物理-卫星轨道.pptx

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1、演讲者：Nemo演讲时间：2019.09.9航天器的轨道及开勒普第三定律的应用序在近轨航天技术欣欣向荣，深空航天技术日益发展的今天，人类对太空探索的欲望如火如荼，越来越多的人开始讨论我们下一个目标应该选择何处，在此，我简单介绍下航天器常使用的几种运行轨道，以及深空探测器使用的双曲线轨道。在此感谢使用的软件:简单火箭SimpleRockets（说实话基本没用到）坎巴拉太空计划KSP（技术论证太难没搞出来。。）航天模拟器Spaceflightsimulator目录PART.01近地轨道航天器的轨道（太阳同步轨道等）PART.02行星探测器的轨道（转移轨道）PART.

2、03深空探测器的轨道（逃逸轨道）PART.01近地轨道航天器的轨道BUSINESSPLANNINGSUMMARYPART.01ENTERYOURTITLEPROJECT近地航天器的轨道概述：近地轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义。一般轨道高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道卫星离地面较近，大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。在近地轨道上仍有稀薄的大气，在近地轨道上运行的航天器（如运行在高度约394千米的中国天宫2号空间实验室）受到大气阻力的作用，轨道会逐步衰减

3、，即轨道高度会逐步降低，为了使它能在设计的高度上运行，需要对航天器定期或不定期进行轨道维持。近地轨道中常用的几种轨道有：回归轨道、太阳同步轨道等。回归轨道是在星下点轨道周期性重复的轨道。空间站和空间实验室常常选用回归轨道，其中又分为两天回归轨道和三天回归轨道。前苏联/俄罗斯的和平号空间站和中国的天宫2号空间实验室都选用了3天回归轨道。所谓三天回归轨道是每隔约3天星下点轨迹重叠出现。3天回归轨道的高度为394千米的圆轨道。选择3天回归轨道的好处是一旦飞船在预定发射时刻因故未能发射，则在约3天后再次发射仍能保持飞船与空间站的初始相往角（即飞船入轨时空间站位于飞船前的

4、地心张角），以便于交汇对接。太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转方向与地球公转方向相同、旋转角速度等于地球平均角速度（即0.9856度/天）的人造地球卫星轨道。太阳同步轨道一定是轨道倾角大于90度的逆行轨道。在太阳同步轨道上运行和卫星从相同方向经过同一纬度的当地时间是相同的，它可以保证在一个较长时段对特定区域有较好的光照条件，便于空间光学遥感相机的对地拍摄。BUSINESSPLANNINGSUMMARYPART.01ENTERYOURTITLEPROJECT太阳同步轨道由于地球扁率(地球不是圆球形，而是在赤道部分隆起)，卫星轨道平面绕地球自转轴旋转。如果卫星轨

5、道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同，则这种卫星轨道叫太阳同步轨道。简单的说就是卫星、太阳、地球保持三点一线。BUSINESSPLANNINGSUMMARYPART.01ENTERYOURTITLEPROJECT视频演示Ps：这轨道实在太难了。。坎巴拉和SRS真的做不出来{某些B站安装mod的另外说}所以我就找了个3D视频PART.02行星探测器的轨道BUSINESSPLANNINGSUMMARYPART.02ENTERYOURTITLEPROJECT行星探测器的轨道转移轨道转移轨道又称过渡轨道，是航天器从初始轨道或停泊轨道

6、过渡到工作轨道的中间轨道。从转移速度和能源效率方面可分为霍曼转移轨道、双椭圆转移轨道和地球同步转移轨道。航天器在火箭发动机的推力作用下实现轨道变换，简称变轨。从地球发射航天器，当运载火箭无法直接将航天器送入预定轨道时，这就需要借助于转移轨道，将航天器送入预定轨道。行星探测器、月球探测器、离地球较远的人造地球卫星，都要经过转移轨道才能到达预定目标轨道。（说白了就是省油）轨道之间的转移有多种形式，按变轨次数分为一次、两次、多次和连续小推力变轨。在初始轨道和目标轨道相交时，才能用一次变轨完成转移。在两个圆轨道之间，与两个圆轨道都相切的椭圆过渡轨道就是著名的霍曼转移轨道

7、（后面全是视频演示）为了节省运行时间，过渡轨道可选用双曲线或抛物线轨道，消耗能量并不太多。从一条轨道变换到另一条轨道可以有多条过渡轨道，寻求能量最省的过渡轨道是一个理论问题。BUSINESSPLANNINGSUMMARYPART.02ENTERYOURTITLEPROJECT霍曼转移轨道我对这玩意很了解（KPL试验了3天才上去）所以我有把握不用百科资料如图，1为初始轨道，一个典型的近地轨道，2为转移轨道，3为最终轨道。卫星在1的一点瞬间加速（然而实际还是需要时间的，毕竟标志的霍曼转移是理想情况）后进入2的椭圆轨道，然后在2的远地点再次瞬间加速到达3的圆轨道。三个

8、轨道的轨道半长轴是越来越