卫星变轨（高轨到低轨）

实验目的

理解卫星由高轨变到低轨的过程，会比较各轨道和各位置的速度、周期及机械能。

实验原理

在高圆轨道上点火减速，速度减小，所需向心力小于万有引力，卫星做向心运动，进入椭圆轨道；在近地点再次减速，进入低圆轨道。减速时发动机做负功，机械能减小。周期按开普勒第三定律判断：轨道半长轴越小，周期越短。同一点的加速度 a=GM/r² 相同。

实验器材

• 中心天体（地球）
• 高圆轨道
• 椭圆转移轨道
• 低圆轨道
• 卫星
• 减速点火位置

实验步骤

1. 观察卫星在高圆轨道上的匀速圆周运动。
2. 在指定位置减速，观察卫星进入椭圆转移轨道。
3. 观察卫星靠近中心天体过程中速度的变化。
4. 在近地点再次减速，观察卫星进入低圆轨道。
5. 比较三条轨道及变轨点处的速度、周期和机械能。

实验现象与结论

卫星在变轨点减速后轨道降低。下降过程引力做正功，速度增大，所以低圆轨道速度大于高圆轨道速度。周期：高圆轨道最长，低圆轨道最短。每次减速机械能减小，低轨机械能最小。

注意事项

• 减速点火时发动机喷气方向与运动方向相同。
• 比较速度时要区分变轨点和圆轨道上的速度。

常见问题

卫星减速后为什么反而在低轨运行更快？

减速处速度减小，但下降过程引力做正功，速度增大。低圆轨道的速度大于高圆轨道。

卫星降轨时机械能怎么变化？

每次减速发动机做负功，机械能减小，所以低轨道上的机械能小于高轨道。