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1 # 西瓜24
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2 # 艾伯史密斯
答:地球同步軌道指執行週期和地球自轉週期相同,且方向一致的軌道;同步軌道與水平面的相對高度為35786公里,該軌道不一定在赤道上空。
在一顆星球上方的衛星,由萬有引力提供向心力,隨著軌道高度的增加,衛星的執行週期增長,比如近地軌道衛星的執行週期大約103分鐘,38萬公里外的月球公轉週期為27.32天。
這樣就會在近地軌道和月球軌道之間,找到一個合適的軌道高度,使得衛星的執行週期和地球自轉週期相同(23小時56分4秒),經過計算,這個軌道高度為35786米。
地球同步軌道,就是指在這個高度上的軌道,同步軌道不一定要在赤道上方,可以是圍繞地心的任何一個同心圓,甚至可以在某一時刻穿過極點上空,這取決於同步軌道相對於赤道平面的傾角。
(1)傾角為90°時,也就是極地軌道,衛星每天都會在南北極點上空掠過;
(2)0<傾角<90°,也就是傾斜軌道,衛星每天的同一時刻,都會在地面上同一地點的上空掠過,在地圖上的投影,是一個“8”字形封閉曲線;
(3)傾角為零的地球同步軌道,又叫做地球靜止軌道,由於和地球自轉方向一致,所以靜止衛星始終處在赤道固定點上空,在地面看來,衛星就好像靜止懸掛在空中一樣。
對於不同的軌道衛星,用途也不一樣,地球同步軌道和屬於高空軌道,對火箭的發射能力要求較高,一般會進行多次變軌後達到同步軌道;中國的長征五號運載火箭,近地軌道運載能力是25噸,地球同步軌道運載能力是14噸。
一般空間站都設在近地軌道上,比如國際空間站的高度大約為500公里;中國風雲二號氣象衛星,就位於地球靜止軌道上;北斗導航衛星中有三顆,就位於傾斜的同步軌道上。
在地球靜止軌道上,只要均勻安排三顆通訊衛星,就能做到除了兩個極點外的全球通訊;地球靜止軌道的作用非常大,為了避免相互干擾,靜止軌道上的空間資源也是非常有限的。當然除了地球外,其他天體都存在對應的同步軌道。
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算出來的,決定要素有2個方面。
一是飛行器要穩定環繞地球飛行,必須要有離心力=所受重力。這是個動態平衡等式,距離星球越近,所受重力越大,需要的離心力,也就是相對運動速度越快。
二是同步,就是單位時間圍繞星球跑過的角度=星球自轉角度。在這個情況下,飛行器相對地面的物體是靜止的。
把這兩個條件放到一個方程裡面就可以得到一個唯一的解,也就是同步軌道。在這個軌道上的飛行器離心力正好等於重力,相對地面物體又保持了靜止。
每個星球質量不同算出來的同步軌道也不一樣。這個軌道對於每個星球來說都是唯一的,所以儘管太空無限,但同步軌道空間有限,人類發射的衛星都會放到這個軌道上,如果衛星和產生的太空垃圾多了就會擁擠,產生碰撞風險。