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容，其在我們的物理學習中發揮著重要的作用，殊不知其在航天學中同樣產生著重要影響。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，才能讓數百年前的牛頓因為一個蘋果而對引力產生好奇，并進而發現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現之一，其將地面上的物體運動規律與天體運動關聯在一起，無論對物理學來說還是對天文學來說，其所產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生的作用更大，對于航天學的發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，比如歷史上所發現的海王星、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象的發現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，才能夠讓其發揮更大的作用，才能夠讓其價值得到完全展現。

二、萬有引力定律在航天學中的應用

1、計算天體質量。運用萬有引力定律可以對天體質量進行計算。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生的萬有引力予以充當的。

向FF =，因此

在實際應用中，還可以根據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、人造衛星的發射。自1970年我國發射第一顆人造衛星——東方紅一號之后，成為世界上第五個能夠自主研發人造衛星的國家。人造衛星最初應用主要是在軍事方面，隨著時代的發展和變化，其應用的領域越來越多，發揮的作用越來越大，在通訊、偵測、繪圖、氣象等等方面展現出不同尋常的優越性。

而人造衛星的發射，其軌道的運行計算均離不開萬有引力定律的使用。衛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星不會在外太空中發生飄移，而且這樣可以促使衛星圍繞地球進行圓周運動。衛星具有三類軌道，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）對于衛星環繞速度、角速度、周期的計算如下：

（2）衛星的發射速度

發射物在地面附近離開發射裝置時候的初始速度唄成為衛星的發射速度，其包括三種宇宙速度。第一宇宙速度為環繞速度，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，需要在進行衛星發射的時候進行多級點火推動。

三、結語

通過文章的整體論述，我們可以發現，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中。

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