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地球自转与卫星发射

发射卫所需的推力,不但与卫星的重量和发射倾角有关,而且还与地球的自转方向和自转线速度有关。

地球由西向东旋转,如果火箭向东发射,就可以利用地球自转的惯性,节省推力。随着地球纬度的变化,各处转动的线速度也不一样,地球转动的线速度在赤道处最大,可达每秒钟0.46公里,这个速度随着纬度的增加而减小,在南北两极为零。所以,发射地点的纬度越高,火箭所需要的推力也越大。如果顺着地球自转的方向,在赤道附近发射倾角为零的卫星,就可以充分利用地球的自转惯性,好像“顺水推舟”一样。

由于各国的地理纬度不同以及不同需要,火箭不可能全在赤道附近发射,发射方向也不能全都正好由西向东,比如偏向东南或东北,但总不能离开这个“东”字。这就是为了要尽量利用地球的自转惯性,节省推力。谁也不会向西发射卫星,那就像逆水行船一样,要多费好多劲儿。

我国地处北半球,要把卫星送入这种轨道,运载火箭要朝东南方向发射,这样能够利用地球自西向东自转的部分速度,从而可以节约火箭的能量。地球自转速度可以通过赤道自转速度、发射方位角和发射点地理纬度计算出来。不难想象,在赤道上朝着正东方向发射卫星,可利用的速度最大,纬度越高能用的速度越小。我国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的8颗科学技术试验卫星,用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的17颗返回式遥感卫星以及用长征二号F运载火箭发射的神州号试验飞船,都是用顺行轨道。它们都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。通过长征三号甲运载火箭发射的1颗北斗导航试验卫星也是采用顺行轨道。如果运载火箭需要朝西南方向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度,而且还要付出额外能量克服地球自转。因此,除了太阳同步轨道外,一般都不利用这类轨道。

我国目前拥有四大卫星发射中心:

1.酒泉卫星发射中心(内蒙古 阿拉善旗)

2.西昌卫星发射中心(四川 凉山州冕宁县)

3.太原卫星发射中心(山西 岢岚县)

4.文昌卫星发射中心(海南 文昌市,在建)

地球自转与卫星发射

其中,文昌航天发射中心位于中国海南省文昌市附近,约北纬19度19分0秒,东经109度48分0秒。是中国以前的一个发射亚轨道火箭(如弹道导弹)的测试基地。现在正在扩建,将成为中华人民共和国的第四个卫星发射中心。由于此地点的纬度较低,距离赤道只有19度,地球自转造成的离心力可以让火箭负载更多的物品。建设是为未来中国航天事业的发展。该中心将可以用来发射正在研制的重型长征五号系列火箭。建设新航天发射场,是为了适应我国航天事业可持续发展战略,满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天器发射任务需要。建成后,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。

海南岛是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区。火箭发射场距离赤道越近、纬度越低,发射卫星时就可以尽可能利用地球自转的离心力,因此所需要的能耗较低,使用同样燃料可以达到的速度也更快。据称,在海南发射地球同步卫星比在西昌发射火箭的运载能力可提高10%至15%,卫星寿命可延长2年以上。同时,发射基地选在海南,火箭可以通过水陆运输,火箭的大小就不受铁轨的限制(长征二号系列由于受到铁路运输的限制,其组件的最大直径只能限制在3.5米)。另外,从海南岛发射的火箭,其发射方向1000公里范围内是茫茫大海,因此坠落的残骸不易造成意外。

地球自转与卫星发射

宇宙飞船

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