人造卫星靠什么提供动力？

【原创】对于人造卫星靠什么提供动力呢之话题，我个人的观点认为，人造卫星都是在近地轨道上进行圆周循环运动的情况，是依靠自转地球的磁场提供动力而形成为一种惯性圆周循环运动现象。为什么会这样说呢？因为：

人造卫星是依靠火箭推动器才能进入到近地轨道上的情况，当人造卫星被火箭预期送到适中的近地轨道之后，人造卫星与火箭就会彻底分离，人造卫星本身没有动力源，我国在几十年前曾发射过一颗“东方红一号人造卫星”，至今还在近地轨道上进行圆周循环运动，其动力来源于地球的磁场。

地球拥有一个不可视见的巨大的磁场存在，地球磁场的覆盖面包括了月球公转运动的内空间范围，有磁场的存在，就必有区间性磁力线圈物理现象的存在，地球的自转运动，会连带性地牵引着其巨大的磁场和磁力线圈进行圆周循环运动，而存在于地球磁场区间性的磁力线圈，就会形成近地轨道现象，当人造卫星被输送到适中的近地轨道上之后，会能围绕着近地轨道圆周循环运动的速度产生了应力作用，并使人造卫星能沿着近地轨道进行圆周循环运动的惯性现象。

不知这样的回答读者看后是否清楚？！如觉得我说的对或有道理，希给个点赞并点击关注我，可阅读到我相关科学领域前沿上二千道的原创答题，定能阅览到你感兴趣的前沿科学知识。欢迎大家一起来讨论或发表意见。宇明于东莞市。（注：原创作品，抄袭可耻。欢迎转发。）

人造卫星靠什么提供动力？

当我们抬头仰望天空，苍穹中若隐若现的无数颗人造卫星，见证了人类科技的发展和社会变革，它们是人类智慧的结晶和见证。通过了几代人的努力，在太空中有成千上万颗人造卫星，它们在天体引力的安排下，有规律的在太空中飞行。

人造卫星可分为三类：科学卫星、技术实验卫星和应用卫星。它们肩负着空间探测、宇宙探索、天文观测、气象观测等任务，为我们更加深入的了解地球，了解宇宙提供了大量资料。

而如此多的人造卫星，要想按照人类的指令完成任务，仅仅依靠引力是万万不能的，还需要它们自己的能力——推力，这样才能在太空中飞得更快更久远。

三百多年前，四十多岁的牛顿坐在一棵苹果树下，突然之间，“人类历史上三大苹果”中的其中一棵苹果砸中了他的脑袋，他为此并不是很生气，一个伟大科学家所拥有的理智和严密的罗辑思维“鞭策”他去思考一个问题：为什么苹果会往下落而不是往上落？

经过长期的思考及论证，牛顿发现了万有引力定律，并在1687年出版的《自然哲学的科学原理》一书中首先将这个“掌控”着宇宙运行秘密的伟大定理提出来。

牛顿在思考万有引力定律时曾想过一个问题：

从高山上以不同的速度抛出物体，速度一次次一次大，落地点也就一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就不会落到地面上。

很显然，没有一个人有如此大的神力做到抛出一个物体而不落到地面上，但在人类的智慧与科学发展的共同推动下，人类（苏联人）终于在1957年10月4日将一个物体——人造卫星发射升空并且没有落到地面上。

这个人造卫星和所有卫星别无两样，都是用大推力火箭发动机发射到太空中的，而火箭属于航天推进系统。

航天器推进系统是利用自身携带的工质，依靠反作用原理为航天器提供推力或力矩的整套装置，它能够在大气层外真空中条件下工作，使航天器达到所需要的速度和飞行姿态。

相对于现在发射的人造卫星，人类第一颗人造卫星在发射升空后由于没有推进系统，无法对其进行变轨、加速等一系列运行控制。由于其所在高度仍然存在少量空气，有一定空气阻力，飞行速度回逐渐变慢，并最终坠入大气层。

