Home/ 太空科普 / 科普文章 / 六顆衛星乾坤大挪移

太空科普 六顆衛星乾坤大挪移

作者:黃楓台
國家太空中心
2016-05-01

衛星軌道基礎

天文學家刻卜勒(Kepler)透過行星繞行太陽的觀察資料,歸納出刻卜勒行星運動三大定律:第一定律是行星以橢圓軌道繞太陽運動,太陽位於橢圓的一個焦點上;第二定律是行星與太陽的連線在相同的時間掃過相同的面積;第三定律是行星運行軌道平均半長軸的立方與軌道周期的平方成正比。

霍曼轉換

衛星由原先的軌道要運行到另一個軌道,必須轉換軌道,霍曼轉換(Hohmanntransfer)是衛星在兩個相同軌道面且軌道半徑比例相差不大的圓形軌道間,最省燃料的軌道轉換方式。霍曼轉換包含兩次脈衝推進,雖然衛星不會瞬間完成推進工作,但若是推進所需時間遠小於軌道周期,仍可把它看成是脈衝推進。


衛星從半徑較小的圓形軌道轉換到半徑較大的圓形軌道的示意圖

福衛七號星系部署

第1梯次(*福衛七號1次完成6枚衛星發射)發射的福衛七號任務軌道是520 (*550公里)公里高的圓形軌道。火箭把6顆衛星發射到高於任務軌道的圓形暫駐軌道後,衛星操控中心首先利用霍曼轉換方式把第1顆衛星送到任務軌道。這時第1 顆衛星與剩餘的5顆衛星分別在不同軌道高度但相同軌道面上運行,由於兩個軌道面升交點赤經進動速率不同,第1顆衛星與剩餘5 顆衛星的軌道面逐漸分離。當第1顆衛星與其他5顆衛星的軌道面相隔60度後,衛星操控中心再利用霍曼轉換方式把2顆衛星送入任務軌道。這時第1 顆衛星與原先在暫駐軌道上的5顆衛星的軌道面相差60度,第2顆衛星與在暫駐軌道上的4 顆衛星分別在不同軌道高度但相同軌道面上飛行。由於兩個軌道面升交點赤經進動速率不同,第2顆衛星與停留在暫駐軌道上4顆衛星的軌道面逐漸分離。當第2 顆衛星與其他4顆衛星軌道面相隔60度時,第1顆進入任務軌道的衛星與在暫駐軌道的4顆衛星的軌道面間隔120度,這時再把第3 顆衛星送入任務軌道。後續衛星依這方式逐一送入任務軌道,當第6顆衛星送入任務軌道時就完成了星系的部署。

全文詳見
/userfiles/files/16-10505-05.pdf