13
2.4 Vận tốc phóng và kết quả quỹ đạo vệ tinh Vận tốc ngang mà 1 vệ tinh được xen vào không gian bởi thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến quỹ đạo vệ tinh. Hiện tượng này được giải thích tốt nhất bởi 3 vận tốc vũ trụ. Biểu hiện chung vận tốc của vệ tinh vào thời điểm cận điểm (v p ) giả sử 1 quỹ đạo hình elip được cho bởi : v p = [ ( 2 μ r 2 μ R +r ) ] trong đó : R : khoảng cách đến viễn điểm r : khoảng cách đến cận điểm μ = GM = hằng số Vận tốc vũ trụ cấp 1 là 1 trong những đỉnh cao mà ở đó và cận điểm có khoảng cách bằng nhau, R=r , quỹ đạo tròn. Biểu thức trên đc được rút gọn : V 1 = μ r Do đó không phụ thuộc vào khoảng cách r của vệ tinh đến trung tâm của trái đất, nếu vận tốc phóng bằng vận tốc đầu tiên, vệ tinh sau 1 quỹ đạo tròn và di chuyển với vận tốc thống nhất μ / r . Đối với vệ tinh có chiều cao 35786 km thì vận tốc vũ trụ đầu tiên là 3075 km/s và chu kì quỹ đạo là 23 giờ 56 phút tương đương với 1 ngày. Điều này lí giải vì sao vệ tinh địa tĩnh cần đọ cao là 35786 km.

2 báo cáo kỹ thuật vệ tinh

  • Upload
    ha-dung

  • View
    37

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bài tập tính toán cho quỹ đạo vệ tinh

Citation preview

2.4 Vn tc phng v kt qu qu o v tinhVn tc ngang m 1 v tinh c xen vo khng gian bi thit b nh hng trc tip n qu o v tinh. Hin tng ny c gii thch tt nht bi 3 vn tc v tr. Biu hin chung vn tc ca v tinh vo thi im cn im (vp) gi s 1 qu o hnh elip c cho bi : vp = trong :R : khong cch n vin imr : khong cch n cn im = GM = hng sVn tc v tr cp 1 l 1 trong nhng nh cao m v cn im c khong cch bng nhau, R=r , qu o trn. Biu thc trn c c rt gn :V1 = Do khng ph thuc vo khong cch r ca v tinh n trung tm ca tri t, nu vn tc phng bng vn tc u tin, v tinh sau 1 qu o trn v di chuyn vi vn tc thng nht . i vi v tinh c chiu cao 35786 km th vn tc v tr u tin l 3075 km/s v chu k qu o l 23 gi 56 pht tng ng vi 1 ngy. iu ny l gii v sao v tinh a tnh cn cao l 35786 km.

Hnh 1 : qu o v tinh v ni vn tc phng bng vi vn tc vuc tr cp 1Nu vn tc phng b hn vn tc v tr cp 1 cc v tinh bay theo qu o n o v ri tr li tri t. Trong thc t qu o ny l qy o elip v im phng nh cao m khng phi l cn im. v nu cn im rt gn vi b mt tri t th v tinh cng s bay theo qu o n o v tr li tri t.

Hnh 2 : qu o v tinh khi m vn tc phng b hn vn tc v tr cp 1Vn tc phng phi ln hn vn tc v tr cp 1 v b hn vn tc v tr cp 2 ( ) . Qu o l elip v lp d. Lch tm qu o l t 0 n 1. im phng trong trng hp ny l cn im v khong cch vin im t c ph thuc vo vn tc phng. Cng ln hn vn tc phng th khong cch n vin im cng ln. Khong cch vin im cng c th tnh ton t vn tc phng v cng l vn tc ti cn im khi m im phng trng vi cn im v vn tc v ti bt k im khc trong khong cch d t qu o n trung tm mt t. VP = = Khi vn tc phng bng khong cch vin im tr nn v hn v qu o c dng parabol v lch tm qu o l 1. y l vn tc v tr cp 2 v2. vn tc ny cc v tinh thot khi lc ht tri t. Vi v tinh c vn tc phng ln hn vn tc cp 2 th qu o dng hypebol trong h thng h mt tri v c lch tm > 1. Nu vn tc phng tng thm v t n vic v tinh thot khi h mt tri c gi l vn tc v tr cp 3. Vn tc v tr cp 3 c th hin :V3 = Trong Vt l vn tc tri t quay quanh mt tri

Hnh 3: qu o v tinh khi vn tc phng bng vn tc v tr cp 2Ln hn vn tc v tr cp 3 l khu vc qu o hypebol bn ngoi h mt tri. Tr li qu o elip vi vn tc phng ln hn vn tc v tr cp 1, ln hn l vin im. Vp l vn tc ti cn im Vp = Vi khong cch cn im r nht nh, mt vn tc phng cao hn vo thi im cn im i hi khong cch vin im R ln. hnh 4 cho thy mt nhm cc ng cong c th c s dng tm ra chiu cao vin im t c vi vn tc phng ti cn im. Nt t th hin mi quan h gia vn tc v cao phng cho qu o trn.Trong thc t i vi khong cch cn im r nht nh c th chng minh vn tc phng v khong cch vin im c lin quan bi :

