環(huán)繞地球的衛(wèi)星為什么掉不下來？靜止軌道衛(wèi)星是怎么回事？衛(wèi)星靠什么能源工作？衛(wèi)星如何發(fā)射和接收信號(hào)？我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的北斗定位儀如何使用？

帶著這些疑問，北京市海淀區(qū)中關(guān)村第二小學(xué)（以下簡(jiǎn)稱中關(guān)村二?。┬窃粕绲年?duì)員們，組成項(xiàng)目式探究小組，通過實(shí)驗(yàn)深入了解了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中向心力、靜止軌道、太陽(yáng)能、信號(hào)發(fā)射與接收以及北斗定位儀的相關(guān)知識(shí)。

靜止軌道衛(wèi)星的秘密

由于靜止軌道衛(wèi)星位于赤道平面，而且與地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，易慕白選取了3 顆地球靜止軌道衛(wèi)星開展運(yùn)動(dòng)關(guān)系研究實(shí)驗(yàn)。他通過使用圓球、木板、燈泡、微電機(jī)等材料設(shè)計(jì)制作地球靜止軌道衛(wèi)星模型，模擬地球的自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。靜止軌道衛(wèi)星的秘密環(huán)繞地球的衛(wèi)星為什么掉不下來？靜止軌道衛(wèi)星是怎么回事？衛(wèi)星靠什么能源工作？衛(wèi)星如何發(fā)射和接收信號(hào)？我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的北斗定位儀如何使用？帶著這些疑問，北京市海淀區(qū)中關(guān)村第二小學(xué)（以下簡(jiǎn)稱中關(guān)村二?。┬窃粕绲年?duì)員們，組成項(xiàng)目式探究小組，通過實(shí)驗(yàn)深入了解了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中向心力、靜止軌道、太陽(yáng)能、信號(hào)發(fā)射與接收以及北斗定位儀的相關(guān)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)顯示，隨著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，三束照在地球上的光點(diǎn)位置沒有發(fā)生任何變化。從地球上看，由于衛(wèi)星位置固定，更容易接收和發(fā)送信號(hào)，這也是靜止軌道是通信、氣象、導(dǎo)航等衛(wèi)星常用軌道的原因。

衛(wèi)星“掉不下來”的秘密

林渤凡設(shè)計(jì)了“云霄飛車”實(shí)驗(yàn)，用小鋼珠、塑料珠、防撞條和KT 板來探究衛(wèi)星“掉不下來”的秘密。他通過在不同高度起始點(diǎn)釋放小鋼珠和在同一高度起始點(diǎn)同時(shí)釋放小鋼珠和塑料珠，對(duì)照觀察不同高度、不同質(zhì)量小球通過圓形軌道的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：小鋼珠隨高度增加，動(dòng)力也不斷增加；塑料球因質(zhì)量較小，無法順利通過圓形軌道，也進(jìn)一步說明衛(wèi)星能夠穩(wěn)定圍繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，與物體的速度和質(zhì)量都有關(guān)系。

衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射和接收

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過無線電波與地面設(shè)備進(jìn)行通訊，因此，崔岳霖制作了無線電發(fā)射器和接收器，用來測(cè)試無線電的使用特性。他通過簡(jiǎn)易裝置實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩者距離在1～5 米內(nèi)，可收到信號(hào)——蜂鳴聲響起，紅色信號(hào)燈亮起；當(dāng)距離擴(kuò)大到6 米以上，則無法收到信號(hào)。本次設(shè)備的有效距離為5 米。除距離外，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)無線電信號(hào)傳輸與材質(zhì)有關(guān)：當(dāng)裝置被封裝在金屬材質(zhì)內(nèi)，無線電信號(hào)會(huì)被完全阻斷，而墻體、玻璃、人體等不會(huì)產(chǎn)生影響。

北斗定位儀的使用

徐駿逸同學(xué)通過使用北斗定位儀觀測(cè)北斗衛(wèi)星，探究了在空曠地帶和室內(nèi)使用北斗定位儀接收到的衛(wèi)星信號(hào)。他在空曠地帶使用定位儀收到了14 顆北斗衛(wèi)星信號(hào)，最強(qiáng)的信號(hào)為25 號(hào)星，衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量很好。在室內(nèi)，定位儀則收到了12 顆北斗衛(wèi)星信號(hào)，最強(qiáng)信號(hào)為37 號(hào)星。通過室內(nèi)和空曠地相比，發(fā)現(xiàn)收星數(shù)下降14.3%，平均信號(hào)值下降53.3%，說明在室內(nèi)衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量下降非常明顯，直接影響定位結(jié)果的精確性。

衛(wèi)星運(yùn)行中的能源供應(yīng)

太陽(yáng)能電池板可以為衛(wèi)星提供能源，保證采集數(shù)據(jù)、信息傳輸、設(shè)備控制和科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的能量供應(yīng)。馬本碩的實(shí)驗(yàn)研究了太陽(yáng)能電池板與太陽(yáng)光角度的關(guān)系，他使用太陽(yáng)高度角測(cè)量?jī)x進(jìn)行了太陽(yáng)高度角的測(cè)定，借助米尺、秒表和樂高積木制作了簡(jiǎn)易的可調(diào)節(jié)角度的太陽(yáng)能電池裝置：通過調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的角度，測(cè)出太陽(yáng)光入射角度與小車速度的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)在相同實(shí)驗(yàn)條件下，太陽(yáng)光與電池板的角度太陽(yáng)高度角測(cè)量以及太陽(yáng)能板與水平面的角度測(cè)量越接近垂直，小車速度越快，說明電池板發(fā)電最多。所以在太空中，要想最大程度利用太陽(yáng)能，需要時(shí)刻調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的角度，讓它們和陽(yáng)光保持垂直。