近地點

近地點（Perigee）指太空飛行器繞地球運行的橢圓軌道上距地心最近的一點。天文學上近地點是指月球繞地球公轉軌道距地球最近的一點。月球的近地點距離363300千米，近地點運動周期8.85年。 地球位於橢圓的兩個焦點位置其中的個。以橢圓兩個焦點為橫軸，可畫一條直線，這條直線與衛星軌道會產生兩個交點，我們將距離地球最近的點稱為近地點，距離地球最遠的即稱為遠地點；通常在近地點時，衛星運行的角速度最快。

基本介紹

• 中文名：近地點
• 外文名：Perigee
• 套用領域：天文學
• 套用器械：太空飛行器

相關定義

近地點的定義

太空飛行器繞地球運行的橢圓軌道上距地心最近的一點。近地點與地球表面的距離稱為近地點高度。為避免太空飛行器過早隕落，軌道近地點高度通常超過180千米。太空飛行器在近地點勢能最小，動能最大。

近地點與遠地點

地球衛星包括月球以及為數眾多的人造衛星。根據天文物理學和數學原理，衛星在繞主星運行時的軌道是一個橢圓。

地球位於橢圓的兩個焦點位置中的一個。以橢圓的兩個焦點為橫軸畫一條直線，其與衛星軌道產生兩個交點，其中距離地球最近的稱為近地點，距離地球最遠的稱為遠地點；通常在近地點時，衛星運行的角速度最快。

近地點幅角

它是近地點與升交點對地心的張角，沿著衛星運動方向從升交點量到近地點。近地點幅角決定橢圓軌道在軌道平面里的方位。

過近地點時刻

它是衛星經過近地點的時刻，以年、月、日、時、分、秒表示，是運動時間的起量點。人造地球衛星的實際運行軌道比克卜勒軌道複雜。在太空飛行器軌道攝動中雖仍以軌道要素為基礎，但是認為軌道要素不再是常數，而是隨著時間變化。圍繞行星運行的行星探測器的軌道要素只須用行星的赤道代替地球赤道，用行星質心代替地心就可類似地定出。而人造行星的軌道要素則只須用黃道面代替地球赤道面，用日心代替地心同樣也可以定出。

動力學分析

同步衛星發射通常先發射到停泊軌道，調整穩定成圓軌道後，再在預定地點啟動火箭助推發動機，使衛星加速。這一過程時間較短，當速度增大到一個預設值，即關閉發動機。衛星將做離心運動，軌道半徑不斷變大。由於引力性質，衛星之後的運動軌道將是一橢圓，稱之為轉移軌道，關閉發動機後的衛星位置將是橢圓軌道的近地點，遠地點在設計的衛星運行的圓形軌道上，關閉發動機時衛星速度的預設值即是滿足遠地點的要求。再經調控穩定後，在遠地點再次開啟發動機，使衛星加速到運行軌道所要求的速度，示意圖如圖。

衛星變軌示意圖

衛星在橢圓軌道的近、遠地點的速度大小，是由停泊軌道和運行軌道來決定的。

能量平衡式

地球衛星入軌後，處於地球的保守場中，在不計阻力損耗情況下，衛星的總能量是守恆的。由此，可以建立一個衛星軌道的能量平衡式。

衛星位置的勢能為，衛星具有的動能為，則衛星的總能量為：

總能量在軌道上的任何一點都是相同的。

衛星的近地點和遠地點的總能量分別為：

其中，GM為地球常數，GM=gR²，r₁為近地點地心距，r₂為遠地點地心距，v₁為近地點速度，v₂為遠地點速度。

由於E_perigee=E_apogee，有：

即：

由克卜勒定律可知，近地點和遠地點速度之比等於其地心距的反比，即，代入上式，有：

整理後，得：

令，有：

上式稱為衛星軌道近地點能量平衡式，它表示在近地點動能等於其勢能的k倍。

若令，則有：

此即為衛星軌道近地點能量平衡式。