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第 25 讲 卫星变轨、发射、回收、空间站对接及其能量问题
1．（全国高考）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地
球一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后
奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，
（ ）
A．卫星动能增大，引力势能减小
B．卫星动能增大，引力势能增大
C．卫星动能减小，引力势能减小
D．卫星动能减小，引力势能增大
一.知识回顾
1.卫星变轨的基本原理
当卫星开启发动机，或者受空气阻力作用时，万有引力不再等于卫星所需向心力，
卫星的轨道将发生变化。如图所示。 减小
v m
(1)当卫星的速度增加时，Gm，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心
运动，脱离原来的圆轨道，如果速度减小很缓慢，卫星每转一周均可看成做匀速圆周
运动，经过一段时间，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道运行时，由v＝ 可知其运
行速度比在原轨道时大。例如，人造卫星受到高空稀薄大气的摩擦力，轨道高度不断
降低。2．卫星的发射与回收原理
卫星轨道的突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上
的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道。如图所示，发射同步卫星
时，可以分多过程完成：
(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v 。
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(2)变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由 v 增加到v ，这时m，变轨到低轨道，最后在椭圆轨道的近地点处返回地面。发射或回
收示意图如下：
空间站对接示意图如下：3．卫星变轨时三类物理量的定性比较
(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ、Ⅲ上运行时的速率分别为v 、v ，在轨道Ⅱ上过P、
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Q 点时的速率分别为 v 、v ，在 P 点加速，则 v >v ；在 Q 点加速，则 v >v 。又因
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v >v ，故有v >v >v >v 。
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(2)加速度：因为在P点不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过，P点到地心的距离都相同，
卫星的加速度都相同，设为 a 。同理，在Q点加速度也相同，设为a 。又因Q点到地
P Q
心的距离大于P点到地心的距离，所以a
