卫星变轨的原理是什么？

卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨。卫星轨道是椭圆的，节省发射火箭燃料的方法，可以先发射到大椭圆轨道，卫星处于远地点的时候，卫星上面的姿态调整火箭点火，这样卫星的轨道变成需要的高度。变轨可以多次，这就需要精确计算卫星变轨的时间，由地面指令控制。

受地球引力影响，人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）运行轨道会以每天 100米左右的速度下降。这样将会影响人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）的正常工作。在轨道运行的过程中，常常需要变轨。变轨除了能规避“太空垃圾”对其的伤害外，主要是为了保证其运行的寿命。

扩展资料：

变轨，改变原有轨迹的统称。一般指航天器在太空中利用喷射燃料或者其它喷射物，使航天器从一个固定或本身的轨道进入另一个轨道的过程叫变轨。变轨，还指列车从某个轨道，变向另一条轨道。是通过手动或电脑控制两条轨道之间的折岔来进行的。

手动控制，在每个变轨点旁都会有一个控制平台，通过扳下扳手，调整折岔即可。电脑控制，在每个控制站中，基本都会有专门控制折岔转向的电子控制平台，只要输入指令，电波就会传到变轨点旁的控制平台内，使其变轨。

影响因素：

转移轨道的确定需要考虑运载火箭能力、卫星测控时间要求、发射场地理位置和发射方向的限制等因素。

一般来说，转移轨道的设计结果，较多地取决于运载能力的大小及发射场纬度。近地点高度主要依赖于运载火箭的能力及测控要求，近地点高度的选取不宜过低，以免大气阻力对卫星轨道和姿态影响过大．一般不低于200 km。

轨道倾角的大小与发射场纬度有关系。对于不进行轨道面改变的运载火箭．转移轨道的最小倾角即为发射场纬度．但对于可进行轨道面改变的运载火箭，可利用火箭的余量尽可能压低倾角。远地点高度应至少达到地球同步高度，若运载火箭的能力有余量．可进一步抬高远地点高度，以节省卫星变轨对推进剂的消耗，但是高度也不能无限制地增加，需综合考虑星上测量仪器及测控链路的限制。

参考资料：百度百科-卫星变轨

卫星变轨的原理：

绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。轨道半径r确定后，与之对应的卫星线速度、周期、向心加速度也都是确定的。如果卫星的质量也确定，一旦卫星发生变轨，即轨道半径r发生变化，上述物理量都将随之变化。同理，只要上述物理量之一发生变化，另外几个也必将随之变化。

参考资料：

http://wenku.baidu.com/view/ecc62942b7360b4c2e3f6494.html

http://wenku.baidu.com/view/3ca57969f18583d04864590f.html

飞船（卫星）绕地球在椭圆轨道上运行时，由开普勒第一定律可知，地球位于卫星椭圆轨道的一个焦点上，如下图所示。

飞船在轨道上的两个特殊位置A为近地点，B为远地点，所受万有引力的方向与飞船线速度的方向垂直；飞船在椭圆轨道上的其它各个位置（如C位置）所受的万有引力方向不与线速度方向垂直。无论在哪个位置，所受到的万有引力都不等于卫星在该点所需要的向心力，故飞船在椭圆轨道上运行时线速度的大小和方向均不断发生变化。

在近地点A处，由开普勒第二定律知，飞船的速度较大，地球对飞船的万有引力小于飞船做半径为Ra的圆周运动所需的向心力，故飞船做离心运动，轨迹是椭圆，随着到地心的距离增大，万有引力减小，飞船克服万有引力做功，引力势能增大，动能减小，速度减小。

飞船由远点B向近地点A运动时，地球对飞船的万有引力大于它绕地球做半径为Rb的圆周运动时所需向心力，飞船做向心运动。

飞船运动到椭圆轨道上的一般位置（如C处）时，所受万有引力的方向与速度方向不垂直，可将万有引力分解为沿速度方向的切向分力和垂直于速度方向上的法向分力，切向分力使飞船加速或减速，法向分力使飞船速度方向改变。

当飞船沿椭圆轨道运动到近地点A时，若飞船向前喷气，使飞船减速到绕地心做圆周运动所需的向心力刚好等于飞船在A所受地球的万有引力，则飞船由椭圆轨道变为半径为Ra的圆轨道；反之，当飞船沿半径为Ra的圆轨道运动到A点时，若飞船向后喷气而使飞船加速，万有引力不足以提供飞船绕地球做圆周运动的向心力，飞船将沿椭圆轨道做离心运动。同理，当飞船沿椭圆轨道运动到B点时，若飞船向后喷气，使飞船加速到绕地心做圆周运动所需的向心力刚好等于在B点时的万有引力时，飞船将由椭圆轨道变为以地心为圆心，以Rb为半径的圆轨道运动；反之，当飞船沿半径为Rb的圆轨道运动到B点时，若飞船向前喷气而使飞船减速，万有引力大于作圆周运定所需要的向心力，飞船将沿椭圆轨道做向心运动。

当飞船沿椭圆轨道运动到C点时，将此时速度分解为沿万有引力方向和垂直于万有引力方向两个分速度，若向前或向后喷气使与引力方向在同一直线方向的分速度恰好减为零，此时若垂直于引力方向的分速度恰好满足飞船绕地心做圆周运动所需的向心力等于飞船所受的万有引力，则飞船由椭圆轨道变为半径为Rc的圆轨道，反之，当飞船沿半径为Rc的圆轨道运动到C点时，若飞船向远离地球方向或向着地球方向喷气而获得沿半径方向的分速度，则合速度方向不与万有引力方向垂直，飞船从圆轨道变为C点的椭圆轨道。

从动力学角度分析
——当飞船发动机喷气加速，飞船的速度增加，作圆周运动所需的向心力增加，但是圆周运动所提供的向心力（即万有引力）不变，飞船将会作离心运动，其运行轨道将提升，速度将会减小。
从能量角度分析
——在这里我们来作以下的估算：设人造卫星的质量为2吨，原轨道半径为342.8公里，现变轨到349公里。该人造卫星的重力势能增加值为（假设该过程中重力加速度值无变化，且值为10米/秒2）在这个过程中该人造卫星的动能减少值为（万有引力恒量G = 6.67×10－11牛.米2/千克2，地球质量M = 5.98×1024千克）
由以上估算可以看出——该人造卫星在变轨（由低轨道升至高轨道）的过程中，重力势能增加值远远大于动能减少值。也就是说，在变轨过程中，发动机消耗的能量E主要是为了增加人造卫星的重力势能。据能量守恒关系，有 E + ΔEK = ΔEP，也就是说人造卫星调整到高轨道是以动能的损失和发动机消耗能量为代价来增加其重力势能。
变轨之后，飞船做匀速圆周运动的轨道半径增大！
baike.baidu.com/view/634620.htm参考百度百科的。

卫星变轨的原理，其实就是开动卫星上的几支小火箭，带动卫星到达新的轨道（调整姿态）。因此，卫星的寿命其实就是看这些小火箭的燃料情况，等小火箭燃料用完了，没有办法调整卫星的姿态了，卫星就只能报废。尽管卫星上所有的设备都完好，也只能报废。