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PAGE PAGE 2 浅析人造卫星的升空过程 显然，卫星不可能在地球表面绕地球运转，所以，我们不能简单地认为：只要在地球上发射一个近地卫星就大功告成了。我们需要发射的是离地面有一定距离的卫星。那么人造卫星何以从发射实现环绕地球运动呢？ 我们知道，决定人造天体运动轨迹的是发射速度。设发射速度为，则时，绕地球沿椭圆运动；时，绕太阳沿椭圆运动；时，相对太阳沿双曲线运动。 如果现在我们要在地球上发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，我们不可能在地面上一次发射就可以使其完全进入轨道3，见图（三）。当我们以水平发射一颗卫星时，此卫星在地球表面绕地球做匀速圆周运动，即轨道1。当发射速度满足时，人造卫星绕地球沿椭圆运动，即轨道2。显然，卫星不能马上进入轨道3，那么我们该怎么办才能使其顺利进入圆轨道呢？ 见图（三），A是卫星发射地点，如果在忽略空气阻力的情况下，卫星以速度发射后，沿轨道2升空。由于万有引力的作用，卫星在上升过程中，需要克服地球引力做功，其速度大小不断变小，速度方向不断变化。则到达离地球最远点B时，其速度达到最小值。在轨道2和轨道3的相切点，即B点，卫星在两条轨道上受到的万有引力相等，则。但是，在B点两条轨道的半径不一样，从图中可明显看出，所以，也就是说到达B点时，其值为最小，比沿轨道3做匀速圆周运动所需的速度小，故卫星不能在轨道3上做圆周运动。如果此时卫星本身不采取任何动作，则卫星将会被地球与卫星之间的万有引力拉回去，如图（三）所示，重新到达发射点A。因此，如果我们想要使卫星在轨道3运行，则我们必须想办法使卫星在轨道2和轨道3相切的地方B有所动作。要使卫星在圆轨道上绕行，必须使它的入轨速度的大小与入轨点的环绕速度相等，并且入轨的方向与入轨点的地平线平行。因此，我们必须在两条轨道的相切点，即在B点使卫星的速度增大，达到沿轨道3做匀速圆周运动所需要的速度。为此，科学家在发射这类卫星时，卫星上要携带远地点发动机，运载火箭把卫星送入椭圆与圆的同步轨道后，地面再指令卫星上远地点发动机点火，使卫星在轨道相切点的速度增大到刚好沿轨道3做匀速圆周运动时的速度值，由此将卫星移入预定的圆轨道。综上所述，我们可以把卫星发射升空直至进入圆形轨道时的过程描述如下： 进入圆轨道 从描述中，我们可以看到火箭有两次点火，即火箭的速度有两次增大，从的过程中，速度先减小，点火后再增大。那么，这里又有一个问题出来了：与的值谁大？由得：，其中是引力常量，是地球质量，是环绕半径。从中可以看出卫星的环绕速度随着环绕半径的增大而减小，所以。 杨银海 3月