【卫星轨道是怎样计算的,卫星轨道怎么计算出来的】卫星轨道的计算只要依靠的是牛顿的万有引力定律 。如果是大致的估算,则我们可以把卫星的轨道近似为圆,那么我们还需要用到圆周运动的知识——在这里最基础的知识点就是高中物理中我们经常讲到的“万有引力提供圆周运动的向心力” 。
一般情况下,卫星的轨道是椭圆,这个时候也是可以计算的,只不过我们需要用微分方程来把这个轨道求出来,这个微分方程是2阶的常微分方程——其本质其实还是牛顿第二定律 。
为什么卫星的轨道会成为椭圆?其主要原因在于卫星失去动力的那个瞬间,其速度矢量方向与万有引力的方向并不垂直,因此卫星会以椭圆轨道运动 。椭圆轨道的主要参数是椭圆的长轴与短轴,已经椭圆所在的平面在空间的取向 。椭圆的长轴与短轴可以由卫星的总能量以及总角动量以及拉普拉斯——龙格——楞次矢量来确定,而椭圆平面在空间中的取向由卫星的角动量作为一个矢量来决定 。
在真实的发射卫星的过程中,情况还要复杂一些,因为地球本身并不是完全的球体,所以地球的引力场存在多极矩,这会对卫星的轨道产生影响 。同时,月球的存在使得卫星不但受到地球的引力,还受到月球的引力,因此这可以看成是一个限制性三体问题 。最后,卫星本身是一个刚体,而不是一个质点,因此卫星的姿态需要调整,这也会对卫星的轨道产生影响 。
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