嫦娥1号奔月卫星与长征3号火箭分离后,进入绕地运行的椭圆轨道,近地点离地面高H n=2.05×102km,远地点离地面高Hf=5.0930×104km,周期约为16小时,称为16小时轨道(如图中曲线1所示).随后,为了使卫星离地越来越远,星载发动机先在远地点点火,使卫星进入新轨道(如图中曲线2所示),以抬高近地点.后来又连续三次在抬高以后的近地点点火,使卫星加速和变轨,抬高远地点,相继进入24小时轨道、48小时轨道和地月转移轨道(分别如图中曲线3、4、5所示).已知卫星质量m=2.350×103kg,地球半径R=6.278×103km,地面重力加速度g=9.81m/s2,月球半径r=1.738×103km.
(1)、试计算16小时轨道的半长轴a和半短轴b的长度,以及椭圆偏心率e.
(2)、在16小时轨道的远地点点火时,假设卫星所受推力的方向与卫星速度方向相同,而且点火时间很短,可以认为椭圆轨道长轴方向不变.设推力大小F=490N,要把近地点抬高到600km,问点火时间应持续多长?
(3)、试根据题给数据计算卫星在16小时轨道的实际运行周期.
(4)、卫星最后进入绕月圆形轨道,距月面高度Hm约为200km,周期Tm=127分钟,试据此估算月球质量与地球质量之比值.