Изкуствени спътници - В помощ на учителя по астрономия
1. Могат ли космическите кораби да се движат по праволинейни траектории?
1 Това е възможно в два случая:
1) космическият кораб се движи с работещ двигател;
2) космическият кораб се движи с изключен двигател, но трябва да има безкрайна скорост.
2. С каква скорост трябва да се движи космически кораб по кръгова орбита около Земята?
Когато се използва реактивно задвижване, корабът може да има всякаква скорост. При изключен двигател скоростта на кораба може да бъде само кръгова, изчислена по формулата
, къдетоMе масата на Земята,Rе радиусът на Земята,hе височината на космическия кораб над повърхността на Земята,Gе гравитационната константа.
3. Долната граница на височината на изкуствените спътници на Земята е около 200 км, докато изкуствените спътници на Луната летят на височина само около 15 км. Защо височините на сателитите и сателитите се различават толкова рязко?
Изкуствен спътник на Земята не може да се движи на височини, по-малки от 200 km, тъй като поради атмосферното съпротивление животът му ще бъде кратък (няколко дни или дори няколко часа). Максималната височина на полета на ASL се определя основно от планинския терен, тъй като на Луната няма атмосфера.
4. Изкуственият спътник на Земята се движи по кръгова орбита. Как ще се промени орбитата на сателит, ако скоростта се увеличи с малко? намали?
Орбитата и в двата случая ще стане елипсовидна. В първия случай тази точка от орбитата, където се е увеличила скоростта, ще стане перигеят на нова елиптична орбита, а във втория случай, когато скоростта намалее, нейният апогей.
5. Защо всички изкуствени спътници на Земята, с изключение на стационарните, имат елиптични орбити, а не кръгови?
Предпочитам да изстреля сателит отскоростта е малко по-голяма от кръговата, тъй като животът му е значително по-дълъг от този на сателит, изстрелян с кръгова скорост.
6. Може ли един изкуствен спътник да има такава орбита, че пътят му да минава само през Европа и Африка?
Такъв маршрут ще има ежедневен изкуствен спътник на Земята с наклон на орбитатаi60 o .
7. Как да изпратим тяло на Земята от космически кораб, движещ се в кръгова орбита?
Това може да стане по три начина:
1) хвърлете тялото обратно в орбита, т.е. по този начин намалете скоростта му и го прехвърлете на елиптична орбита, разположена вътре в кръгова;
2) тялото трябва да бъде хвърлено надолу, това също ще го доведе до вътрешна елипсовидна орбита;
3) комбинация от първия и втория метод.
8. След отделянето на спътника от последната степен на ракетата-носител, последната се движи първо зад спътника, а след това го изпреварва? Защо?
Имайки по-голямо напречно сечение, ракетата-носител е по-силно забавена от атмосферата; в резултат на което, намалявайки, започва да се движи с по-голяма ъглова скорост около Земята.
9. Какви са параметрите на орбитите, които се различават един от друг екваториалните, полярните, синхронните, дневните, стационарните изкуствени спътници на Земята?
За полярните спътници оста на въртене на Земята лежи в равнината на орбитата; за екваториалните спътници равнината на орбитата съвпада с равнината на екватора. Синхронните спътници имат орбитален период, кратен на периода на въртене на Земята. За дневните спътници тези два периода съвпадат. Геостационарен спътник е екваториален дневен спътник. Неговата под спътниковата точка не се движи по повърхността на Земята.
10. За изкуствен спътник на Земята хоризонталните координати оставатнепроменен. Какъв извод може да се направи за въртенето на Земята, наклона, ексцентрицитета и голямата полуос на орбитата на спътника?
Постоянността на азимута и височината на спътника означава, че той е геостационарен спътник. Такъв спътник може да съществува само в близост до въртяща се планета. Орбитата на спътника е единствената за тази планета, тя е кръгла, разположена в екваториалната равнина на Земята.
11. Изкуствените спътници на Земята показват ли фазите?
Конфигурациите на изкуствените спътници на Земята и Луната съвпадат. Промяната във фазата влияе върху промяната в яркостта на сателита.
