“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理 “嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理 ——crpb 摘 要 本文通过对“嫦娥一号”奔月主要过程的介绍，说明一些与其相关的物 理学原理 关键词 圆周运动；开普勒其次定律；第一宇宙速度；动量守恒定律 1 引言 2022年10月24日18时05分，长征三号甲运载火箭搭载“嫦娥一号”探 月卫星直冲云霄，奔向遥远的月球，告成地进入环绕地球的预定轨道探月工程是一项很高端的前沿科技问题，尤其是“嫦娥一号”奔月过程尤为繁杂,但其中所涉及的物理原理并不太高深, 其中的一些力学原理以及天体运动的学识在中学物理中就已经学过 2“嫦娥一号”奔月的主要过程 1．升空 2022年10月24日18时05分，“嫦娥一号”探月卫星在长征三号甲运载火箭搭载下升空，告成地进入环绕地球的预定轨道（即16小时轨道） 2．环绕地球运行 （1）第一次变轨 25日17时55分，北京航天飞行操纵中心向在太空飞行的“嫦娥一号”卫星发出变轨指令，指令发出130秒后，卫星近地点高度由约200公里抬高到约600公里，变轨圆满告成。

这次变轨是“嫦娥一号”卫星在约16小时周期的大椭圆轨道上运行一圈半后，在其次个远地点时实施的 （2）其次次变轨26日17时33分，开头实施其次次变轨，这是卫星的第一次近地点变轨北京飞控中心向在太空飞行了3圈处于近地点的“嫦娥一号”卫星发送了高精度操纵指令，卫星主发动机准时点火，使卫星进入24小时周期椭圆轨道，远地点高度由5万多公里提高到7万多公里这次变轨为卫星在预定时间到达设计的地月转移入口点创造了条件 （3）第三次变轨29日18时01分，“嫦娥一号”卫星告成实施第三次变轨，这也是卫星入轨后的其次次近地点变轨嫦娥一号”卫星在24小时轨道飞行第3圈时，远望三号测量船在近地点顺遂察觉目标，把相关数据传送到北京航天飞行操纵中心，同时把有关指令发至“嫦娥一号”卫星实行这次近地点变轨后，卫星由24小时周期轨道进入48小时周期椭圆轨道，远地点高度将由7万多公里提高到12万多公里 3．实现绕地、月转移 31日17时15分，“嫦娥一号”卫星接到指令，发动机工作784秒后，正常关机17时28分“嫦娥一号”在48小时周期轨道上运行1圈后，告成实施第三次近地点变轨，顺遂进入地、月转移轨道，开头飞向月球。

这也是卫星入轨后的第四次变轨进入地、月转移轨道后，“嫦娥一号”卫星在地月转移轨道只举行了一次中途修正，就直飞月球捕获点 4．环绕月球运行 （1）第一次制动11月5日11时37分，北京航天飞行操纵中心对“嫦娥 一号”卫星告成实施了第一次近月制动，顺遂完成第一次“太空刹车”动作，月球捕获卫星，卫星告成进入12小时绕月椭圆轨道这次制动的目的是，降低“嫦娥一号”卫星的飞行速度，以防逃逸月球 （2）其次次制动11月6日11时35分，北京航天飞行操纵中心对“嫦娥一号”卫星告成实施了其次次近月制动，卫星顺遂进入周期为3.5小时的环月小椭圆轨道其次次近月制动主要目的是使“嫦娥一号”进一步降低飞行速度，使其进入“过渡”轨道，从而为卫星最终进入工作轨道做打定 （3）第三次制动11月7日8时24分，“嫦娥一号”卫星主发动机点火，实施第三次近月制动8时35分，“嫦娥一号”卫星主发动机关机，第三次近月制动终止嫦娥一号”卫星从近月点高度212公里、远月点高度8617公里的椭圆轨道，告成调整到周期127分钟、高度200公里的极月圆圆形轨道，从而正式进入科学探测的工作轨道 至此，“嫦娥一号”经过长途跋涉，耗时13天14小时30分钟终究成为月球的一颗“人造卫星”。

“嫦娥一号”奔月的主要过程 3“嫦娥一号”飞行过程涉及到的主要物理原理 1．升空过程中的物理原理 在 “长三甲”运载火箭将“嫦娥一号”送入太空的过程中，要求其放射速度至少到第一宇宙速度及最小放射速度: v^2/r=g =>v=(gr)^(1/2)=(9.8*6.4)^(1/2)≈7.9(km/h) 只有这样才能保证“嫦娥一号”不至被火箭“抛出”后落回地面 运载火箭上升过程中所遵从的物理原理是动量定理及动量守恒定律（近似处境下，可视整个系统的动量守恒） Ft=mv′－mv=p′－p m1v1+m2v2＝m1v1′+m2v2′ 即火箭在氢气燃料燃烧后向下喷出火焰所施加的持续反冲力作用下，加速上升，由于“长三甲”是捆绑式分级火箭，每当抛出一级火箭后，整个运载火箭的质 量就大大减小，这样就能获得更大的加速度，直至将“嫦娥一号”的速度提升到放射速度 根据牛顿其次定律:F=mv，物体在确定力的作用下，其的质量越小，所能获得的加速度就越大 2. 环绕地、月运行过程中所遵从的物理原理 “嫦娥一号”在环绕地、月运行过程中，分别以地球与月球所施加的万有引力为其做圆周运动的向心力，飞行的高度不同，其运行的速度不同。

F=GMm/(r+h)^2 （G=6.67259×10^-11N?m^2/kg^2） F=ma=mv^2/(r+h) =>v=(GM/(r+h))^1/2 根据开普勒其次定律（在椭圆轨道上,行星与所绕天体的连线(矢径r),在单位时间内,扫过一致面积），在近地、月点运行的速度快，而在远地、月点运行的速度慢（即卫星离地、月的距离越远其运行的速度就越小） 在“嫦娥一号”数次变轨（绕地、月）的过程中，由于其距离地、月外观的高度不同，其绕行的速度也就不一样 3．绕地、月转移（由“绕地”向“绕月”转移和由“绕月”向“绕地”转移）过程中所遵从的物理原理 由于地球与月球的质量相差甚远，卫星要实现地、月之间的转移，就需要变更其运行的速度，否那么就无法逃脱地球或月球的吸引 — 5 —。