對好些同學(xué)來講哇，圓周運動學(xué)得還行，然而面對同樣歸屬圓周運動范疇的天體運動問題時卻毫無辦法只能干瞪眼，感覺特別生疏難懂！好不容易對衛(wèi)星進行圓周運動的問題勉強能夠接受了，可還得考慮它的變軌情形，實在感覺力不從心。這事情怪不得你呀，原本人性就是對于空間上離自身距離近的事物理解起來相對容易些，對于天體那樣遙遠的東西存在一種莫名的排斥情緒，這實屬正常狀況。
下邊咱們捋下衛(wèi)星變軌運行分析。
咱們首先得去獲悉，衛(wèi)星正常運行時的軌道呈現(xiàn)出何種樣子，下面的這幅圖，便是極地衛(wèi)星以及赤道衛(wèi)星的軌道示意圖形 。
水平大圓是赤道衛(wèi)星軌道，豎直圓是極地衛(wèi)星
除此以外，還存在著更為一般的軌道情形，具體呈現(xiàn)為如下這般，即衛(wèi)星軌道平面同赤道平面形成了某一特定夾角的狀況 。
那咱們以最熟悉的地球同步衛(wèi)星的變軌為例來研究這個問題。
地球同步衛(wèi)星又被稱作通信衛(wèi)星，其運行時長均為24小時，然而，此衛(wèi)星的運行軌道并非隨意設(shè)定，因它在天空中運行時僅受地球的萬有引力作用，且萬有引力指向地球球心，哪怕衛(wèi)星試圖繞著非赤道的某一緯度運行，最終也會因萬有引力的作用而被拉至赤道附近，最終于赤道上空的某一固定高度與地球同步運行；當(dāng)然，也存在如上圖那般的普通軌道衛(wèi)星，它最多與地球自轉(zhuǎn)周期相同，卻無法像赤道同步衛(wèi)星那樣相對地球保持靜止。哪怕它是衛(wèi)星，那也沒辦法避免要發(fā)射這件事，因而才存在發(fā)射速度這個問題，有些同學(xué)對于發(fā)射速度跟運行速度挺容易弄混。發(fā)射速度指的是衛(wèi)星在地球上借助火箭推動從而離開發(fā)射裝置之際的速度高中物理同步衛(wèi)星，鑒于衛(wèi)星一旦發(fā)射之后就沒辦法繼續(xù)補充能量，所以只能靠著火箭推動后的那個初始速度去克服全部的阻力抵達目標(biāo)高度，進而進入運行的軌道。運行速度是衛(wèi)星到達軌道后開啟繞地球做勻速圓周運動之時的線速度，在這個時候衛(wèi)星沒有額外動力，僅僅依靠原來到達軌道時的那個速度來繞行。針對衛(wèi)星發(fā)射速度與運行速度大小排序的情況而言，即V運行≤7.9km/s≤V發(fā)射≤11.2km/s 。由于同步衛(wèi)星軌道固定于赤道上空，所以對于發(fā)射來說，最簡便且適宜的辦法是在赤道附近尋覓一處地點將其發(fā)射上去 。然而實際情形是，大部分國家處于北半球，赤道不存在屬于自身的區(qū)域，只能在本國國內(nèi)進行發(fā)射，如此一來不僅能耗高，而且技術(shù)要求也相應(yīng)提高了 。故而，發(fā)射衛(wèi)星之后出現(xiàn)的變軌相較于赤道地區(qū)會更為復(fù)雜一些 。如下圖所示，就是咱們非赤道國家衛(wèi)星發(fā)射變軌簡單示意。
照著如圖標(biāo)示的樣子，發(fā)射同步衛(wèi)星以及遠衛(wèi)星一般采用變軌發(fā)射這種方式制度大全，其具體的過程是這樣的：
在第一步的時候，借助第一級火箭，將衛(wèi)星推進到特定的高空部分，這個高空范圍大概是180至200km ，。
第二步，憑借慣性進入最小的圓形軌道，也就是停泊軌道，因這個小圓軌道并非一直處于赤道上空，只是不定期會在某時刻經(jīng)過赤道上空，恰巧，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過赤道上空之際，二三級火箭點燃作推動加速處理，隨后衛(wèi)星與火箭徹底脫離，進而把衛(wèi)星推至和赤道處于同一平面的橢圓形軌道，也就是轉(zhuǎn)移軌道，橢圓軌道的遠地點距離地面大為。
第三步，衛(wèi)星處于橢圓軌道，當(dāng)它抵達遠地點時，自身存在發(fā)動機，這時會啟動加速，將自己推至大圓軌道，即同步衛(wèi)星固定高度的同步軌道 。
關(guān)于衛(wèi)星變軌問題，常考的點有各運行物理
最后要介紹下高考常考點，變軌運行各物理量之間的大小關(guān)系。
預(yù)先聲明一下，將用于停泊的軌道設(shè)定為軌道1，把用于轉(zhuǎn)移的軌道設(shè)定為軌道2，把同步軌道設(shè)定為軌道3.
對于衛(wèi)星在軌道1運行至點火變軌之處，也就是近地點的時候，其速度為V停1 ，而在軌道2上處于相同位置時速度是V轉(zhuǎn)2高中物理同步衛(wèi)星，它們之間的關(guān)系是：V近1小于V近2 。
存在處于軌道2的衛(wèi)星，于該軌道運動至遠地點時的速度V遠2 ，還有運行在軌道3的衛(wèi)星，在軌道3相同位置時的速度V遠3 ，它們兩者速度大小的關(guān)系是：
V遠2＜V遠3
處于軌道1時的速度V1，和處于軌道3時的速度V3之間存在這樣的關(guān)系，V近1等于V1，且V1小于V3，而V3等于V遠3 。
就加速度大小的比較而言，只需記住這么一點，那便是，處于與球心距離相等的位置時，加速度是相等的，若是離球心越來越近，那么加速度加大，反之，若離球心越來越遠，加速度減小。