12. Защо повечето изкуствени спътници се виждат в небето във вечерните часове след залез слънце и преди зазоряване, преди изгрев?
По това време сянката от Земята е близо до хоризонта и спътникът не е затъмнен за по-голямата част от видимата траектория.
13. Движението на пилотиран космически кораб в свободен полет се извършва по такъв начин, че неговата надлъжна ос винаги е насочена по радиуса на Земята. Върти ли се космическият кораб? Кое естествено тяло се движи така?
Космическият кораб се върти около собствената си ос с период, равен на периода на въртене на кораба около Земята. Подобна ситуация се случва в системата Земя-Луна.
14. Кое естествено небесно тяло се движи под въздействието на същата сила като изкуствените спътници на Земята?
Луната е под въздействието на силата на привличане към Земята.
15. Кои естествени небесни тела се движат под въздействието на същата сила като автоматичните междупланетни станции?
Всички планети от Слънчевата система са под въздействието на силата на привличане към Слънцето.
16. В сила ли е законът за запазване на механичната енергия за сателит, движещ се по елиптична орбита? Какви трансформации на енергиявъзникват по време на прехода на спътника от апогей към перигей?
Механичната енергия на сателит, движещ се във вакуум, остава постоянна. В апогея потенциалната енергия е най-голяма; при прехода към перигея част от потенциалната енергия се превръща в кинетична.
17. Защо са необходими надуваеми сателити?
Балонните сателити се използват за изследване на земната атмосфера и слънчевата активност. Такива спътници, имащи малка маса и голямо напречно сечение, лесно реагират на промените в плътността на атмосферата.
18. Кой спътник е направен от уран и защо?
През 1975 г. Франция изстрелва изкуствен спътник на Земята, направен от уран-238. Теглото му е 47 кг, радиусът е 25 см. Повърхността е покрита с ъглови рефлектори и осигурява точността на светлинното местоположение от наземни обекти до 2 см. Използването на материал с висока плътност позволява да се сведат до минимум силите на съпротивление на земната атмосфера.
19. Как се зареждат изкуствените спътници?
AES придобиват положителен заряд в резултат на облъчване с космически лъчи, състоящи се главно от протони и - частици.
20. На кои етапи от полета един астронавт тежи най-много? най-малкото тегло?
По време на фазите на излитане и кацане, когато космическият кораб се ускорява, има претоварване; При свободен полет в орбита се наблюдава безтегловност.
21. Защо телата са безтегловни вътре в космически кораб в свободен полет?
Космическият кораб и телата в него падат на Земята с еднакво ускорение, в резултат на което за телата отпада опорната реакция. Това се възприема като загуба на тегло. Това състояние се нарича динамична безтегловност.
22. Астронавтът излезе в открития космос. Ще запази ли държавата си?безтегловност, ако е на повърхността на кораба?
В този случай астронавтът ще има тегло поради привличането към космическия кораб, но стойността му ще бъде незначителна.
23. При какви условия теглото на астронавт в космически кораб е равно на теглото му на повърхността на Земята?
Има две възможности:
1) космическият кораб трябва да се движи напред с ускорение, равно на ускорението на свободното падане на земната повърхност;
2) космическият кораб трябва да се върти с такава ъглова скорост, че при местоположението на астронавта на космическия кораб центростремителното ускорение да е равно на 9,8 m/s 2 .
24. Валидни ли са законите на Паскал и Архимед в космически кораб в свободен полет?
Законът на Паскал е валиден, но законът на Архимед не работи, тъй като и тялото, и течността се оказват безтегловни.
25. Какво се случва с течността в затворен съд на борда на космически кораб?
Предполагаме, че течността заема част от съда. Неомокрящата течност ще приеме формата на сфера. Омокрящата течност ще се разпространи по повърхността на съда.
26. Какви видове пренос на топлина се осъществяват вътре в космическия кораб?
Поради безтегловността естествената конвекция практически няма да се осъществи. Принудителната циркулация на газ се осигурява от вентилатори; топлопроводимостта и излъчването не зависят от безтегловността.