浅谈万有引力定律在航天学中的应用

李家旭

摘要：万有引力是我们高中学习过程中非常重要的基础内容，其在我们的物理学习中发挥着重要的作用，殊不知其在航天学中同样产生着重要影响。基于此，本文对万有引力定律在航天中的应用进行分析研究，期望可以为相关人士提供借鉴和参考。

关键词：万有引力定律；航天学；作用与意义

曾经有人戏谑称：“我们之所以没有被吸引到外太空，则是因为地球拯救了我们。”这样简单的一句话道破了万有引力的作用。虽然我们看不到，但是引力却无时不在地伴随着我们，成为我们无形的陪伴。正是因为人们对于引力的好奇，才能让数百年前的牛顿因为一个苹果而对引力产生好奇，并进而发现了重要的万有引力定律。万有引力定律的应用范围非常广泛，其不仅适用于“陆地”，也适用于“天空”，万有引力定律在航天学中同样发挥着重要的作用和影响。

一、万有引力定律的作用和意义

万有引力定律可谓是十七世纪最伟大的发现之一，其将地面上的物体运动规律与天体运动关联在一起，无论对物理学来说还是对天文学来说，其所产生的影响都是无可替代的。万有引力定律第一次解释了物体之间的相互作用，在人类自然历史上具有里程碑式的意义。

万有引力定律在天体运动方面所产生的作用更大，对于航天学的发展起到了重要的推动作用。其为天文观测提供了一套行之有效的算法，可以凭借较少的资料对天体的运行轨道进行计算，比如历史上所发现的海王星、哈雷彗星、冥王星等等星体，都与万有引力定律的应用具有千丝万缕的关系。我们非常熟悉的潮汐现象的发现和研究同样与之关系密切。只有认识到万有引力定律的重要性，才能够让其发挥更大的作用，才能够让其价值得到完全展现。

二、万有引力定律在航天学中的应用

1、计算天体质量。运用万有引力定律可以对天体质量进行计算。我们所观察到的天体很多都在进行着近似圆周的运动，其与所围绕的天体之间形成向心力，而这种向心力正是中心天体对其所产生的万有引力予以充当的。

向FF =，因此

在实际应用中，还可以根据相应的情况进行选择应用和分析计算。

由此可以看出，天体密度计算离不开万有引力定律的应用，也只有将万有引力定律应用其中，其所计算的准确性才会更高。

3、人造卫星的发射。自1970年我国发射第一颗人造卫星——东方红一号之后，成为世界上第五个能够自主研发人造卫星的国家。人造卫星最初应用主要是在军事方面，随着时代的发展和变化，其应用的领域越来越多，发挥的作用越来越大，在通讯、侦测、绘图、气象等等方面展现出不同寻常的优越性。

而人造卫星的发射，其轨道的运行计算均离不开万有引力定律的使用。卫星的运行必须受到地球的万有引力作用，通過万有引力的向心力保证卫星不会在外太空中发生飘移，而且这样可以促使卫星围绕地球进行圆周运动。卫星具有三类轨道，一类轨道为“赤道轨道”，一类为“极地轨道”，另一类为“一般轨道”。

（1）对于卫星环绕速度、角速度、周期的计算如下：

（2）卫星的发射速度

发射物在地面附近离开发射装置时候的初始速度呗成为卫星的发射速度，其包括三种宇宙速度。第一宇宙速度为环绕速度，即1 v =7.9km/s第二宇宙速度为脱离速度，即2 v =11.2km/s；第三宇宙速度为逃逸速度功，即3 v =16.7km/s。正是因为三个速度的不同，需要在进行卫星发射的时候进行多级点火推动。

三、结语

通过文章的整体论述，我们可以发现，万有引力定律在航天中的作用极大。从某一个角度来说，没有万有引力定律的应用，相关的航天工作就无从展开，我们当前的航天技术水平也无法达到现有的高度。因此，对于我们高中生来说，更加需要对万有引力定律进行认真学习和深入研究，在此过程中进行不断的创新，力争将所学习的物理知识更好地应用到生活中，应用到未来的工作中，应用到无尽的航天事业中。

参考文献

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