2024年4月20日发(作者：索尼股价)

第25讲 卫星变轨、发射、回收、空间站对接及其能量问题

1．（全国高考）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球

一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向

月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，（ ）

A．卫星动能增大，引力势能减小

B．卫星动能增大，引力势能增大

C．卫星动能减小，引力势能减小

D．卫星动能减小，引力势能增大

一.知识回顾

1.卫星变轨的基本原理

当卫星开启发动机，或者受空气阻力作用时，万有引力不再等于卫星所需向心力，

卫星的轨道将发生变化。如图所示。

Mm

(1)当卫星的速度增加时，G

r

2

离心运动

F

引

F

向

v

2

r

，即万有引力不足以提供向心力，

卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，

如果速度增加很缓慢，卫星每转一周均

可看成做匀速圆周运动，经过一段时间，

轨道半径变大，当卫星进入新的轨道运

行时，由v＝

GM

r

可知其运行速度比在原轨道时小。

F

引

F

向

F

引

F

向

减小

v

m

F

引

近心运动

M

匀速圆周运动

Mm

v

2

(2)当卫星的速度减小时，G

r

2

m

r

，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做

近心运动，脱离原来的圆轨道，如果速度减小很缓慢，卫星每转一周均可看成做匀速圆

周运动，经过一段时间，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道运行时，由v＝

GM

r

可

知其运行速度比在原轨道时大。例如，人造卫星受到高空稀薄大气的摩擦力，轨道高度

不断降低。

2．卫星的发射与回收原理

卫星轨道的突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上

的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道。如图所示，发射同步卫星时，

可以分多过程完成：

(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v

1

。

GMm

v

2

(2)变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由v

1

增加到v

2

，这时

r

2

r

，卫星

脱离原轨道做离心运动，进入椭圆形的转移轨道Ⅱ。

(3)卫星运行到远地点Q时的速率为v

3

，此时进行第二次点火加速，在短时间内将

速率由v

3

增加到v

4

，使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动。

飞船和空间站的对接过程与此类似。卫星的回收过程和飞船的返回则是相反的过程，

GMm

v

2

通过突然减速，

r

2

m

r

，变轨到低轨道，最后在椭圆轨道的近地点处返回地面。发射

或回收示意图如下：

空间站对接示意图如下：