Астронет > 2.9 Искусственные спутники

Астронет: Е. Б. Гусев/РГПУ им. С.А. Есенина Качественные задачи по астрономии
http://variable-stars.ru/db/msg/1179964/node24.html

Вверх

2.9 Искусственные спутники

Это возможно в двух случаях:

1) космический корабль движется с работающим двигателем;

2) космический аппарат движется с выключенным двигателем, но он должен иметь бесконечную скорость.

При использовании реактивной тяги корабль может иметь любую скорость. С выключенным двигателем скорость корабля может быть только круговой, вычисляемой по формуле $V_{кр}=\sqrt{GM/R+H}$ , где М - масса Земли, R - радиус Земли, Н - высота космического корабля над поверхностью Земли, G - гравитационная постоянная.

Искусственный спутник Земли не может двигаться на высотах меньших 200 км, так как из-за сопротивленияатмосферы время его жизни будет мало (несколько суток или даже несколько часов). Предельная высота полета ИСЛ определяется прежде всего горным рельефом, так как атмосферы на Луне нет.

Орбита в том и другом случае станет эллиптической. В первом случае, та точка орбиты, где прозошло увеличение скорости, станет перигеем новой эллиптической орбиты, а во втором случае - при уменьшении скорости, ее апогеем.

Предпочитают запускать спутник со скоростью несколько большей, чем круговая, так как при этом его время жизни заметно больше, чем спутника, запущенного с круговой скоростью.

Такую трассу будет иметь суточный искусственный спутник Земли с наклонением орбиты i $\approx$ 60^o.

Это можно сделать тремя способами:

1) отбросить тело назад по орбите, то есть тем самым уменьшить его скорость и перевести на эллиптическую орбиту, лежащую внутри круговой;

2) тело надо бросить вниз, это тоже приведет его на внутреннюю эллиптическую орбиту;

3) сочетанием первого и второго способов.

Имея большее поперечное сечение, ракета-носитель сильнее тормозится атмосферой; вследствие чего снижаясь, она начинает двигаться с большей угловой скоростью вокруг Земли.

У полярных спутников ось вращения Земли лежит в плоскости орбиты; у экваториальных спутников плоскость орбиты совпадает с плоскостью экватора. Синхронные спутники имеют период обращения кратный периоду вращения Земли. У суточных спутников эти два периода совпадают. Геостационарный спутник - это экваториальный суточный спутник. Его подспутниковая точка не перемещается по поверхности Земли.

Постоянство азимута и высоты ИСЗ означает, что это геостационарный спутник. Такой спутник может существовать только у вращающейся планеты. Орбита спутника единственная у данной планеты, она круговая, располагается в экваториальной плоскости Земли.

Конфигурации искусственных спутников Земли и Луны совпадают. Изменение фазы оказывает влияние на изменение блеска ИСЗ.

В это время тень от Земли располагается близко к горизонту и спутник на большей части видимой траектории не затмевается.

Космический корабль вращается вокруг собственной оси с периодом, равным периоду обращения корабля вокруг Земли. Аналогичная ситуация имеет место в системе Земля-Луна.

Луна под действием силы притяжения к Земле.

Все планеты Солнечной системы под действием силы притяжения к Солнцу.

Механическая энергия спутника, движущегося в вакууме, остается постоянной величиной. В апогее потенциальная энергия наибольшая; при переходе в перигей часть потенциальной энергии переходит в кинетическую.

Спутники-баллоны применяют для изучения земной атмосферы и активности Солнца. Такие спутники, обладающие малой массой и большим поперечным сечением, легко реагируют на изменения плотности атмосферы.

В 1975 году Францией был запущен искусственный спутник Земли, изготовленный из урана-238. Его масса 47 кг, радиус 25 см. Поверхность покрыта уголковыми отражателями и обеспечивет точность световой локации от наземных объектов до 2 см. Использование материала большой плотности позволяет свести к минимуму силы сопротивления земной атмосферы.

ИСЗ приобретают положительный заряд в результате облучения их космическими лучами, состоящими преимущественно из протонов и $\alpha$ -частиц.

На этапах взлета и посадки, когда космический корабль движется с ускорением, имеет место перегрузка; б свободном полете по орбите наблюдается невесомость.

Космический корабль и находящиеся в нем тела падают на Землю с одинаковым ускорением, вследствие чего для тел исчезает реакция опоры. Это воспринимается как потеря веса. Это состояние называется динамической невесомостью.

В данном случае космонавт будет иметь вес вследствие притяжения к космическому кораблю, однако его значение будет пренебрежимо мало.

Возможны два варианта:

1) космический корабль должен двигаться поступательно с ускорением, равным ускорению свободного падения на поверхности Земли;

2) космический корабль должен вращаться с такой угловой скоростью, чтобы в месте нахождения космонавта на корабле центростремительное ускорение было равно 9.8 м/c².

Закон Паскаля справедлив, а закон Архимеда не действует, так как и тело, и жидкость оказываются невесомыми.

Считаем, что жидкость занимает часть сосуда. Несмачивающая жидкость примет форму шара. Смачивающая жидкость растечется по поверхности сосуда.

Из-за невесомости естественная конвекция практически не будет иметь места. Принудительная циркуляция газа обеспечивается при помощи вентиляторов; теплопроводность и лучеиспускание не зависят от невесомости.

Вверх