淺談萬有引力定律在航天學中的應用

李家旭

摘要：萬有引力是我們高中學習過程中非常重要的基礎內(nèi)容，其在我們的物理學習中發(fā)揮著重要的作用，殊不知其在航天學中同樣產(chǎn)生著重要影響。基于此，本文對萬有引力定律在航天中的應用進行分析研究，期望可以為相關人士提供借鑒和參考。

關鍵詞：萬有引力定律；航天學；作用與意義

曾經(jīng)有人戲謔稱：“我們之所以沒有被吸引到外太空，則是因為地球拯救了我們。”這樣簡單的一句話道破了萬有引力的作用。雖然我們看不到，但是引力卻無時不在地伴隨著我們，成為我們無形的陪伴。正是因為人們對于引力的好奇，才能讓數(shù)百年前的牛頓因為一個蘋果而對引力產(chǎn)生好奇，并進而發(fā)現(xiàn)了重要的萬有引力定律。萬有引力定律的應用范圍非常廣泛，其不僅適用于“陸地”，也適用于“天空”，萬有引力定律在航天學中同樣發(fā)揮著重要的作用和影響。

一、萬有引力定律的作用和意義

萬有引力定律可謂是十七世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，其將地面上的物體運動規(guī)律與天體運動關聯(lián)在一起，無論對物理學來說還是對天文學來說，其所產(chǎn)生的影響都是無可替代的。萬有引力定律第一次解釋了物體之間的相互作用，在人類自然歷史上具有里程碑式的意義。

萬有引力定律在天體運動方面所產(chǎn)生的作用更大，對于航天學的發(fā)展起到了重要的推動作用。其為天文觀測提供了一套行之有效的算法，可以憑借較少的資料對天體的運行軌道進行計算，比如歷史上所發(fā)現(xiàn)的海王星、哈雷彗星、冥王星等等星體，都與萬有引力定律的應用具有千絲萬縷的關系。我們非常熟悉的潮汐現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究同樣與之關系密切。只有認識到萬有引力定律的重要性，才能夠讓其發(fā)揮更大的作用，才能夠讓其價值得到完全展現(xiàn)。

二、萬有引力定律在航天學中的應用

1、計算天體質(zhì)量。運用萬有引力定律可以對天體質(zhì)量進行計算。我們所觀察到的天體很多都在進行著近似圓周的運動，其與所圍繞的天體之間形成向心力，而這種向心力正是中心天體對其所產(chǎn)生的萬有引力予以充當?shù)摹?/p>

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在實際應用中，還可以根據(jù)相應的情況進行選擇應用和分析計算。

由此可以看出，天體密度計算離不開萬有引力定律的應用，也只有將萬有引力定律應用其中，其所計算的準確性才會更高。

3、人造衛(wèi)星的發(fā)射。自1970年我國發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星——東方紅一號之后，成為世界上第五個能夠自主研發(fā)人造衛(wèi)星的國家。人造衛(wèi)星最初應用主要是在軍事方面，隨著時代的發(fā)展和變化，其應用的領域越來越多，發(fā)揮的作用越來越大，在通訊、偵測、繪圖、氣象等等方面展現(xiàn)出不同尋常的優(yōu)越性。

而人造衛(wèi)星的發(fā)射，其軌道的運行計算均離不開萬有引力定律的使用。衛(wèi)星的運行必須受到地球的萬有引力作用，通過萬有引力的向心力保證衛(wèi)星不會在外太空中發(fā)生飄移，而且這樣可以促使衛(wèi)星圍繞地球進行圓周運動。衛(wèi)星具有三類軌道，一類軌道為“赤道軌道”，一類為“極地軌道”，另一類為“一般軌道”。

（1）對于衛(wèi)星環(huán)繞速度、角速度、周期的計算如下：

（2）衛(wèi)星的發(fā)射速度

發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時候的初始速度唄成為衛(wèi)星的發(fā)射速度，其包括三種宇宙速度。第一宇宙速度為環(huán)繞速度，即1 v =7.9km/s第二宇宙速度為脫離速度，即2 v =11.2km/s；第三宇宙速度為逃逸速度功，即3 v =16.7km/s。正是因為三個速度的不同，需要在進行衛(wèi)星發(fā)射的時候進行多級點火推動。

三、結語

通過文章的整體論述，我們可以發(fā)現(xiàn)，萬有引力定律在航天中的作用極大。從某一個角度來說，沒有萬有引力定律的應用，相關的航天工作就無從展開，我們當前的航天技術水平也無法達到現(xiàn)有的高度。因此，對于我們高中生來說，更加需要對萬有引力定律進行認真學習和深入研究，在此過程中進行不斷的創(chuàng)新，力爭將所學習的物理知識更好地應用到生活中，應用到未來的工作中，應用到無盡的航天事業(yè)中。

參考文獻

[1] 任曉敏. 全宇觀萬有作用力假說[J]. 北京郵電大學學報，2015，04：1-5.

[2] 谷振豐，王兆魁，張育林. 基于衛(wèi)星自旋的純引力軌道萬有引力干擾抑制[J]. 中國空間科學技術，2013，04：40-46.

[3] 朱彤. 萬有引力理論的輝煌成就及其存在的局限[J]. 遼寧師專學報（自然科學版），2010，03：16-18+34.

[4] 彭程. 萬有引力與重力的關系[J]. 教育教學論壇，2015，50：190-191.