专题33卫星的发射和回收（原卷版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第六章  万有引力与航天
专题 33  卫星的发射和回收
第一部分  知识点精讲
1、卫星发射原理
人造地球卫星的发射原理：牛顿提出万有引力理论后，曾预言在高山上架一门
大炮，水平发射炮弹。速度较小时，炮弹会落回地面；炮弹速度越大，射程越远。
当速度达到 7.9km/s 时，炮弹永远不会落回地面，成了一颗人造地球卫星。
在地球引力的作用下,要使物体环绕地球做圆周运动,那么必须使得物体的 速度达到第一
宇宙速度。 如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等,则 它将做圆周运动。 若
其所需向心力大于地球引力,这是物体的运动轨迹就变成椭 圆轨道了。物体的速度比环绕
速度(做圆周运动时的速度)大得越多,椭圆轨道 就越“扁长” ,直到达到第二宇宙速度,物体
便沿抛物线轨道飞出地球引力场之 外。
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示。
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上。
(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进
入椭圆轨道Ⅱ。
(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。
2.我国四大卫星发射场
（1）酒泉卫星发射中心
酒泉卫星发射中心是科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一，是中
国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心，也是中国的载人航天发射场。酒泉
卫星发射中心位于酒泉市与阿拉善盟之间，海拔 1000 米，始建于 1958 年10 月，占地面
积约 2800 平方公里。
在载人航天飞行任务中，酒泉卫星发射中心主要承担发射场区的组织指挥，实施火箭
的测试、加注、发射，逃逸塔测试，整流罩测试，人船箭地联合检查，船箭塔对接和整体
转运，提供发射场区的气象、计量和技术勤务保障，并在紧急情况下组织实施待发段航天
员撤离及逃逸救生。
（2）太原卫星发射中心

太原卫星发射中心位于山西省太原市西北的高原地区，始建于 1967 年，地处温带，
海拔 1500 米左右，与芦芽山风景区毗邻，是中国试验卫星、应用卫星和运载火箭发射试
验基地之一。发射中心拥有火箭和卫星测试厂房、设备处理间、发射操作设施、飞行跟踪
及安全控制设施。太原卫星发射中心具备了多射向、多轨道、远射程和高精度测量的能力
担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务。
（3）西昌卫星发射中心
西昌卫星发射中心始建于 1970 年，它是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的
航天发射基地，担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。西昌卫星发射可
以进行多射向、多轨道卫星的发射。中心拥有两个自成系统的发射工位，可以发射不同类
型的长征运载火箭，既能将大吨位的卫星送入同步转移轨道，也能将小卫星送入太阳同步
轨道。
（4）中国文昌航天发射场
中国文昌航天发射场始建于 2009 年9月14 日，2014 年10 月竣工，2016 年6月25
日投入使用。中国文昌航天发射场位于海南省龙楼镇，纬度约为 19°30”，毗邻大海，不仅
具有良好的海上运输条件，而且火箭航区和残骸落区安全性好。建设中国文昌航天发射场
是为了适应我国航天事业可持续发展战略，满足新一代无毒、无污染运载火箭和新型航天
器发射任务需求。中国文昌航天发射场主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大
吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。
在海南建设发射场，可利用纬度低的优势，提高地球同步轨道卫星运载能力，延长卫
星使用寿命，效费比高。有利于优化我国航天发射场布局，提高我国航天发射综合能力，
促进国际合作和扩大对外航天发射服务，推动当地基础设施建设，带动旅游等区域产业发
展。
3．卫星变轨
(1)卫星变轨：由低轨变高轨，瞬时点火加速，稳定在高轨道上时速度较小、动能较小、机
械能较大；由高轨变低轨，反之．
(2)卫星经过两个轨道的相切点，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度．
(3)无论是圆轨道还是椭圆轨道，外轨道的周期较大．
4.载人飞船的返回
（1）分离撤离
飞船返回地球第一步要做的事情就是航天员从空间站撤离到载人飞船内，关闭双向压
力舱的舱门。在此之前，航天员已经把空间站的整理工作全部完成了，并设置好相关的参
数，就像人们出门前要关灯关门一样，空间站的“灯和门”也要关好。进入载人飞船的航
天员，会第一时间穿上出征时穿过的舱内压力服，并在返回舱内值守。航天员在返回舱内
还要进行一些返回前的准备，比如返回状态的设置、在轨指令的发送等。之后在地面控制
中心的控制下，操作神舟载人飞船与空间站组合体实施分离，并撤离空间站。
返回舱先撤到空间站核心舱径向底下19 米的位置，再退到200 米的位置，转成一个正飞的
姿态，之后大概在轨道上再飞行 5圈左右的时间。
（2）制动离轨

载人飞船与空间站核心舱组合体分离之后，要进行第一次调姿。打个比方，调姿就像

我们开车回家时，要先把车头调到回家的方向一样。方向调整好之后，轨道舱与返回舱会

分离，分离之后，还要进行一次调姿，调整完了以后是一种倒飞的状态。之后，推进舱制

动系统启动，返回舱从原飞行轨道进入返回轨道。这个过程叫制动离轨，返回舱只有进入

预定的返回轨道，与地球大气层形成一个合适的角度，才能返回地球。进入返回轨道之后

飞船会进入惯性滑行阶段，在大气阻力和制动系统的作用下，返回舱的飞行速度和飞行高

度都在逐渐下降。下降到一定程度之后，推进舱与返回舱分离，推进舱段会在大气摩擦下

完全解体，并焚烧在大气层中，而返回舱则继续向地球的方向高速坠落。这个阶段的关键

一点是，飞船飞行方向与地球大气层的角度一定要控制好。

（3）再入大气层

当飞船距离地面大概145 公里的时候，返回舱与推进舱开始分离。分离过程中，返回

舱会出现剧烈震动，并且缓慢地翻滚着，航天员在舱内的感受并不太好。当返回舱距离地

面100 公里的时候，会再入大气层，而此时空气的密度越来越大，返回舱与空气剧烈摩擦，

这让返回舱底部的温度高达上千摄氏度，整个返回舱被火焰包围着。与此同时，返回舱对

大气进行的激波加热和隔热层的烧蚀会产生等离子体，它会吸收和反射电磁波，中断返回

舱和外界的无线电通信，这种效应叫黑障。返回舱会进入完全失联的“黑障区”，这个状

态大约持续四到五分钟时间。

（4）安全着陆

在距离地面 10 公里的位置，返回舱会依次打开引导伞、减速伞和主降落伞。主降落伞

足足有 1200 平方米那么大，但是在返回舱降落时不能一下子全部打开，否则伞会被空气崩

破。设计师们为飞船量身定制了一套三级开伞程序，先打开两个串联的引导伞，再由引导

伞拉出一顶减速伞。减速伞工作一段时间之后与返回舱分离，同时拉出主伞。为了防止减

速伞和主伞张开瞬间承受的压力太大，两种伞均采用了收口技术。该技术可以让1200 平米

的主伞分阶段张开，以保证整个开伞过程中，航天员的身体能够承受得住过载。在距离地

面1米高的时候，返回舱启动反推系统，下降速度降到2米/秒左右，最终使返回舱安全着

陆。

（5）打开舱门

返回舱着陆之后，搜救队伍也会同时抵达，第一个冲向返回舱的当然是开舱手。开舱

绝对是个技术活，不仅要求全面掌握开舱技巧，还要有强大的心理素质。返回舱返回过程

中，与空气产生剧烈摩擦，外壳产生高温，会导致舱内气压和舱外气压不平衡。那么开舱

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