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轨道速度和高度

    火箭必须要达到至少25,039 英里每小时 (40,320 千米每小时)才能摆脱地球的引力,进入太空。

    地球的逃逸速度比卫星在轨道上的速度要大得多,对于卫星而言,它并非要能摆脱地球的引力,只需要平衡就可以了。轨道速度是平衡重力和其所受的离心力时所处的速度,卫星就可以保持运动。大概速度是17,000英里每小时(27,359千米每小时),高度为150英里(242千米)。如果不存在重力,卫星会被惯性甩入太空。即使有了重力,如果卫星的速度过快,也会脱离地球的轨道。另一方面,如果卫星速度过慢,也会被地球引力拉回地面。准确的轨道速度是重力正好平衡卫星受到的惯性离心力,竖直指向地心。这样正好让卫星按地球的曲面飞行,而不是一条直线的轨迹。

    卫星在轨道上的速度取决于它相对地球的高度,越靠近地球其必需的速度就越大。在124英里(200千米)的高度上,所需的轨道速度是17,000英里每小时(27,400千米每小时)。为了保证在22,223英里(35,786 千米)的高度运行,卫星必须要以7,000英里每小时(11,300千米每小时)的速度运行。轨道的速度和距离使卫星每24小时旋转一圈,处于22,223英里高度的卫星相对于地面是处于一个定点的。因为卫星始终处于一个定点,所以该轨道被称为同步轨道。地球同步轨道常常为气象卫星和通信卫星所准备。

    月球的高度是240,000英里(384,400千米),速度为2,300千米每小时(3,700千米每小时),走完一次轨道需要27.322天。(注意月球的速度要慢很多,因为和人造地球卫星相比它距离地球更远。)

・ 要想更好地了解不同高度的在轨速度,可以查询NASA关于轨道速度的计算软件
          ・ 要想学习更多的关于轨道和太空飞行的知识,可以查询JPL(喷气推进实验所)太空飞行的手册
          ・ 网络上还有很多详细的关于轨道力学的资源

    大体来说,轨道越高卫星在轨的时间就越长;在低轨道卫星会进入地球的大气层,这会有较大的阻力。阻力会使轨道出现衰变,从而卫星越飞越低,最终坠向地球在大气层中燃烧。在更高的高度,近似真空的环境下,卫星可以在没有阻力的环境下停留轨道几个世纪,想想月球吧!

    卫星通常的轨道是椭圆的,地面控制人员通过小型火箭发动机进行轨道纠正,目的就是尽量让卫星的轨道尽可能接近圆。当卫星到达远地点的时候,沿飞行速度方向点燃火箭发动机加速,更快地到达近地点,此时的轨道更为近似于圆。


 


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