神舟:載人航天的故事

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器送入逆行軌道運載火箭需要朝西方向發射，不僅無法利用地球自轉的部分速度，而且還要付出額外能量克服地球自轉。因此，一般都不利用這類軌道。

傾角不等於零的軌道與赤道平面有兩個交點稱為節點。如果軌道運動的物體經過節點時正從南往北運動，可以稱為軌道平面內的升交點，另一個節點稱為降交點。

第四個要素是升交點赤經，表示x軸與升交點間的逆時針角度，用Ω表示。第五個要素測量的是軌道平面內升交點到近地點的角度，稱為近地點幅角，用符號ω表示。ω值在0o~180o之間說明近地點發生在赤道以北，180o~360o之間說明近地點發生在赤道以南。最後一個要素是在曆元時刻的真近點角，指在指定時間由近地點到物體所在點的角度，用符號υ0表示。

軌道要素中前5個是幾何要素，在理想狀況下是不變的，提供了軌道的大小、形狀和方向，第6個是時間要素，它總是在不停的變化著，它提供了物體在軌道上的具體位置。利用這6個要素我們就可以計算出軌道上的物體在座標系中的位置，當然要真的利用它們來進行軌道計算還需要大量的工作。

軌道動力學：軌道改變

航天器在太空中沿著某一固定的軌道運動，實際任務中航天器往往需要在不同的軌道中運動來滿足任務的需要。比如某一軌道上執行的衛星發生故障不能返回，另一軌道上的宇宙飛船要對它進行修理，要怎麼辦呢？你可能想到了公路上的一輛汽車，要從一個車道進入另一個車道，但情況不像在車內轉動方向盤那麼簡單。太空中運動的物體要受到地球、月球或太陽等星體引力的作用，要直接克服這些引力在太空中進行機動，需要巨大的能量，相應的推進劑載荷就上升，而這往往是不經濟的或不太可能實現的，所以可能的方法是消耗盡可能少的推進劑，利用星體的引力來完成機動。

根據牛頓力學原理，航天器要想實現軌道的改變，必須要有額外的推力，這個推力是由航天器上的推進器提供的，推進器就好像一個小型的火箭，透過改變航天器的飛行方向、速度來創造出一條新的軌道。軌道機動可以採用脈衝式推力，也可採用推力較小的連續或間斷型推力，為了我們討論方便，主要涉及的是脈衝式推力。

由於推進器從點火到關機會有一段時間，這段時間內航天器受到連續的推力，這就使變軌計算複雜化了，為了分析方便常做出這樣的假設，所有的推力都是在瞬時發生的，這樣雖然犧牲了準確性，但簡化了計算，而且因為推力時間在整個軌道週期中所佔的比重非常小，。　最好的txt下載網所以這個假設是可以接受的，稱為脈衝推力假設。

圓形軌道上運動的物體，如果給它施加一個水平推力，這個推力有可能是正向的（增加前進的速度）或是反向的（減少前進的速度）。如果是正向推力，物體的飛行速度增加，增加了其距地面的高度，這就形成了一個新的軌道。軌道的形狀是什麼樣的呢？因為在加力點物體的飛行速度增加，高度開始上升，實質上是產生了一個橢圓軌道。軌道的近地點就在加力點。

推力可以分解到水平和徑向方向，徑向方向在地心和物體質心的連線上，水平方向在軌道平面垂直於徑向。水平速度描述物體沿地面軌跡前進的速度，徑向速度描述高度變化的速度。

在橢圓軌道近地點施加正向水平推力，則會產生一個更大的橢圓軌道。推力越大，軌道的長軸越長，偏心率越大。在橢圓的遠地點施加正向水平推力，使軌道內除加力點的所有點高度都增高，近地點也提升到較高的高度，軌道的形狀變得更圓。如果推力足夠，則軌道可以變為圓形軌道。

如果給物體施加反向水平推力，則縮短了橢圓的長半軸長度。如果在橢圓近地點加反向推力，則軌道變得更圓。在圓形軌道上某一點加反向推力，則產生橢圓軌道，軌道遠地點就在加力點。如果在近地點或遠地點之外的位置進行水平加力，情況要複雜一些，長半軸長度、偏心率以及近地點和遠地點的位置都會發生改變，具體的改變需要透過數學計算得出。

我們知道圓形軌道的任一點，都不存在徑向速度，即高度不發生變化。如果給圓形軌道上運動的物體一個徑向推力，則物體開始向上或向下運動，高度發生變化，於是產生新的橢圓軌道。如果徑向推力將物體推向地球，則物體將先進入近地點，反之，物體先進入遠地點。當然也可以採用徑向推力使橢圓軌道變為圓形軌道，只要推力產生的速度將徑向速度抵消掉，但沒有徑向速度的軌道運動只發生在橢圓軌道的近