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卫星发射场与火箭燃料消耗

2021-06-18吴迪青

物理通报 2021年6期

吴迪青

(余姚市陆埠中学 浙江 宁波 315400)

2020年11月24日中国载人航天传来让国人热血沸腾的消息,当日4时30分,中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道 .这是负责嫦娥三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返探测器,也是“绕,落,回”中的第三步,具有极为重要的意义.“探月飞船”这个词似乎是美欧宇航局的专利,现在,随着嫦娥五号的发射,这将成为历史,中国航天再一次让世界瞩目.卫星的发射离不开“宝贵”的燃料消耗,这个宝贵不是说燃料有多贵,而是在火箭有限的载荷下带上足够的燃料,尤其是深空探索,所以,发射场的选择和建设显得尤为重要.

1 火箭燃料消耗

火箭燃料消耗主要用于卫星动能增加、地球动能增加及卫星势能增加(为分析问题方便火箭质量、燃料自身质量及大气阻力等不予考虑),为了节约火箭燃料,要充分利用地球自转动能,所以,建设低纬度卫星发射场是必须的,例如,我们国家新建的海南文昌卫星发射场,是一个低纬度的卫星发射场,与酒泉相比有比较大的优势.

酒泉:北纬40.6°表面自转线速度

文昌:北纬19.6°表面自转线速度

其中R为地球半径,T为地球自转周期.

但是,很多人都不知道,其实,不是所有轨道的卫星发射都是低纬度发射场有利,发射场的选择与发射卫星的轨道有关系.

如图1所示,地球赤道上发射质量为m的卫星,卫星轨道平面与赤……

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