衛(wèi)星通過自身推力器產(chǎn)生的加速度來改變軌道,一般在軌道的近地點或遠地點進行變軌.
有三種基本的機動可以用來改變軌道:(1)在軌道面內(nèi)改變軌道形狀或尺寸大?。?2)通過改
變軌道傾角來改變軌道面;(3)在軌道傾角不變時,通過軌道面繞地軸旋轉(zhuǎn)來改變軌道面.
1)在軌道面內(nèi)改變軌道形狀或尺寸大小
一個原來軌道高度為h的圓軌道衛(wèi)星,如果在軌道上某一點衛(wèi)星速度突然增加ΔV(沒有改
變速度方向),衛(wèi)星不會在原有的相同軌道上更快的運行,而是原來的軌道在相同的軌道面內(nèi)變
成了橢圓軌道(見圖1).
新軌道的近地點(衛(wèi)星最接近地球的一點)位于速度突然增加的那一點處,而這一點的高度仍然保持為h.橢圓軌道的主軸總是通過地心,而新軌道的近地點和遠地點分別位于主軸的兩端,軌道遠地點的高度大于h并且由ΔV的值來決定.
如果在衛(wèi)星運動的反方向上施加推力,圓軌道衛(wèi)星的速度在軌道上某點會減小,那么這個點
就變成了橢圓軌道的遠地點,并且該遠地點的高度為h,近地點的高度將小于h.
更一般的情況是對于橢圓軌道,只改變其速度的大小而不改變其方向就會產(chǎn)生另一個橢圓軌
道,它是同一軌道面內(nèi)不同形狀和方位的橢圓軌道.產(chǎn)生的軌道結(jié)果取決于ΔV值和速度變化所
發(fā)生的位置.然而,在兩種特殊情況下,橢圓軌道能被變?yōu)閳A軌道,軌道高度可能有兩個值.在
遠地點速度增加所需的一定數(shù)值會產(chǎn)生高度等于橢圓軌道遠地點高度的圓軌道.在近地點速度減
少所需的一定數(shù)值會產(chǎn)生高度等于橢圓軌道近地點高度的圓軌道.
如果要從一個圓軌道(距地心R1),到達另一個與之在同一平面內(nèi),且不相切的圓軌道(距地心R2)(假設R2>R1),可通過兩次上面的機動來完成.先在R1軌道上加速,變?yōu)榻攸c為R1,遠地點為R2的橢圓軌道,然后在遠地點加速變?yōu)镽2圓軌道.用來在兩個圓軌道變化之間進行變軌的橢圓軌道與這兩個圓軌道都相切,稱為霍曼變軌軌道.
2)通過改變軌道傾角來改變軌道面
軌道傾角改變Δθ需要衛(wèi)星總的速度矢量旋轉(zhuǎn)Δθ,由矢量加法可以得到所需的ΔV為:
2V sin(Δθ/2)
3)復合變軌
以上兩種方式同時進行,即通過一次變速,同時改變軌道的傾角和形狀.