人类发射人造卫星肯定不能白白的看它们最终都坠入大气层，因此需要对其进行变轨加速控制；而且它们肩负着重任，需要完成一系列科学探测任务，有的甚至需要飞向遥远的宇宙深处，因此它们都需要携带航天推进系统（小推力火箭发动机）。

常用的小推力火箭发动机有：化学火箭发动机、太阳能火箭发动机、核火箭发动机等。它们向后方喷出高速气体，产生推力，为人造卫星提供动力，以支持它们飞得更快、更远、更久。

每个物体都具有动量，简单来说动量P＝质量m×速度v

动量守恒定律与能量守恒定律和角动量守恒定律被称为线代物理学中三大基本守恒定律。

而且动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一，不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体，从宇宙天体到微观粒子，都遵循着动量守恒定律。

由动量守恒定律可知：对于一个不受外力作用或者合外力等于零的系统，其系统总动量不变，系统的内力仅能改变系统内物体的动量，系统总动量并不改变。

举一个比较简单的动量守恒模型——人船模型

一艘质量为M的船静止不动的漂浮在水面之上，一个质量为m的人站在船上，从船头走到船尾，如果不计水的阻力，则整个过程人和船相对于水面的运动情况是怎样的？

分析：在“人船模型”中，人和船组成一个系统，所受合外力为零，系统总动量保持不变，但人和船相互独立，能各自运动；人和船原本相对于水面的速度都为零，系统总动量也为零，现在，人在船上走，人相对水面的速度不为零，因为系统总动量为零，所以船会向人走动方向相反的方向运动。

解：设人走动的速度为v，船运动的速度为u，则由动量守恒定律，得

人在船上走动时的任意时刻，人和船的速度都满足上述关系，所以根据m、M、v可以计算得出船的速度u

再举个例子：冬天到了有些地方地面已经结冰，这时，小明和小美两人面对面蹲在地上，这时，小明用手稍微向前推了一下小美，请问小明会怎样 ？静止不动还是向后运动 ？

没错，是向后运动。

因为在这个例子中，可以小明和小美看做是一个系统，系统动量守恒，且开始时为0。

现在，我相信大家已经对动量守恒定律有了简单的了解，那么我们回到人造卫星的发射及运动上。

▼下面是火箭发射过程的动量守恒图解

由此可见，火箭的发射过程依靠的也是动量守恒定律，并不如有些人认为的“火箭发动机喷出高速气流作用于空气，产生作用力和反作用力，使火箭升空”。

相反，空气的存在不仅不会帮助到火箭发射，还会产生空气阻力，极大的阻碍火箭的发射和加速，耗费燃料。

在空气阻力这一点上，人造卫星有着先天优势，因为在太空中，空气稀薄，甚至在外太空为超真空环境，几乎不存在空气阻力，这十分有利于人造卫星的变轨、加速等。

人造卫星在太空中进行一系列姿态改变、变轨、加速等利用的原理和发射过程一样，都遵循着动量守恒定律，甚至可以这么说，人造卫星的动力“来源于”动量守恒定律。

无论是化学火箭发动机、太阳能火箭发动机，还是核火箭发动机、等离子火箭发动机，都需要携带工作介质，比如说氢、氦、锂等，它们最终都会以气体或等离子体的形式被高速喷出，提供推力。

我们知道，要想使气体喷出，需要能量，而且所需能量大小与气体喷出速度有关，速度越大，所需能量越大。

就拿我们人来举例子：我们的生活离不开呼吸，而我们的呼气和吸气是需要能量的，这些能量由人体提供。

在正常情况下，呼吸并不会是我们感觉到累，因为气体吸入和呼出的速度较小，需要的能量也就小，但如果我们快速的呼吸，比如吹一个气球，不一会儿就会感觉到疲惫，因为在这个过程中，耗费的能量多。