Hinh 4: nhm cc ng cong cho thy chiu cao vin im ph thuc vo vn tc phngBi ton 1: Mt v tinh c phng vi vn tc phng t mt im trn b mt tri t c khong cch cn im l r c qu o elip v c khong cch vin im l R1. Mt v tinh tng t khi a vi vn tc phng v2 cng c qu o elip v c khong cch vin im R2. Tm mi lin h gia v1,v2 v r,R1,R2Bi lm: theo hnh 5 biu thc vn tc ti cc cn im tnh nh sau :V1 = V2 = Bnh phng ri ly t l : = = = = Kt qu =

Hnh 5: hnh cho bi ton 1Bi ton 2 : mt v tinh c phng vi vn tc (v1) t 1 im trn b mt tri t khong cch n trung tm tri t l r = 8000km, v tinh c qu o elip vi khong cch n vin im l 12 000km. Mt v tinh tng t khi phng vi vn tc phng (v2) cao hn v1 l 20% t cn im cng t qu o elip vi khong cch n vin im R2, xc nh R2Bi lm: Ta c = Thay th v2 = 1.2v1 ta c : 1.44 =[(1+8000/12000)/(1+8000/R2)]=> 1+8000/R2 =1.1574 => R2 = 8000/0.1574 = 50 826 km.Bi ton 3 : 1 tn la y v tinh vi vn tc ngang l 8km/s t cao 1 620km. Vn tc ti im cch trung tm tri t l 10 000km l bao nhiu nu hng bay ca v tinh to 1 gc 30o so vi phng nm ngang ti ng chn tri, cho bn knh tri t 6380 km.Bi lm: ta c V2 = = (v.d.cos )/rTrong V2 =8km/s ; r = 1620 + 6380 = 8000km; d = 10 000km v = 30o => [v x 10 000 x cos30o )/8000 = 8=> v = (8 x 8000)/(10 000 x 0,866 ) = 7.39km/sBi ton 4: Mt tn la y 1 v tinh t cao 620km so vi mt t. Vn tc ca ti v tr cch trung tm tri t 9000km l 8km/s, phng ca v tinh hp vi phng nm ngang 1 gc 30o ti thi im phng. Xc nh vin im ca v tinh ( gi s bn knh tri t 6380km v = 39.8 x . Bi lm : ta c Vp = = Trong : r = 620 +6380 = 7000kmd= 900kmv= 8km/s = 30O R l khong cch vin im = 8 x 9000 x 0.866/7000 = 8.90 km/s = 890 m/s => = (890x103)2 = 79.34x106=> = = 2.317 x 107=> R = (2.317x107 7 000 000) m = 16 170km2.5 Cc loi qu o v tinh Nh c m t t trc v tinh quay quanh tri t theo con ng xc nh trc c gi l qu o. Qu o c c trng bi cc yu t hoc thng s ca n. Cc yu t qu o ca v tinh ph thuc vo ng dng ca n. Cc qu o c phn loi da theo : - nh hng mt phng qu o - lch tm- cao ca v tinh2.5.1 nh hng ca qu o bayMt phng qu o ca v tinh c th c nh hng khc vi mt phng qu o tri t. Gc gia 2 mt phng gi l gc nghing ca v tinh. Theo cc qu o c th c phn loi nh qu o xch o, qu o cc v qu o nghing. Khi qu o xch o th gc nghing l 0O . Mt v tinh qu o xch o c v t 0O . i vi gc nghing l 90O c cho l qu o cc, i vi gc nghing t 0 n 180O qu o c cho l qu o nghing

Hnh 1 : qu o xch oNu gc t 0 n 90O , cc v tinh chuyn ng theo hng quay ca tri t, qu o trong trng hp ny gi l qu o trc tip hoc l cng hng.

Hnh 2: qu o cc

Hnh 3 : qu o cng hngNu gc t 90 n 180O qu o v tinh quay ngc chiu vi chiu quay ca tri t v c gi l qu o ngc.

Hnh 4 : qu o ngc

2.5.2 lch tm ca qu o Trn c s lch tm qu o phn loi lm qu o elip v qu o trn. lch tm nm trong on t 0 n 1. Vi qu o elip th tri t l 1 trong cc tiu c. Khi lch tm bng khng l qu o trn.

Hnh 1 : a, qu o elip b, qu o trn2.5.2.1 Qu o MolniyaRt lch tm, nghing v dng elip c s dng ph cc v cao hn m v tinh a tinh khng th bao ph. Thc t l qu o Molniya. N c s dng cung cp dch v thng tin lin lc bi Nga v cc nc Lin X c. lch tm l 0.75 vad gc nghing l 65 O . Vin im v cn im l 40 000km v 400km tng ng t b mt tri t.

Hnh 2 : qu o MolniyaQu o Molniya phc v cc vng v cao. N l qu o 12h v 1 v tinh trn qu o ny dnh khong 8h cho 1 v . 3 v tinh ny c th ph ton cu.