人造卫星是如何按预定轨道运行的?
运载火箭要使人造卫星获得较高的速度,靠惯性飞行。同时要掌握好卫星进入轨道那一瞬间的方向和速度,火箭与卫星分离时的飞行方向也是人造卫星进入轨道的方向。它们分离后,受地心引力和惯性作用卫星会按一定的轨道继续运行。
人造卫星不能像载人飞船那样,飞行轨道由航天员操纵控制,它是无人航天器,只有靠自动控制或者跟踪遥控的方式,让它按预定的轨道运行。
要想达到预定目的,首先要精确地送入预定的轨道,此时的运载火箭就担任了最高任务,要使人造卫星获得较高的速度,靠惯性飞行。同时要掌握好火箭和卫星分离,在进入轨道那一瞬间的方向和速度。运载火箭的推力决定了人造卫星的大小。各种卫星的运行轨道高度因为功能和用途的不同存在很大差别,火箭要精准地把卫星发射到或高或低的轨道。比如:当卫星在250千米高的轨道运行,和轨道高度误差不能超过10千米,这就要求进入轨道的卫星角度误差小于2.3,速度误差小于2/10000。
当火箭与卫星分离时的飞行方向也是人造卫星进入轨道的方向。它们分离后,受地心引力和惯性作用卫星会按一定的轨道继续运行。地面要想知道卫星是否沿预定的轨道飞行,只要通过卫星的跟踪测轨的系统就可以知道了。
测量跟踪卫星常用方法有两种:光学方式测量,在地面利用光学经纬仪、激光测距仪、高速摄影机、电影经纬仪和望远镜等光学仪器对卫星实施跟踪测量。这种方法只是记录、观测卫星的运动情况,不需要卫星的配合。这种方法现在很少使用,因为光学测量会受到卫星表面反射特征和卫星的大小、天气好坏的限制,不利于随时观测或者观测不到位。
无线电信号进行跟踪导航,要想在地面跟踪卫星,首先要利用接收到的卫星发出的无线电信号,用多普勒频率变化和延迟时间,确定卫星相对于地面的速度和距离。根据这些数据能计算出卫星预定轨道与实际轨道的偏差、位置和飞行速度,从而引导卫星沿着正确的轨道飞行。
无线电波可以实现全天候跟踪测量,不受天气影响,进行远距离定位。虽然发射前就设计好人造卫星的理论轨道,但卫星上天后的理论轨道和实际轨道有偏差。所以,当火箭与卫星分离进入轨道时,要及时跟踪测量,并根据掌握的卫星轨道参数,整个的运行轨道都要计算出来,使卫星进入预定轨道运行。这一切是通过调整卫星轨道的推进系统与导航系统完成的。
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