(7.7)--3.6.2 课外拓展1-宇宙速度与航天1.ppt

宇宙速度与航天技术第二讲宇宙速度与航天技术2.1宇宙速度2.2卫星2.3宇宙飞船与航天什么叫“第N宇宙速度”（以地球为中心）？当N=1时，这个就是物体在地球的引力范围内，环绕地球所具备的最小发射的速度。当N=2时，这个就是物体逃离地球的引力范围，在太阳的引力范围内运动所具备的最小发射的速度。当N=3时，这个就是物体逃离太阳的引力范围，在银河系的引力范围内运动所具备的最小发射的速度。当N=4时，这个就是物体逃离银河系的引力范围，在总星系的引力范围内运动所具备的最小发射的速度。上面四个定义，都有“最小”和“发射”两个词，缺一不可。“最小”可以理解，不说“发射”难道还不行？还有，在N=2，3，4时，说的都是物体脱离某个东西的“引力范围”，而N=1却没有强调这点。这也注定了1速度和2-4速度有本质的不一样。2.1宇宙速度1.月球的第一宇宙速度在月球表面，物体受到的重力，就等于月球作用在物体上的万有引力F=GM月m/r2=mg约掉m，g=GM月/r2，r取月球半径。月球的第一宇宙速度=1.68km/s2.1宇宙速度2.月球的第二宇宙速度就是要脱离月球表面，到太阳系遨游的“发射速度”。从刚才的分析得知，我们先要找一个速度，它所对应的能量，是“从月表脱离月球引力的能量”，加上“从月表脱离地球引力的能量”。前者是：-GM月m/R月=0-mv12/2得：v1=2.38km/s后者所对应速度是：-GM地m/R地=0-mv22/2得：v2=1.45km/s合速度即第二月球速度为：v=2.78km/s考虑月球的自转速度为1.03km/s，最小发射速度为1.75km/s。2.1宇宙速度3.月球的第三宇宙速度它所对应的能量是“从月表脱离月球引力的能量”，加上“从月表脱离地球引力的能量”，加上“从月表脱离太阳引力的能量”。其中，第三项也等于“从地表脱离太阳引力的能量”，因为日地距离要大大超过地月距离，其大小为：-GM日m/R日地=0-mv2/2得：v=42.11km/s再考虑前两项，最终求得的结果是：42.2km/s。再减去1.03km/s。2.2卫星人造地球卫星的轨道按高度可分为低轨道和高轨道，按地球自转方向可分为顺行轨道和逆行轨道。这中间有一些特殊意义的轨道，如赤道轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、极轨道和太阳同步轨道等。高低轨道没有明确的划分界限，一般把离地面几百千米的卫星轨道称为“低轨道”，轨道高度超过1000千米的称为高轨道。轨道倾角为零，轨道平面与地球赤道平面重合的轨道叫“赤道轨道”。轨道高度为35788千米（一般近似为36000千米）时，卫星的运行周期和地球的自转周期相同，都是24小时，这种轨道叫“地球同步轨道”；如果地球同步轨道的倾角为零，则卫星正好在地球赤道上空，以与地球自转相同的角速度统地球飞行,从地面上看，卫星好像是固定在天上的某一点，这种卫星轨道叫“地球静止轨道”，简称“静止轨道”，同步卫星系列：卫星轨道处于35786公里高度，相对于地球静止于赤道上空。如果把3颗同步卫星以120°均匀分布，就可以覆盖地球上大多数人居住的区域。1984年我国首次发射成功，使用多级火箭技术，将卫星送入近地圆形轨道，此轨道称为初始轨道；当卫星飞临赤道上空时，控制火箭再次点火，短时间加速，卫星就会按椭圆轨道（也称转移轨道）运动；当卫星飞临远地点时，再次点火加速，卫星就最后进入相对地球静止的轨道。目前有340颗左右地球同步卫星正在使用之中，其中有35颗盘旋在韩国和其附近地区的上空。在这35颗同步卫星中，韩国拥有3颗，中国有15颗，日本则有18颗。其中包括风云气象卫星系列。2.3宇宙飞船与航天1.数码相机1969年7月，美国“阿波罗”登月飞船上的航天员在月球上拍下了数码照片，尽管那个时候专用于航天事业的数码相机所拥有的分辨率还达不到30万像素，仍然使用感光胶片作为记录媒介，但图像信号却能通过卫星系统顺利传送到地面指挥中心，这对于航天事业的发展无疑具有重大的现实意义。后来日本索尼公司率先对这种曾经用于军事科研的产品进行民用化研究，如今数码相机已经走入千家万户，为你我带来了生活的乐趣。航天技术与生活2.2宇宙飞船与航天2.移植手术目前各种移植手术屡见不鲜，肝肾的移植技术已经日臻完善。然而如果找不到合适的心源等待患者的将是死亡。2001年7月，美国肯塔基州路易斯市的一家犹太医院为一位心脏病晚期患者成功的换上了一个人造心脏，这是世界上第