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天津市民族中学开展学校科普日活动，旨在大力弘扬教育家精神，实施“双驱引领”下的科学教育。通过广泛传播科学知识、弘扬科学精神，激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣，营造讲科学、爱科学、学科学、用科学的氛围。
学校将在科普日面向全校师生推广科普知识。学生和家长通过关注学校微信公众号，可以了解学校在每期科普日推送的科普内容或活动。在后续的科普日活动中，学校还将组织学生开展现场活动，助力学生科学思维的发展和科学探究能力的提升。
本期科普日由学校物理学科朱敬萱老师讲述天体之律，北斗之光。
北斗卫星
浩渺宇宙，天体运行不息。从古老的仰望星空到现代的精准观测，人类对天体运动规律的探索从未停止。在这广袤的星空下，北斗导航系统如一颗璀璨的科技之星升起，以其精准的定位、可靠的服务，为我们的生活带来翻天覆地的变化。它不仅是现代科技的杰作，更是人类智慧与探索精神的结晶。
北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，它不仅对中国的国家安全和经济社会发展具有重要意义，也对全球用户提供高精度的定位、导航和授时服务。北斗系统的建设始于1994年，经过多年的发展，已经成为继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，第三个成熟的全球卫星导航系统。
（北斗导航系统标识）
北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段包括多颗地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等地面支持系统。用户段则是各种接收北斗信号的终端设备。
北斗系统的发展经历了多个阶段。从2000年发射第一颗北斗试验卫星开始，到2012年，北斗系统已经能够为亚太地区提供服务。2017年11月，北斗三号首批组网卫星成功发射，标志着北斗系统正式开启全球组网的步伐。到2020年6月，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射，北斗系统完成了全球星座部署，正式向全球提供服务。
（北斗导航系统星座图）
北斗系统具有多种特色服务功能，包括短报文通信、星基增强服务等。短报文通信服务是北斗系统的特色之一，它允许用户在没有移动通信网络覆盖的地区，通过北斗卫星发送和接收短消息。此外，北斗系统还提供了高精度定位服务，定位精度达到米级甚至亚米级，广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、地理测绘等领域。
（北斗终端机）
（北斗定位芯片 右）
北斗系统的建设不仅提升了中国在国际航天领域的地位，也促进了相关产业的发展，为全球用户提供了更多的选择和更好的服务。随着北斗系统的不断完善和升级，它将在未来的全球导航市场中发挥越来越重要的作用。
北斗导航系统的成功建设，不仅是人类科技进步的象征，也是对天体运动规律的深刻理解和巧妙应用。
基本理论
牛顿的万有引力定律和开普勒的行星运动定律为太空探索提供了重要的理论基础。
牛顿的万有引力定律指出，任何两个物体之间都有一股引力，力的大小与两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。这一原理解释了为什么月球能够围绕地球运动，地球又能够围绕太阳运动。万有引力定律是理解天体运动的基础，它使得我们能够预测和计算天体的轨道。
开普勒三大定律描述了行星围绕太阳运动的规律：
1.椭圆轨道定律：行星围绕太阳的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上。这一定律揭示了行星轨道的形状。
2.面积定律：行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，这意味着行星离太阳近时速度较快，远时速度较慢。这一定律描述了行星在轨道上的速度变化。
3.周期定律：行星绕月公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。这一定律揭示了行星公转周期与其轨道大小的关系。
这些规律不仅适用于自然天体，也适用于人造卫星。通过这些规律，科学家可以设计卫星的轨道，确保卫星能够稳定地围绕地球或其他行星运行。
这些规律推动着我们对宇宙的认知和探索的进程，使我们能够更好地利用太空资源，进行更深入的宇宙研究。随着科学技术的进步，我们对这些规律的理解将不断深化，为未来的太空探索提供更多的可能。
追溯历史
中国第一颗人造卫星“东方红一号”的研制和发射，是中国航天史上的重要里程碑。天体运动规律在该卫星的研制发射中发挥了重要作用。该卫星的研制工作始于1958年，由中国科学院负责组织实施。在经历了多次试验和改进后，1970年4月24日，中国使用长征一号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功将东方红一号卫星送入预定轨道，标志着中国成为世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
东方红一号卫星的设计和研制过程中，中国科学家和工程师们克服了众多技术难题。卫星的总体设计要求是“上得去、抓得住、听得见、看得见”，这四个要求分别对应了卫星的发射、轨道测量、信号传输和可见性。为了确保卫星能够顺利进入轨道，中国在长征一号火箭的第三级上试制安装了新研制的固体火箭，这一推力使得卫星成功进入预定轨道。
（东方红一号发射现场）
东方红一号卫星的成功发射，不仅提升了中国的国际地位，也为中国后续的航天发展奠定了坚实的基础。它使中国成为继苏联、美国、法国和日本之后，世界上第五个能够独立发射人造卫星的国家，实现了中国人造卫星“从无到有”的跨越。这一成就开启了中国航天的新纪元，为中国航天事业的发展提供了宝贵的经验和信心。
科普知识问答
中国自主研发的全球卫星导航系统是什么？
01
02
什么是万有引力定律？
行星围绕太阳运动的轨道形状？
03
04
行星在轨道上绕太阳的运动是匀速圆周运动吗？
我国第一颗人造卫星“东方红一号”是哪一年成功发射的？
05
加强科学教育 提升科学素养
撰稿人：朱敬萱
核稿人：沈建伟 关雪岩 傅钧
排版制作：魏佳
领导审核：刘芃 刘和葵
