每秒7.9公里。这就是通常所说的第一宇宙速度。：大家可能认为速度不够快，这是以秒计算，如以小时计算这个速度是26800Km/小时，不到1.5小时在外层空间绕地球一圈。
　　下面介绍几个概念：航空：一般把在地球周围稠密大气层以内的飞行活动（例如飞机、气球的飞行）称为航空；
　　航天：把在稠密大气层以外、太阳系以内的飞行活动（例如人造卫星、载人飞船的飞行）称为航天；
　　航宇：把太阳系以外的飞行活动称为航宇。
　　从理论上讲,以第三宇宙速度飞出太阳系是可以实现的。但是以这个速度到太阳系以外去航行，即使是飞到离太阳系最近的一颗恒星——半人马座2星，也得飞上10万年。显然，这没有实际意义。所以，要实现恒星之间航行，就必须以接近光的速度，即30万公里／秒航行才行。这就需要运载技术来一个革命性的飞跃。这是第一技术关速度足够大。
　　所谓第一宇宙速度是指航天器绕地球作圆轨道运行而不掉回地面所必须具有的。当速度达到每秒11.2公里时，物体将挣脱地球的引力场，而变成绕太阳运转的人造卫星。这时的速度为第二宇宙速度（亦称脱离速度）。
　　所谓第二宇宙速度，即卫星能够脱离地球引力场而绕太阳运行所需要的速度。如果物体运动的速度再增加到16.7公里／秒，这时太阳的引力也拉不住它了，而成为银河系的一个人造天体。这时的速度称为第三宇宙速度。所谓第三宇宙速度就是从地面发射一个物体，能脱离太阳系引力场所需的最小速度。
　　一般把在地球周围稠密大气层以内的飞行活动（例如飞机、气球的飞行）称为航空；把在稠密大气层以外、太阳系以内的飞行活动（例如人造卫星、载人飞船的飞行）称为航天，或星际航行；而把太阳系以外的飞行活动称为航宇。
　　2.高度条件
　　高度在100——120Km以上。为什么卫星要选择100Km以上这样的高度？1960年第53届巴塞罗那国际航空联合大会决议规定，“地球表面100Km以上空间为航天空间，为国际公共领域，100Km以下空间为航空空间领域。”这是为什么卫星要选择100Km以上这样的高度。卫星轨道为什么要选择120Km以上这样的高度运行？主要是考虑气象因素，大家知道地球有一个大气层，90%大气质量在30Km以下，30Km以上逐渐稀薄了。随着高度的增加，空气密度急剧下降，在距地面100Km的高度上，空气密度为海平面的一百万分之一；在120Km高度上，空气密度为海平面的几千万分之一；在200Km高度上，空气密度只有海平面的五亿分之一。大家要问达不到120Km以上高度会怎样？达不到120Km以上高度就会掉下来。美国1959年曾发射了一颗卫星，距地球最低点是69英里，1英里=1.609Km，69英里=112Km，这颗卫星发射的很成功，上去围绕地球转了一圈后就掉下来了。为什么？这是由于受到空气阻力的影响，它没有真正脱离无阻力飞行的环境，所以就掉下来了。严格说必须把卫星运行轨道选择在120Km以上的空间，它才不会掉下来。
　　由于卫星以7.9公里／秒的速度飞行会受到很大的阻力，并且与空气磨擦会产生数千度甚至上万度的高温，从而烧坏卫星。因此，必须把卫星的轨道选在稠密大气层以外，即120公里的高空，这时空气密度只有地面的几千万分之一了。
　　大气层分成很多层，越靠近地球，空气密度越高。反之