人造卫星是如何实现变轨的

郭敦顒回答：

关于人造卫星变轨的问题需要先了解这方面的一些常识。地球有引力，一般把物体抛向天空，又会落回地面，这是因为物体抛向天空的速度慢。当物体抛向天空的初速度快时，物体就会克服地球的向心力，离开地面而进入宇宙空间。当这个初速度达到7.9千米/秒时,该物体(人造卫星,飞船)就进入近地圆形轨道；当物体的速度在7.9千米/秒——11.2千米/秒时,其运行轨道为椭圆形；当物体的速度大于11.2千米/秒时,物体就脱离了地球引力的束缚成为绕太阳运行的人造卫星，它的轨道相对于地球是双曲线或抛物线形的；到太阳系以外的空间去，发射物体的速度必须超过16.7千米/秒。人们称物体离开地面而飞向宇宙的速度在7.9千米/秒时，称为第一宇宙速度；称物体离开地面而飞向宇宙的速度在11.2千米/秒时，称为第二宇宙速度；称物体离开地面而飞向宇宙的速度在16.7千米/秒时，称为第三宇宙速度。

物体在静止（相对的）时能够运动达到一定的速度，是需要用力消耗一定的能量的。物体的质量越大，用力越大，消耗的能量越大，也才能得到相应越高的速度；反之亦然，力量小是飞不到空中去的。

同样，人造卫星变轨时都是要沿着切线运行方向增加推动力的，（返回时方向相反，是进行制动——类似于刹车）这方面在人造卫星上按有专门的装置。人造卫星变轨之所以能成功，是因为人们掌握运用了自然规律，按符合规律的原则办事的原因，而不是相反。

有人认为变轨的成功说明人能够改变规律，这种观点是非常荒缪的，说明这种人的无知。 

（图形来至百度文库——万有引力与航天）

从低轨到高轨是要克服万有引力做功，所以需要有一个力对物体做正功，而对卫星做功是通过喷气实现的，在低轨上要向高轨运动，所以就要有个外力对它做正功，对它做了正功就会让他的动能增加，速度变大，于是就开始做离心运动；

但是在离心的过程中要克服万有引力做功，所以速度又会变小，由圆轨道只经过一次变轨是不可能变成高轨圆轨道的，只会变成椭圆轨道，要变成高轨，还必须从远地点再次变轨，而在远地点时，运行的速度又是最小的，再变轨又重复以上我说的那个过程。

从能量角度分析

估算：设人造卫星的质量为2吨，原轨道半径为342.8公里，现变轨到349公里。该人造卫星的重力势能增加值为（假设该过程中重力加速度值无变化，且值为10米/秒2）在这个过程中该人造卫星的动能减少值为（万有引力恒量G = 6.67×10^－11牛·米^2/千克^2，地球质量M = 5.98×10^24千克）

由以上估算可以看出——该人造卫星在变轨（由低轨道升至高轨道）的过程中，引力势能增加值远远大于动能减少值。

以上内容参考：百度百科-卫星变轨