| 词条 | 地球同步轨道 |
| 释义 | § 基本简介 地球同步轨道——卫星探测运行周期与地球自转周期（23小时56分4秒）相同的顺行人造地球卫星轨道，俗称“24小时轨道”。不考虑轨道摄动，在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时间经过相同地点的上空，它的星下点轨迹是一条封闭的曲线。对地面观测者来说，每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上。倾角为零的圆形地球同步轨道称为地球静止卫星轨道。 地球同步轨道，卫星的轨道周期等于地球的自转周期，且方向亦与之一致，见同步轨道。轨道平面与地球赤道平面重合，即卫星与地面的位置相对保持不变，则称为地球静止轨道。要实现地球同步轨道，得满足下列条件：卫星运行方向与地球自转方向相同；轨道倾角为0°；轨道偏心率为0，即轨道是圆形的；轨道周期等于等于地球自转周期。静止卫星的高度为35860公里。一般的通讯卫星、导航卫星都属于这种轨道的卫星。 有人把周期等于地球自转周期几分之一的轨道也称为地球同步轨道。在这种轨道上运行的卫星对地面上的人来说，每天相同时刻出现的方向也大致相同。 卫星在轨道上运行的周期与地球自转的周期相同，因此卫星每天总是在相同的时刻经过地球上同一地区的上家，也就是在每天相同的时刻出现在相同地区的相同方位上，这样的卫星叫做地球同步卫星。将T＝24小时代入前面的周期公式，可以得出h＝36000千米，也就是说它在地面上以36000千米的高空运行。要把卫星发射到这样高的地方，需要的能量是很大的，这个困难的任务可以分两步完成，先把卫星发射到离地面200千米－300千米的圆形轨道（称为停泊轨道）上，再选择合适的时机，启动发动机，让它进入椭圆形的过渡轨道－称为转移轨道，最后在远地点再次启动发动机使卫星进入同步轨道。 地球同步轨道，指的是轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。 要实现地球同步轨道，得满足下列条件： ★卫星运行方向与地球自转方向相同； ★轨道倾角为0°； ★轨道偏心率为0，即轨道是圆形的； ★轨道周期等于等于地球自转周期。静止卫星的高度为35860公里。 ★一般的通讯卫星、导航卫星都属于这种轨道的卫星 § 运行情况 地球同步轨道——运行轨迹地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星。所谓同步轨道卫星，是指：卫星距离地球的高度约为36000km，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即24小时，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，等于地球自转的角速度。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。 地球同步卫星分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星。当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度，即卫星在地球赤道上空运行时，由于运行方向与地球自转方向相同，运行周期又与地球同步，因此，人们从地球上仰望卫星，仿佛悬挂在太空静止不动，所以，把零倾角的同步轨道称作静止轨道，在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星。 静止卫星上的天线所辐射的电波，对地球的覆盖区域基本是稳定的，在这个覆盖区内，任何地球站之间可以实现24小时不间断通信。因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信，如电话通信、电视节目的转播等，但也用于海上移动通信，不过，它不象陆上蜂窝移动通信那样有那么多的基站，只有卫星是一座大的基站，移动业务交换中心依然设在岸上（称为岸站），海上移动终端之间（即船舶与船舶之间）的通信，需经卫星两跳后才能实现，例如，如果甲船需同乙船联系，那么，甲船将信号发至卫星，经卫星一跳到达岸站上的移动业务交换中心，然后，岸站又将信号发至卫星，再经卫星一跳到达乙船。倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的，但却每天可以经过特定的地区，因此，通常用于科研、气象或军事情报的搜集，以及两极地区和高纬度地区的通信。 地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。在遥感应用中，除了气象卫星外，一个突出的应用就是通过地球同步轨道上的4颗跟踪和数据中继卫星系统高速率地传送中低轨道地球观测卫星或航天飞机所获取的地球资源与环境遥感数据。世界上第一颗地球同步卫星是1964年8月19日美国发射的“辛康”（syncom）3号。中国于1984年4月8日、1986年2月1日和1988年3月7日分别发射3颗用于通信广播的地球同步卫星。 极轨道（polarorbit）：倾角为90°的人造地球卫星轨道。又称极地轨道。在极轨道上运行的卫星，每一圈内都可以经过任何纬度和南北两极的上空。由于卫星在任何位置上都可以覆盖一定的区域，因此，为覆盖南北极，轨道倾角并不需要严格的90°，只需在90°附近就行。在工程上常把倾角在90°左右，但仍能覆盖全球的轨道也称为极轨道。近地卫星导航系统（如美国海军导航卫星系统）为提供全球的导航服务采用极轨道。许多地球资源卫星、气象卫星以及一些军事侦察卫星采用太阳同步轨道，它们的倾角与90°只相差几度，所以也可以称其为极轨道。还有一些研究极区物理的科学卫星也采用极轨道。 § 发射过程 地球同步轨道——卫星发射卫星在轨道上运行的周期与地球自转的周期相同，因此卫星每天总是在相同的时刻经过地球上同一地区的上家，也就是在每天相同的时刻出现在相同地区的相同方位上，这样的卫星叫做地球同步卫星。