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大多数运载火箭为什么总是向东发射?

2010-12-7 18:43| 发布者: 站长| 查看: 2634| 评论: 0|原作者: 潜艇4809|来自: 航空航天港

  卫星所需要的速度很大。民航飞机的速度一般约300米/秒,战斗机的速度可达700米/秒,而卫星的速度要达到7500米/秒以上,所以发射卫星很费劲。火箭发射时有效载荷质量只有起飞质量的1%~2%,其他绝大部分是燃料质量,少部分是结构质量,因此提高运载能力显得非常重要。在向东发射时,地球自转赋予的初速度减少了火箭所应提供的速度增加量。当发射点在赤道时初速度最大,达到465米/秒,随着发射点纬度增加初速度逐步减小。粗看起来这初速度比第一宇宙速度小很多,但是对运载能力的影响却很大。在向南(或向北)发射极轨卫星时,向东的初速度没有用处,其运载能力就比向东要小,对一些动载火箭向东发射要比向南(或向北)发射极轨卫星运载能力大一倍,所以大多数卫星部是向东发射的。
  发射场选择低纬度地区对发射地球静止轨道卫星还有一个好处,就是卫星需要消除的轨道倾角小,它节省了卫星变轨能量。这是因为火箭将卫星送入的轨道是地球同步转移轨道,卫星工作的轨道是地球静止轨道,由地球同步转移轨道到地球静止轨道的变轨任务一般是由卫星承担,卫星在远地点附近变轨时除了需要增加速度外,还需要改变速度方向,以消除轨道倾角。如果转移轨道的轨道倾角小,卫星改变轨道倾角的任务就轻,卫星的能量消耗就小,卫星运行寿命就长。这就是为什么总是尽量将航天发射场选择在低纬度地区的道理。目前,国际上公认理想的发射场是设在南美洲圭亚那库鲁的发射场 。其纬度为南纬5°,由欧洲有关空间机构管理,“阿里安”火箭就是在这里发射的,这也是“阿里安”火箭一个重要的竞争优势。
  俄罗斯地理纬度较高,发射小倾角轨道卫星很困难,为此他们采取了一系列技术措施,在苏联时代,考虑到发射地球静止轨道卫星的困难,也考虑到苏联广大地区纬度偏北,地球上静止卫星不能覆盖高纬度地区,于是干脆发展采用63°左右倾角的大偏心率轨道的通信卫星,以回避发射小倾角轨道卫星的问题。
  有时卫星需要900轨道倾角的极轨道或大于900轨道倾角的太阳同步轨道,这时火箭就需要根据卫星的需要向南(或向北)偏西方向发射。所以,也不是所有火箭都是向东发射。
  也许有朝一日,人们发现更大轨道倾角的卫星有特殊的用途,那时则会考虑向更西方向发射卫星。

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