题目

飞行器与飞船对接时在同一轨道吗?如果是,那么它们的速度相同吗?

提问时间：2020-11-08

答案

我知道你在纠结实际上卫星对接时是有相对速度的,却又是在同一轨道上,这与老师教的不同.
但何必被老师教的所限,想一想,如果开动卫星发动机冲向另一卫星难道真的会如老师所说速度变慢反而对不上了?
下面分析：
老师说：卫星轨道越高,线速度、角速度越小,势能、机械能增加,称为“卫星怪相”.卫星对接要先降低轨道,再升高轨道.
但这是有苛刻条件的：1.卫星必须是在圆轨道上对接2.卫星看成质点3.卫星对接不能有任何动力
实际上这是不可能的.
你看天宫神舟对接,卫星在不断变轨,也就是说卫星发动机开着,有动力,理论上它可以到任何地方,以任何速度.卫星不是质点,对接有误差范围,不是像数学计算中即使轨道半径差1毫米都不是同一轨道,理论上不能对接.
上面针对2.3两条件作出论述,但重要的是1条件的不满足.
假设两卫星在同一圆轨道上（实际上在圆轨道上的卫星几乎没有）,A想和B对接,差得很远,A要先降轨,再升轨,老师说得没问题.但在AB相差仅几十米时（A在B后）,A会打开发动机加速,A会升高轨道并减速吗?在短时间内,它会一直保持此速度直到和B碰上.A原来在圆轨道上,加速后,轨道会变为椭圆!而且A此时正处在椭圆轨道的近地点,椭圆轨道和圆轨道在近地点相切!B仍在圆轨道.由于对接时间很短,可以认为AB一直在近地点没有变.这样AB在两个轨道的相切处对接,而A的速度理直气壮得比B大.说白了,AB两卫星是在不同的两轨道相交（或相切）的地方对接,二者速度可以不同.