对于火箭发动机来说，根据发动机种类不同，能量来源也就不同。

对于化学火箭发动机，比如说我们时常见到的长征系列、SpaceX系列火箭发动机，其工作介质（气体）和能量均来源于化学燃料的燃烧。

▲一种电火箭发动机，工作介质为铯

对于电火箭发动机而言，其能量和工作介质是分开的。电火箭发动机的能量有很多种，包括太阳能、核能，这些能量经由电能转换装置（发电机）转换成电能，然后用电能加热、加速工作介质产生高速气流喷出从而产生推力。

核热火箭是利用核裂变的热能将工质加热到很高的温度，然后通过收缩扩张喷管加速到超音流而产生推力的火箭发动机系统。其工作原理与液体火箭发动机相似，所不同的是核热火箭用核反应堆取代了液体火箭中的化学燃烧。

下图为核热火箭的原理示意图

总的来说，无论哪种火箭发动机，它们利用的原理都是相同的，不同的只是能量来源不同，都需要携带一定量的气体，才能产生推力。

被世界公认为“宇航之父”的俄国科学家齐奥尔科夫斯基曾提出过一个公式，这个公式被后人称为齐奥尔科夫斯基公式：

齐奥尔科夫斯基公式由动量守恒定律出发，经过积分运算得出，简明扼要的表示了航天器速度的增量与气体喷出速度之间的关系。

由于人造卫星本身的限制，无法携带大量液态或固态的工作介质，它们的火箭发动机单位时间内喷出的气体质量较小，因此产生的推力也相对较小，无法与大推力火箭发动机相媲美。

人造卫星靠什么提供动力？

第一颗人造卫星是在1957年10月4号，由苏联所发射的。美国的第一颗卫星是1958年1月31号发射升空，重量约为13公斤。当然，人类把这些人造卫星发射到太空肯定需要这些人造卫星执行某项任务，或者完成某项动作

。那完成这些任务和这些动作就需要外部的能源给他提供动力。一般情况下，人造卫星的动力来源，也就是说它的能量来源是太阳能电池板。太阳能电池顾名思义就是吸收太阳光的能量，转化为驱动人造卫星正常运转的动力。如果人造卫星远离太阳，太阳的辐射无法在太阳能电池板上感应出电流，那么人造卫星也无法取得能源和动力。这时候就会用上核动力，利用核反应所产生的热量来给人造卫星提供动能。

其实人造卫星还有另外一种能源，那就是引力。现在所发射的远航卫星探测卫星利用的就是引力协航。现在的远航探测卫星都是先飞往太阳方向，利用金星的公转与太阳的自转做一次抛射然后环绕太阳，再回地球，再利用地球的公转抛射。这样可以获取免费的动力和加速度，而且一次比一次更快。例如木星计划中的伽利略卫星往返太阳和地球两次，然后飞往木星。如果想要去到比木星更远的地方，那就需要利用木星再做一次协抛这样的话，速度会更快，而且会航行得更远。如果不利用这种引力协抛原理的话，人造卫星想要去更远的外太空探索，自身需要携带大量的燃料，而且速度也将会非常缓慢。在的人造卫星都是综合使用几种动力。尤其对于远航探测卫星来说，引力协抛助力是一种免费的，而且有效的动力来源。

人造卫星靠什么提供动力？

东方红一号已经告诉我们，人造卫星不需要动力。

这样说可能无视了火箭的功劳，确实，在卫星发射时，火箭为卫星提供了动力，只要火箭提供的动力，能使卫星获得足够大的速度，卫星就能自行飞行。

发射卫星很复杂，道理很简单，卫星有惯性，与火箭分离后，保持原来的运动状态，继续向前运动，这样，卫星有远离地心的趋势。但卫星想离地球而去也非易事，因为地球对卫星有引力，地球的引力会将卫星拉向地心方向。两个因素，一个远离一个靠近，如果在二者之间找到一个平衡点（这是卫星发射者要做的工作），总的效果是卫星既不远离地心也不靠近地心，矢志不渝的绕着地球转动。

