嫦娥二号卫星在太空中变轨,应用了物理中的什么原理

题目

嫦娥二号卫星在太空中变轨,应用了物理中的什么原理

答案

飞船的发动机向后喷气将会获得向前的加速度,飞船的姿态将发生变化.那么从物理学角度如何来分析这个变轨过程?
按照人造卫星运行的规律,其在轨的运行速度V大小由下列公式决定：
其中G为万有引力恒量,M为地球的质量,r为人造卫星的轨道半径（地球半径R + 人造卫星距地面高度h）.
从以上公式可以看出,在轨的人造卫星其速度完全由轨道半径大小决定：与其的平方根成反比——轨道半径越小的,其速度越大（贴地球表面飞行,其速度最大,即为第一宇宙速度7.9千米/秒）;轨道半径越大的,其速度越小.
在变轨过程中,人造卫星由低轨道调整到高轨道,其轨道半径增加,那么运行速度将比原来的小.根据上面的公式,我们可以计算出随着人造卫星轨道半径增加,其运行速度（变化）的数据：
从以上表格的数据可以看到,随着人造卫星轨道半径的增加（距地面高度的增加）,其运行速度越来越小.高度每增加50千米,速度约会减小28米/秒（不是线性减小）.这次国际空间站运行轨道提升了6.2公里,其运行速度只减小了3米/秒.
有人可能对此会提出疑问——明明是飞船发动机喷气加速,那么在变轨过程中,飞船的速度应该是逐渐增加的.
我们从两个方面来作分析：
从动力学角度分析——当飞船发动机喷气加速,飞船的速度增加,作圆周运动所需的向心力增加,但是圆周运动所提供的向心力（即万有引力）不变,飞船将会作离心运动,其运行轨道将提升,速度将会减小.