人造卫星的运行轨道

2016-08-23 06:24 作者:admin 来源:网络

顺行轨道

顺行轨道的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。在这种轨道上运行的卫星,绝大多数离地面较近,高度仅为数百公里,故又将其称为近地轨道。中国地处北半球,要把卫星送入这种轨道,运载火箭要朝东南方向发射,这样能够利用地球自西向东自转的部分速度,从而可以节约火箭的能量。地球自转速度可以通过赤道自转速度、发射方位角和发射点地理纬度计算出来。不难想象,在赤道上朝着正东方向发射卫星,可利用的速度最大,纬度越高能用的速度越小。

中国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的8颗科学技术试验卫星,用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的17颗返回式遥感卫星以及用长征二号F运载火箭发射的神舟号试验飞船,都是用顺行轨道。它们都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。通过长征三号甲运载火箭发射的1颗北斗导航试验卫星也是采用顺行轨道。


逆行轨道

逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。欲把卫星送入这种轨道运行,运载火箭需要朝西南方向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度,而且还要付出额外能量克服地球自转。因此,除了太阳同步轨道外,一般都不利用这类轨道。

由于地球表面不是理想的球形,其重力分布也不均匀,使卫星轨道平面在惯性空间中不断变动。具体地说,地球赤道部分有些鼓涨,对卫星产生了额外的吸引力,给轨道平面附加了1个力矩,使轨道平面慢慢进动,进动方向与轨道倾角有关。当轨道倾角大于90度时,力矩是逆时针方向,轨道平面由西向东进动。适当调整卫星的轨道高度、倾角和形状,可使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度,恰好等于地球绕太阳公转的日平均角速度,这就是应用价值极大的圆形太阳同步轨道。

在太阳同步轨道上运行的卫星,可在相同的时间和光照条件下观察卫星云层和地面目标。气象、资源、侦察等应用卫星大多采用这类轨道。中国用长征四号火箭发射的2颗风云一号气象卫星和2颗测量大气密度的地球卫星,用长征四号2火箭发射的1颗风云一号气象卫星、1颗中国和巴西合制的资源一号卫星、1颗中国资源二号卫星、1颗实践五号科学试验卫星,都采用这种轨道。它们都是从太原发射中心升空的。长四乙火箭在发射资源一号卫星时,还用1箭双星的方式把1颗巴西小型科学应用卫星送入太阳同步轨道。


赤道轨道

赤道轨道的特点是轨道倾角为0度,卫星在赤道上空运行。这种轨道有无数条,但其中的一条地球静止轨道具有特殊的重要地位。由于卫星飞行速度随距地面的高度而变化,轨道越高,速度越小,环绕周期越长,故由计算可知,当其在赤道上空35786公里高的圆形轨道上由西向东运行1周的时间,恰好是23小时56分4秒,正与地球自转一周的时间相同,这条轨道就被称为地球静止轨道。因为卫星环绕周期等于地球自转周期,两者方向又一致,故相互之间保持相对静止。从地面上看,卫星犹如固定在赤道上空某一点。在静止轨道上均匀分布3颗通信卫星即可进行全球通信的科学设想早已变为现实。世界上主要的通信卫星都分布在这条轨道上。有的气象卫星、预警卫星也被送入静止轨道。中国用长征三号火箭先后发射了1颗试验卫星、5颗东方红二号系列通信卫星、2颗风云二号气象卫星、用长征三号甲火箭发射了1颗实践四号探测卫星、2两颗东方红三号通信卫星、1颗中星22号通信卫星,这些卫星中有10颗进入静止轨道预定位置。发射这类卫星,星上要携带远地点发动机,运载火箭把卫星送入大椭圆同步转移轨道后,地面再发出指令,让星上远地点发动机点火,将卫星移入静止轨道。


极地轨道

就卫星轨道类型来说,还有一种轨道倾角为90度的极地轨道。它是因轨道平面通过地球南北两极而得名。在这种轨道上运行的卫星可以飞经地球上任何地区上空。中国虽未研制运行于此类轨道的卫星,但发射过此类轨道的卫星。长征二号丙改进型火箭以1箭双星的方式6次从太原起飞,把12颗美国铱星送入太空,就属于这种发射方式。

1981年9月20日,中国用风暴一号运载火箭成功发射了3颗卫星(实践二号、实践二号甲、实践二号乙),这是中国在空间探测和新技术试验方面取得的重要成果,使中国成为世界上第三个掌握一箭多星发射技术的国家。