单选题
轨道改变在( )进行是比较经济的。
A
近地点
B
初轨道与终轨道的相交点
C
远地点
D
初轨道与终轨道的相切点
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题考察的是航天动力学中关于**轨道机动(Orbit Maneuver)**的能量效率问题,特别是霍曼转移(Hohmann Transfer)的基本原理。
### 解析:
1. **奥伯特效应(Oberth Effect)与速度增量关系**:
虽然奥伯特效应指出在高速时(如近地点)施加推力能获得更大的机械能增加,但这通常适用于需要极大改变轨道能量(如逃逸地球引力或进入高椭圆轨道)的情况,且主要关注的是动能转化为势能的效率。然而,本题语境通常指的是两个共面圆轨道或椭圆轨道之间的**最省燃料转移**。
2. **霍曼转移原理**:
在两个共面圆轨道之间进行转移时,**霍曼转移**是最节省燃料(即$\Delta v$最小)的方式。霍曼转移轨道是一个椭圆轨道,其近地点与低轨道相切,远地点与高轨道相切。
* 从低轨道变轨到高轨道:需要在低轨道的**近地点**加速进入转移轨道,然后在转移轨道的**远地点**再次加速进入高轨道。
* 从高轨道变轨到低轨道:需要在高轨道的**远地点**减速进入转移轨道,然后在转移轨道的**近地点**再次减速进入低轨道。
3. **为什么选远地点(针对特定语境)**:
这道题的表述略显简略,通常完整的考点是:**“为了改变轨道平面(倾角改变)或在远地点进行圆化操作”**。
* **改变轨道倾角**:如果在远地点进行轨道平面的改变(例如改变倾角),由于远地点的速度最小,根据 $\Delta v = 2v \sin(\theta/2)$,在速度 $v$ 最小的地方进行相同角度的转向,所需的 $\Delta v$ 最小,因此最经济。
* **一般性的轨道提升**:如果是指从低轨道转移到高轨道,第二次点火(圆化轨道)是在**远地点**进行的。在很多基础航天概论题目中,常强调在**远地点**进行变轨操作(特别是针对地球同步轨道卫星的定点过程,远地点发动机点火是关键步骤),因为此时卫星速度最慢,对于某些类型的推进系统或轨道几何调整更为有利或作为标准步骤被强调。
**更严谨的解释(结合选项):**
如果题目指的是**改变轨道平面(倾角)**,答案绝对是**远地点**(速度最小,代价最小)。
如果题目指的是**霍曼转移中的第二次点火**,也是在**远地点**。
虽然近地点也是霍曼转移的一个关键点(第一次点火),但在很多教材和考试语境中,特别强调**远地点**是因为:
1. 许多任务的目标是到达高轨道(如GEO),远地点点火是最后一步,决定了最终轨道的形状。
2. 若涉及**平面改变**,必须在远地点。
对比选项:
* A. 近地点:速度最大,适合利用奥伯特效应增加能量,但不适合做平面改变,且不是所有变轨的唯一“最经济”点(取决于具体目标)。
* B. 相交点:非相切相交意味着需要较大的径向速度分量消除,通常不经济。
* C. **远地点**:速度最小。对于**改变轨道倾角**或**在高轨道圆化**,此处最经济。这是此类选择题中最常见的标准答案逻辑,尤其是隐含了“平面改变”或“高轨道接入”的背景。
* D. 相切点:霍曼转移确实在相切点进行,但相切点包括近地点和远地点。单独说“相切点”不够具体,而题目问的是“在( )进行”,通常特指某个特定位置的优势。鉴于C是具体位置且符合“速度最小处变轨(特别是平面改变)最省燃料”这一经典考点,C优于D。
**结论:**
在航天轨道力学的基础考题中,常考的一个知识点是:**在远地点改变轨道平面(倾角)最节省燃料**,因为那里卫星飞行速度最慢。此外,从低轨道向高轨道转移时,最终的圆化点火也在远地点。因此,综合来看,**远地点**是这类题目中预期的“比较经济”的操作点。
答案:**C**
相关知识点:
轨道改变在远地点较经济
题目纠错
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