人造卫星靠什么提供动力？

人造卫星发射出去基本就靠惯性运行，由于轨道为椭圆形，不断地进行着重力势能和卫星动能的转换，得以维持超过地球第一宇宙速度的飞行速度，可以长时间绕地运行。

卫星能够绕地球运行利用的是牛顿定律，当卫星在大气层的一定高度（一般超过100多公里，大气阻力就相当小了，卫星可以在空中长时间运行），只要卫星的速度足够（至少达到第一宇宙速度），就能避免被地球引力束缚在地面上而靠着惯性在空中长时间运行，卫星初速度的获得是靠火箭，发射完成卫星入轨后，其轨道一般都是椭圆形，椭圆形的轨道距地球引力中心有近又远，近地点时卫星运行速度很快，而远地点时高度增加了运行速率降低了，相当于卫星的动能和地球重力势能之间的转换。不过这种过程不再需要提供额外的动力，而是靠着惯性进行，多数卫星的高度都超过200公里，大气阻力就小的基本不受影响了，极其稀薄的大气对卫星的运行影响是极其缓慢的，需要很长时间才能让卫星的速度衰减到第一宇宙速度之下，若发生了那样的情况，卫星就会坠落地球。

在卫星中也有一些比较特殊的，比如地球同步卫星，其轨道接近圆形，围绕地球公转的周期和地球自转周期相当，所以相对于地面同步卫星的位置基本上是不变的，主要是靠火箭获得的初速度，加上轨道很高，距地面3.5万公里，大气阻力可以忽略不计，火箭提供的初始动能可以相当长时间地保存；还有一类特殊用途的卫星，携带有一些燃料，在轨道上可以人为操控变轨，以进行一些特殊的任务，点火后速度提升其距离轨道高度会上升，轨道的偏心率等数据也会改变，降低速度则倾向于向地面坠落，同样地轨道的各参数也会变化。我国1971年发射的东方红一号卫星，近地点距离地面400公里左右，远地点距离地面2000多公里，虽然在发射21天后就失去了联系，但是现在依然在太空运行，轨道略有降低，近地点已经突破了400公里，最终可能在数百年内坠落地面。

目前的卫星更多的还是以惯性运动为主，设计使用寿命一般远远小于其能在太空中运行的时间，所以现在太空垃圾在不断增多，随着科技的发展，人类有能力送携带燃料更多的卫星进入太空，甚至可能有太空维修站、“加油站”。其实现在的国际空间站每年都需要送燃料上去调控轨道，要不然早就坠毁了主要是面积大质量分布又不均匀，受地球引力影响高度不断降低。

人造卫星靠什么提供动力？

人造卫星的初始动力来自发射时的火箭发动机。当卫星被加速到每秒7.9公里并进入环地球轨道后，就开始作无动力飞行，此后的卫星基本上就是一个自由落体。

可能有人会提出疑问，卫星分明是在天上飞怎么就成了自由落体呢？对此可以做一个小实验来帮助我们理解这个问题。

当我们用力向前方投出一小块石头，它会在空中划出一道弧线然后落到地面。如果我们投石的力量足够大，让石头划出的弧线与地球表面的弧度相吻合，这块石头就会一直往下掉却又到不了地面，而变成一颗环绕地球飞行的小卫星。

之所以会出现这种情况是因向心力和惯性同时作用于卫星的结果。卫星进入太空后，本应在惯性驱使下沿圆形切线方向径直飞往宇宙空间。但在强大的地球引力作用下，不断改变方向而变成了绕地飞行。

这个迫使卫星改变方向的就是地球的引力，也就是向心力。要实现绕地飞行，卫星速度不能过快也不能太慢。过快时，飞离地球的惯性大于向心力，卫星就会逐步远离地球；过慢地球引力占上峰，卫星则会坠落地球。这个恰到好处的速度就是上面提到的每秒7.9公里，也被称为第一宇宙速度。另外还有每秒11.2公里，可以环绕太阳的第二宇宙速度，以及飞出太阳系的每秒16.7公里第三宇宙速度等。

实际上我国在1970年发射的东方红一号卫星在环绕地球轨道上已经无动力飞行了半个世纪，而且还会继续飞行下去。若要靠自身动力飞行50年是不可能的。以上是我的回答。

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