人造卫星的能量来自于哪里?为什么可以一直绕地球旋转?
卫星的自旋稳定可不能像小陀螺那样,持续了一段时间后,晃动直至静止,因此,科学家们在早期卫星表面,沿着切线方向对称地装上了小小的火箭发动机。保证能够持续的维持卫星自旋,使它稳定的飞行在太空中。此时的卫星属于“失重”状态,无须动力自动飞行;但地球引力仍然有效,在地球引力的作用下,延地球上方椭圆形,即,轨道7公里速度/秒,向心力自动飞行;但同步卫星需要加速度,顾增加太阳能发动机推进。
人造卫星之所以可以围绕地球轨道运行,关键在于它拥有一定的线速度,这个线速度可以达到在地球半径和人造卫星高度这和这个数值下,所能满足的最低速度极限,此时地球对人造卫星的万有引力值完全充当了向心力,力只是能改变物体运动的速度大小和方向。对于卫星来说,它只要有初速度就能平动,而要绕地球旋转,就好像它时时刻刻改变运动的方向,所以需要向心力。地球与卫星之间的万有引力恰好提供了向心力。
任何做圆周运动的都会产生离心力,举个例子,我们用一根绳子绑一块石头,快速转动,如果绳子突然断了,石头没有绳子拉着就飞了出去。卫星和地球也是类似的情况,他们有一根无形的绳子,就是他们的引力。卫星的轨道一般是椭圆形的,它的速度是远地点比较慢,到了近地点受重力加速度影响速度加快。然后到了离地球最近的地点,它的速度已经超过7公里每秒,地球已经无法把它捕捉到地面了。
卫星之所以能够绕地球运行,是因为它们被锁定在足够快的速度上,足以克服重力的向下拉力。卫星由从地面发射的火箭送入太空,能量充足(至少40300公里/小时!)飞出我们的大气层。