将T＝24小时代入前面的周期公式，可以得出h＝36000千米，也就是说它在地面上以36000千米的高空运行。要把卫星发射到这样高的地方，需要的能量是很大的，这个困难的任务可以分两步完成，先把卫星发射到离地面200千米－300千米的圆形轨道（称为停泊轨道）上，再选择合适的时机，启动发动机，让它进入椭圆形的过渡轨道－称为转移轨道，最后在远地点再次启动发动机使卫星进入同步轨道。 若卫星轨道倾角为0°，赤道平面与轨道平面重合，则卫星在赤道上空，并且卫星的轨道周期等于地球的自转周期，其旋转方向相同，这样的轨道称做地球同步卫星轨道。从地面上看，这种轨道上的卫星相对地球赤道上某一点不动，故又称静止卫星轨道。实现地球同步轨道，必须满足以下条件：卫星运行方向与地球自转方向相同；轨道倾角为0°；轨道偏心率为0，即轨道是圆形的；轨道周期等于23小时56分04秒，即等于地球自转周期。静止卫星的高度为35860公里。 事实上，静止卫星轨道不完全是圆形，带有一点椭圆形，在一天当中轨道半径时大时小，轨道半径偏大时，卫星速度减小，其相对地球就要向西漂移，否则要向东漂移。另外卫星的轨道倾角也不正好为0°，这时卫星作南北漂移。若卫星轨道有点椭圆形，又有一点倾角，则卫星星下点轨迹是上面两种结果的合成，使得每天星下点轨迹为"8"字形。 运行周期与地球在惯性空间中的自转周期（23小时56分4秒）相等的顺行轨道。俗称24小时轨道。在地球同步轨道上运行的卫星，每天在相同的时间经过地球上同一经纬度地区的上空，它的星下点轨迹（人造地球卫星在地面投影点在地球表面移动形成的轨迹）是位于某个区域内的一条封闭曲线。对于这一区域的观测者来说，每天可以在相同的时刻在同一方向上观测到卫星。倾角为零的圆形地球同步轨道称为地球静止轨道，因为在这样的轨道上运行的卫星将始终位于赤道某地的上空，相对于地球表面是静止的。这种轨道卫星的地面高度约为3.6万千米。它的覆盖范围很广，利用均布在地球赤道上的3颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一部分地区外的全球通信。 § 两大对比 地球同步轨道与地球静止轨道的对比 地球同步轨道——太空中人民教育出版社1997年出版的高中《物理》第三册（选修本）第96面关于通信卫星轨道的叙述中有这样一段话：“通信卫星的轨道一般都采用‘地球静止轨道’，也称‘地球同步轨道’．即卫星转动的周期与地球自转的周期相同，相对于地球静止”。这段话容易让人理解为：地球同步轨道就是地球静止轨道．处于同步轨道上的卫星相对于地球是静止的． 有的复习资料中亦有这样的练习题：“简单说明地球同步卫星为什么只能在赤道平面内绕地球旋转．”、“地球同步卫星相对于地球上的一点为什么是静止的？”，这也是将地球同步轨道与地球静止轨道混为一谈． 实际上，地球同步轨道与地球静止轨道不是一回事，它们之间有共同点也有较大区别．地球同步轨道与地球静止轨道都是运行周期（23小时56分04秒）相同的人造地球卫星轨道． 这两种轨道的区别有三： 1、轨道倾角有区别 地球静止轨道是轨道倾角（轨道平面和赤道平面的夹角）为零的圆形地球同步轨道．即地球静止轨道一定在赤道平面上；而地球同步轨道平面可与赤道平面成一不为零的夹角． 2、观察者看到的现象不同 在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时间经过相同地方的天空，对地面上观察者来说，每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上．在一段连续的时间内，卫星相对于观察者可以是运动的．而处于地球静止轨道上运行的卫星每天任何时刻都处于相同地方的上空，地面观察者看到卫星始终位于某一位置，保持静止不动． 3、星下点轨迹不同 人造地球卫星在地面的投影点（或卫星和地心连线与地面的交点）称为星下点．卫星运动和地球自转使星下点在地球表现移动，形成星下点轨迹．地球同步卫星的星下点轨迹是一条8字形的封闭曲线，而地球静止卫星的星下点轨迹是一个点． § 相关新闻 就因为少了10公斤燃料 印卫星没能入地球同步轨道 地球同步轨道——印度发射运载火箭印度1发射的G—SAT—1实验通讯卫星因助推器燃料不足未能进入预定的地球同步轨道，致使通讯卫星无法正常进行工作。卡斯杜兰甘说，按预定计划，这颗实验通讯卫星绕地球运行一周应该是24小时，但按现在卫星所处的轨道绕地球一周为23小时零2分，因而无法与地球同步运行。 印度航天研究组织为将卫星推入预定地球同步轨道，先后进行了6次努力，均告失败。由于助推器缺乏10公斤燃料，使卫星进入地球同步轨道功亏一篑。 印重型卫星09年可进地球同步轨道 继上次试验失败，印度计划在在2009年发射GSLVMark-III火箭，这是该国争取获得数十亿美元全球卫星发射市场份额的重大举措。 印度空间研究组织主席奈尔称，GSLVMark-III火箭研制进展良好，希望能于2009年进行首度发射。GSLVMark-III是全新的三级段火箭，并非衍生自PSLV或GSLVMark-I或GSLVMark-II系列。研制了GSLVMark-III火箭，印度就可以发射重型卫星进入地球同步转移轨道。GSLVMark-III是GSLVMark-II技术发展的结果。 奈尔正在艾哈迈达巴德的航天应用中心参加国家远程医疗用户会议，他告诉媒体，2006年GSLVMark-II发射失败的原因已经查明。问题不在设计或任何其它子系统上，而仅是一个制造失误。2006年7月，印度GSLVMark-II火箭发射INSAT-4C卫星失败，坠入孟加拉湾。印度将在2007年10月重新发射GSLVMark-II火箭。 奈尔称，印度正计划在未来20～25年建造一种太空平台。这种太空平台能帮助太空舱安全返回地面。正常情况下，太空舱不是受损就是被破坏。安全回收后，这个太空舱能被重新使用。奈尔称，这个平台还能运送射程100～150千米的火箭。[1] |
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