当发射速度7.9 km/s<v<11.2 km/s时,人造地球卫星的轨道为椭圆,人造地球卫星的轨道实现圆与椭圆的互相转变是通过它自带的推进器来实现的.如图所示,为一人造地球卫星从椭圆轨道的远地点进入圆形轨道的示意图.椭圆是人造地球卫星正在运行的轨道,大圆是以地心为圆心、以远地点A到地心距离r2为半径的圆.当卫星在椭圆上运动到A点和在大圆上运动到A点时,离地心的距离相同,万有引力F=大小相同,由F=ma知,加速度的大小相同.
若人造地球卫星沿椭圆轨道运行,在A点时对应曲率半径为r1,则向心加速度a1=;若沿大圆轨道运行时,在A点的向心加速度a2=,因为a1=a2,即=,又r1<r2,所以v1<v2.
由于这个原因,人造卫星要从椭圆轨道进入大圆轨道,只要在到达远地点A时,用推进器向后喷气使其加速,当速度达到沿大圆运动时的速度v2时,它就不再沿椭圆运行而沿大圆做圆周运动了.地球同步卫星就是利用这种原理进入同步轨道并保持在这条轨道上运行的.若人造卫星原来在大圆上运动,则当它经过远地点A时,利用推进器向前喷气使自己的速度减小到沿椭圆运行的速度v1时,它就从大圆轨道上到了椭圆轨道上.
【突破训练三】
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