仰望星空北斗璀璨

环绕地球的卫星为什么掉不下来？静止轨道卫星是怎么回事？卫星靠什么能源工作？卫星如何发射和接收信号？我国北斗卫星导航系统中的北斗定位仪如何使用？

带着这些疑问，北京市海淀区中关村第二小学（以下简称中关村二小）星云社的队员们，组成项目式探究小组，通过实验深入了解了北斗卫星导航系统中向心力、静止轨道、太阳能、信号发射与接收以及北斗定位仪的相关知识。

静止轨道卫星的秘密

由于静止轨道卫星位于赤道平面，而且與地球同步运转，因此，易慕白选取了3 颗地球静止轨道卫星开展运动关系研究实验。他通过使用圆球、木板、灯泡、微电机等材料设计制作地球静止轨道卫星模型，模拟地球的自转和卫星的同步运转。静止轨道卫星的秘密环绕地球的卫星为什么掉不下来？静止轨道卫星是怎么回事？卫星靠什么能源工作？卫星如何发射和接收信号？我国北斗卫星导航系统中的北斗定位仪如何使用？带着这些疑问，北京市海淀区中关村第二小学（以下简称中关村二小）星云社的队员们，组成项目式探究小组，通过实验深入了解了北斗卫星导航系统中向心力、静止轨道、太阳能、信号发射与接收以及北斗定位仪的相关知识。实验显示，随着地球转动，三束照在地球上的光点位置没有发生任何变化。从地球上看，由于卫星位置固定，更容易接收和发送信号，这也是静止轨道是通信、气象、导航等卫星常用轨道的原因。

卫星“掉不下来”的秘密

林渤凡设计了“云霄飞车”实验，用小钢珠、塑料珠、防撞条和KT 板来探究卫星“掉不下来”的秘密。他通过在不同高度起始点释放小钢珠和在同一高度起始点同时释放小钢珠和塑料珠，对照观察不同高度、不同质量小球通过圆形轨道的情况。实验结果表明：小钢珠随高度增加，动力也不断增加；塑料球因质量较小，无法顺利通过圆形轨道，也进一步说明卫星能够稳定围绕地球作匀速圆周运动，与物体的速度和质量都有关系。

卫星信号的发射和接收

北斗卫星导航系统通过无线电波与地面设备进行通讯，因此，崔岳霖制作了无线电发射器和接收器，用来测试无线电的使用特性。他通过简易装置实验发现：当两者距离在1～5 米内，可收到信号——蜂鸣声响起，红色信号灯亮起；当距离扩大到6 米以上，则无法收到信号。本次设备的有效距离为5 米。除距离外，实验还发现无线电信号传输与材质有关：当装置被封装在金属材质内，无线电信号会被完全阻断，而墙体、玻璃、人体等不会产生影响。

北斗定位仪的使用

徐骏逸同学通过使用北斗定位仪观测北斗卫星，探究了在空旷地带和室内使用北斗定位仪接收到的卫星信号。他在空旷地带使用定位仪收到了14 颗北斗卫星信号，最强的信号为25 号星，卫星信号质量很好。在室内，定位仪则收到了12 颗北斗卫星信号，最强信号为37 号星。通过室内和空旷地相比，发现收星数下降14.3%，平均信号值下降53.3%，说明在室内卫星信号的质量下降非常明显，直接影响定位结果的精确性。

卫星运行中的能源供应

太阳能电池板可以为卫星提供能源，保证采集数据、信息传输、设备控制和科学实验时的能量供应。马本硕的实验研究了太阳能电池板与太阳光角度的关系，他使用太阳高度角测量仪进行了太阳高度角的测定，借助米尺、秒表和乐高积木制作了简易的可调节角度的太阳能电池装置：通过调节太阳能电池板的角度，测出太阳光入射角度与小车速度的关系。他发现在相同实验条件下，太阳光与电池板的角度太阳高度角测量以及太阳能板与水平面的角度测量越接近垂直，小车速度越快，说明电池板发电最多。所以在太空中，要想最大程度利用太阳能，需要时刻调节太阳能电池板的角度，让它们和阳光保持垂直。