仰望星空北斗璀璨

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？我國北斗衛(wèi)星導航系統(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（以下簡稱中關(guān)村二?。┬窃粕绲年爢T們，組成項目式探究小組，通過實驗深入了解了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中向心力、靜止軌道、太陽能、信號發(fā)射與接收以及北斗定位儀的相關(guān)知識。

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，而且與地球同步運轉(zhuǎn)，因此，易慕白選取了3 顆地球靜止軌道衛(wèi)星開展運動關(guān)系研究實驗。他通過使用圓球、木板、燈泡、微電機等材料設(shè)計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？我國北斗衛(wèi)星導航系統(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（以下簡稱中關(guān)村二?。┬窃粕绲年爢T們，組成項目式探究小組，通過實驗深入了解了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中向心力、靜止軌道、太陽能、信號發(fā)射與接收以及北斗定位儀的相關(guān)知識。實驗顯示，隨著地球轉(zhuǎn)動，三束照在地球上的光點位置沒有發(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，這也是靜止軌道是通信、氣象、導航等衛(wèi)星常用軌道的原因。

衛(wèi)星“掉不下來”的秘密

林渤凡設(shè)計了“云霄飛車”實驗，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釋放小鋼珠和在同一高度起始點同時釋放小鋼珠和塑料珠，對照觀察不同高度、不同質(zhì)量小球通過圓形軌道的情況。實驗結(jié)果表明：小鋼珠隨高度增加，動力也不斷增加；塑料球因質(zhì)量較小，無法順利通過圓形軌道，也進一步說明衛(wèi)星能夠穩(wěn)定圍繞地球作勻速圓周運動，與物體的速度和質(zhì)量都有關(guān)系。

衛(wèi)星信號的發(fā)射和接收

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)通過無線電波與地面設(shè)備進行通訊，因此，崔岳霖制作了無線電發(fā)射器和接收器，用來測試無線電的使用特性。他通過簡易裝置實驗發(fā)現(xiàn)：當兩者距離在1～5 米內(nèi)，可收到信號——蜂鳴聲響起，紅色信號燈亮起；當距離擴大到6 米以上，則無法收到信號。本次設(shè)備的有效距離為5 米。除距離外，實驗還發(fā)現(xiàn)無線電信號傳輸與材質(zhì)有關(guān)：當裝置被封裝在金屬材質(zhì)內(nèi)，無線電信號會被完全阻斷，而墻體、玻璃、人體等不會產(chǎn)生影響。

北斗定位儀的使用

徐駿逸同學通過使用北斗定位儀觀測北斗衛(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。他在空曠地帶使用定位儀收到了14 顆北斗衛(wèi)星信號，最強的信號為25 號星，衛(wèi)星信號質(zhì)量很好。在室內(nèi)，定位儀則收到了12 顆北斗衛(wèi)星信號，最強信號為37 號星。通過室內(nèi)和空曠地相比，發(fā)現(xiàn)收星數(shù)下降14.3%，平均信號值下降53.3%，說明在室內(nèi)衛(wèi)星信號的質(zhì)量下降非常明顯，直接影響定位結(jié)果的精確性。

衛(wèi)星運行中的能源供應(yīng)

太陽能電池板可以為衛(wèi)星提供能源，保證采集數(shù)據(jù)、信息傳輸、設(shè)備控制和科學實驗時的能量供應(yīng)。馬本碩的實驗研究了太陽能電池板與太陽光角度的關(guān)系，他使用太陽高度角測量儀進行了太陽高度角的測定，借助米尺、秒表和樂高積木制作了簡易的可調(diào)節(jié)角度的太陽能電池裝置：通過調(diào)節(jié)太陽能電池板的角度，測出太陽光入射角度與小車速度的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn)在相同實驗條件下，太陽光與電池板的角度太陽高度角測量以及太陽能板與水平面的角度測量越接近垂直，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能，需要時刻調(diào)節(jié)太陽能電池板的角度，讓它們和陽光保持垂直。