#167;6.5 宇宙航行.ppt

* §6.5 宇宙航行 南宁二中 穆婕 如今，人们的通信手段越来越多样，加强了世界的联系。要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递。 中午12点 民族大道 现在的汽车都装的有定位系统，APP可以通过定位系统获得汽车的位置和汽车的行驶速度，然后根据一条道路上所有汽车的数据，经过计算，得到道路的实时路况。 地图的 实时路况 功能 06:51 民族大道 地图的 实时路况 功能 基于历史路况统计的路况预测功能 手机等便携设备的导航定位功能已经非常全面，要实现精确的导航，同步卫星发挥了极大的作用。 问题1： 怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面？ 牛顿的设想： 一、人造卫星 在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造卫星。 1、人造卫星稳定运动的条件： 卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力。即：F引=Fn. 问题2: 人造卫星的发射速度至少达到多少才能绕地球做稳定的圆周运动? 设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r 由： 地球半径R=6400km，若是近地卫星，可认为在“地面附近”飞行，则r≈R，可得v=7.9km/s。 解得： 1、第一宇宙速度：v=7.9km/s，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。 发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速度。假若卫星发射后不再补充能量，那么要发射一颗人造地球卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。 二、宇宙速度 2、第二宇宙速度：v=11.2km/s，物体会克服地球的引力，永远离开地球。 说明：若速度大于7.9km/s 而小于11.2km/s，物体绕地球运动的轨迹不是圆，是椭圆，但还在地球的引力范围之内。 3、第三宇宙速度：v=16.7km/s，物体会挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外。 地球 v2=11.2km/s v3=16.7km/s 11.2km/sv7.9km/s v1=7.9km/s 由F引=Fn知轨道平面 一定经过地球中心； 思考: 哪条轨道可能是人造卫星的运行轨道？ ABC 赤道轨道 极地轨道 倾斜轨道 思考:同步卫星的轨道属于哪一种？ 三、同步卫星 1、同步卫星：相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面重合，T＝24h. 2、同步卫星的高度h（距地表的距离） 由F引=Fn有： h R 解得:h=5.5R R 6.5R θ 至少需要3颗。 思考：要想使同步卫星信号能够覆盖完整个赤道，至少需要多少颗同步卫星？ 要实现信号覆盖全球，不仅需要同步卫星，还需要倾斜轨道卫星。 为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。 空间位置是一种极其有限的资源。 思考： 全球有哪些卫星导航定位系统？ 为什么我国要自主研发北斗卫星导航系统？ 科技强国，梦想成真 美国全球卫星导航定位系统GPS 俄罗斯格罗纳斯系统 欧洲伽利略系统 中国的北斗卫星系统 1、维护国家安全的需要； 现代战争拼的是高科技，高科技的武器都离不开卫星导航系统的制导。 要实现主权的独立，就不能依赖别国的导航系统。 在胜利大阅兵中，我军已使用了北斗系统来进行辅助。 北斗系统既可实时显示每辆车的精确位置和速度，提供的坐标数据误差小于2厘米，速度数据误差小于0.03米/秒，方向数据误差小于0.1度，横滚数据误差小于0.2度。 在电力、金融证券和移动通信等重要领域，都需要授时系统，对时间同步和时间精度的要求越来越高。 “北斗”系统的授时功能是公开使用的高精度授时领域精度最高的。 *