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天体动力学/卫星地面轨迹

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地面轨迹图

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国际空间站第 15 次远征的 NASA 标志,显示了地面轨迹图。


地球自转的影响

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地球相对于轨道自转,这意味着轨道平面在空间中基本保持静止,而地球自转。地面轨迹形成的正弦波,其位移等于地球在轨道周期内旋转的度数。下图显示了卫星穿过地球两次自转的地面轨迹。

发射倾角和纬度

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很明显,发射点和方向会严重影响卫星轨道的方向。一颗卫星从地球表面上的点 A 发射。发射纬度和经度分别由 *L* 和 λ 给出。卫星以方位角 β 发射。

卫星的轨道在赤道上穿过的地面轨迹图(升交点)在点 B,从赤道的倾角为 *i*。我们可以计算出 *i* 为

我们可以从这个结果中看出,直轨道的发射方位角必须介于 0° 和 180° 之间。逆行轨道的发射角度必须介于 180° 和 360° 之间。

我们可以看到,如果发射场不在赤道上,卫星就无法进入赤道轨道。我们还可以看到,发射场无法获得小于发射纬度的轨道倾角。因此,靠近赤道的发射场具有更大的轨道选择范围。位于赤道上的发射场可以将卫星送入任何轨道。

示例:美国发射场

美国在南部各州有一系列发射场:佛罗里达州和得克萨斯州最为人所知,但新墨西哥州也计划建立一个新的发射场。佛罗里达州的发射场纬度为 25°。

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