近地衛星可以是同步衛星嗎?為什麼?


那就要看對“同步衛星”這個詞怎麼理解了?

地球同步衛星是指在地球同步軌道上自西向東運行的人造衛星。它的軌道週期與地球的自轉週期相同,為1個恆星日,即23小時56分4秒;距離地面大約35,786 km,距離地心大約 42,164km。地球同步衛星常用於通信、氣象、導航以及軍事情報蒐集等。

近地衛星可以是太陽同步軌道衛星

太陽同步衛星是在太陽同步軌道上運行的衛星。運行軌道為太陽同步軌道的人造地球衛星,這類衛星每天在相同的地方時經過世界各地,每天在大致相同的太陽對地光照條件下觀測地面。可用作低軌道氣象衛星、照相偵察衛星和地球資源衛星等。


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1.近地軌道衛星:通常把運行高度在500千米以下軌道的衛星稱為低軌道衛星,500~2000千米高的軌道衛星稱為中軌道衛星。中、低軌道衛星合稱為近地軌道衛星。

2.同步衛星:指運行週期與行星自轉週期相同或軌道平面旋轉角速度與行星的公轉角速度大致相等的衛星。同步衛星一般分為地球同步衛星和太陽同步衛星。衛星公轉週期與地球自轉週期相同的稱地球同步衛星;衛星軌道平面的轉動角速度與地球繞太陽公轉的角速度幾乎相等的,稱太陽同步衛星

結論:太陽同步衛星就是通過地球南北極的衛星軌道平面,每天向東移動0.9856度,這個角度正好是地球繞太陽公轉每天東移的角度。軌道高度在600~1500千米之間,運行於此軌道的衛星。所以近地軌道衛星可以是太陽同步衛星。


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不可以。

可以用萬有引力定律求解地球同步軌道高度一定恆為35786km。或許題主尚未掌握萬有引力定律、圓周運動、慣性參考系等運動學原理,以下就只做定性分析:

  1. 衛星的在太空中受地球的萬有引力影響,但之所以維持失重狀態是因為其所受的萬有引力完全充當了向心力。就如同甩鏈球時,鏈球有向外飛的驅使,而手中的鐵鏈上的拉力充當了向心力,保持鏈球既不會飛出也不會砸到自己。這裡萬有引力就好比手中的鐵鏈,牽著鐵球(衛星)環繞運動。
  2. 由於萬有引力離地面越近就越大,意味著軌道越低其所需的向心力就必須越大,因為(1)中結論告訴我們向心力應當完全跟萬有引力一致。那麼如何提高向心力呢?只能增大速度。所以軌道越低,速度越快,週期越短。
  3. 由(1)(2)推知,軌道高度相同,運行週期必然一致。而軌道高度不同,運行週期必然不一致。軌道高度越低,運行週期越短。近地軌道高度遠低於同步軌道,所以可知,所有近地軌道的衛星運行週期必然大於同步衛星週期,即大於一天的時間,那麼他就不可能跟地球同步。
  4. 是否有辦法通過消耗額外的燃料來在近地軌道維持較低的速度呢?答案是不可行,原因是消耗燃料要麼使衛星加速,但這樣會使得衛星離心運動,脫離近地軌道;要麼使衛星減速,衛星就會向心運動,墜入地球;要麼消耗燃料抵消萬有引力從(例如飛機和火箭),但是這樣會使得衛星不再處於失重狀態,這便不是一顆衛星
    了,沒有任何意義發射這樣的一個消耗大量燃料、成本過於昂貴的飛行器來充當衛星的作用。


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