一、基 本 原 理

1、2RGMmmg 2gRGM 12222 TmrrmvrGMm 21 rrGMv 31233 rGMrT 人造衛(wèi)星在人造衛(wèi)星在地面附近地面附近繞地球做繞地球做勻速圓周運動勻速圓周運動所所必須必須具有的速度，具有的速度，叫做叫做第一宇宙速度第一宇宙速度。m/s109 . 731 gRRGMv當(dāng)當(dāng)vv1時，衛(wèi)星軌道時，衛(wèi)星軌道不再是圓不再是圓。近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星 軌道半徑近似地可認(rèn)為等于地球半徑，軌道半徑近似地可認(rèn)為等于地球半徑，速率速率v=7.9km/s，周期周期T=84min。在所有繞在所有繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星中是地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星中是速率速率最大最大，周期最短周期最短的。的。

2、同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星 和地球保持相對靜止，周期和地球保持相對靜止，周期T=24h，離地面高度為離地面高度為H=5.6R=3.6104km，軌道，軌道在在赤道正上方赤道正上方，從西向東從西向東運行。運行。v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v1v4v3v2rrGMv1 332rGMrT 離地面越高的衛(wèi)星，軌道離地面越高的衛(wèi)星，軌道半徑越大半徑越大、線速度越小線速度越小、周期越大周期越大。 同樣質(zhì)量的衛(wèi)星，在同樣質(zhì)量的衛(wèi)星，在高軌道高軌道上運行上運行比低軌道上運行的速度較小，比低軌道上運行的速度較小，動能較小動能較小，但但重力勢能更大重力勢能更大，發(fā)射需要的，發(fā)射需要的總能量更總能量更多多，所以向

3、高軌道發(fā)射衛(wèi)星更困難。，所以向高軌道發(fā)射衛(wèi)星更困難。avtmF tqI qmqm qmIvF 221mvUq UIP 采用離子發(fā)動機采用離子發(fā)動機（已知（已知m、q、v、I）采用采用“太陽帆太陽帆”（已知（已知P0、M、S） 根據(jù)量子理論，光子有根據(jù)量子理論，光子有動量動量：p=h/，因此光照到物體表面，因此光照到物體表面，光子被物體吸收或反射都會對光子被物體吸收或反射都會對物體產(chǎn)生物體產(chǎn)生“光壓光壓”。EtnP 0ptnF 0pcE SFF0 MaF cMSPa0 利用地球磁場利用地球磁場F 地磁場水平分量地磁場水平分量從南向北從南向北，航天飛機，航天飛機巡航方向巡航方向從西向東從西向東，感

4、應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢自下而上自下而上。 航天飛機將受到航天飛機將受到向西的阻力。向西的阻力。 若利用若利用太陽能電池太陽能電池提供的電壓，則提供的電壓，則可以使航天飛機得到可以使航天飛機得到推動力推動力。利用萬有引力利用萬有引力u0 行星和探測器相對于太陽行星和探測器相對于太陽的速度分別為的速度分別為u0、v0，經(jīng)引，經(jīng)引力助推后探測器相對于太陽力助推后探測器相對于太陽的速度增大為的速度增大為2u0+v0v0uv七、其它相關(guān)問題萬有引力和重力的關(guān)系萬有引力和重力的關(guān)系FG fN 靜止在地面上靜止在地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)，的物體隨地球自轉(zhuǎn)，G、f是是F的兩個分的兩個分力。力。fG可認(rèn)為可認(rèn)為F=G

5、G與與N互為平衡力互為平衡力 比較衛(wèi)星在赤道上比較衛(wèi)星在赤道上發(fā)射前發(fā)射前（1狀態(tài)）、狀態(tài)）、發(fā)射到發(fā)射到近地軌道近地軌道時（時（2狀態(tài)）、定位在狀態(tài)）、定位在同同步軌道步軌道時（時（3狀態(tài)）的狀態(tài)）的v、a、T 的大小。的大小。v1v3v2a1a3a2T2T1=T3關(guān)于第二宇宙速度關(guān)于第二宇宙速度引力勢能的表達(dá)式為引力勢能的表達(dá)式為rGMmEP 物體為了脫離地球的引力而飛離地物體為了脫離地球的引力而飛離地球，必須具有足夠大的動能：球，必須具有足夠大的動能：m/s1012. 12,214222 RGMvRGMmmv 若某星球的若某星球的第二宇宙速度第二宇宙速度超過超過光速光速c，則任何物體都無

6、法擺脫該星球的引力，從則任何物體都無法擺脫該星球的引力，從宇宙的其他部分看來，它就象是消失了一宇宙的其他部分看來，它就象是消失了一樣，樣，這就是所謂的這就是所謂的“黑洞黑洞”。這就是這就是第二宇宙速度第二宇宙速度。有關(guān)的綜合練習(xí)有關(guān)的綜合練習(xí) 同步軌道上的星上發(fā)動機用同步軌道上的星上發(fā)動機用肼（肼（N2H4）為燃為燃料，以料，以NO2為氧化劑，反應(yīng)生成的氮氣和水氣高速為氧化劑，反應(yīng)生成的氮氣和水氣高速向后噴出，使衛(wèi)星改變運動狀態(tài)。向后噴出，使衛(wèi)星改變運動狀態(tài)。 已知已知衛(wèi)星質(zhì)量衛(wèi)星質(zhì)量1t，某次點燃，某次點燃544g肼肼，每燃燒，每燃燒1mol肼釋放肼釋放568kJ化學(xué)能化學(xué)能，求衛(wèi)星速度增大多少？，求衛(wèi)星速度增大多少？解解：2N2H4+2NO23N2+4H2O 17 mol 肼肼共放