为什么长征五号把实践 20 号打到了 190km*68000km 这么高的轨道？
1. 长征五号的强大能力：不仅仅是运载，更是精准投送
首先，要理解为什么长征五号能够做到这一点，得先说说它的“爸爸”——长征五号火箭。长征五号是中国目前推力最大、运载能力最强的运载火箭，它的出现极大地拓展了中国进入太空的能力。
强大的动力基础： 长征五号采用了大量的先进技术，比如它使用的YF77液氢液氧发动机，这是中国首次研制的大推力氢氧发动机。液氢液氧组合的能量密度极高，可以提供巨大的推力。配合着芯一级和捆绑的助推器，长征五号的整体推力足以将沉重的载荷送往更远的深空，或者如同这次一样，送入极高的轨道。
多级火箭的精妙设计： 长征五号是多级火箭，每一级都在不同的飞行阶段燃烧，将火箭加速到更高的速度。为了达到68000公里这么高的远地点，火箭需要经历多次点火、加速和姿态调整。这不仅仅是简单地“推上去”，而是需要每一级火箭在恰当的时间、以恰当的角度、燃烧恰当的燃料，将卫星的速度一步步提升，并将其精确地送入预定的轨道参数。
精确的轨道控制能力： 将卫星送入特定的轨道，特别是像实践二十号这样的高远地点轨道，对火箭的末级控制系统提出了极高的要求。末级火箭需要具备精确的轨道计算能力、姿态调整能力以及多次发动机点火的能力。它需要根据地面指令，在精确的时间点进行变轨操作，将卫星准确地推入预定的椭圆形轨道。这个过程就像一个技艺高超的射箭选手，需要考虑风速、角度、力度等一切因素，才能让箭矢精准地射中远方的靶心。
2. 为什么是这个“奇怪”的轨道？——实践二十号的使命召唤
那么，为什么要把实践二十号这样一个重要的卫星送入如此“椭圆”且极高的轨道呢？这背后是实践二十号卫星本身所承担的任务需求：
检验和验证新技术： 实践系列卫星，顾名思义，就是为了在中国航天领域“实践”和“验证”新技术的。实践二十号作为当时中国技术水平最高的一颗通信卫星，它搭载了大量前沿技术和设备，包括Ka频段相控阵通信系统、星间激光通信载荷等等。这些技术需要在一个相对“极端”的环境下进行测试，以评估其性能、稳定性和可靠性。
模拟地球同步轨道环境的某种“预演”： 尽管68000公里的远地点远远高于地球同步轨道（约35786公里），但这个轨道具有一些特殊性。
延长在高轨道的暴露时间： 在这个高度，卫星可以有更长的“飞行”时间，让携带的通信载荷，特别是Ka频段通信系统，有机会在更远距离下进行通信测试。这对于模拟未来更高轨道通信的需求，或者在低轨通信出现故障时，作为一种备用或者补充是有意义的。
辐射环境的考虑： 太空中的辐射环境随着高度的变化而变化。在如此高的轨道上，卫星会长时间暴露在更强的辐射环境中。实践二十号需要验证其载荷在这种环境下的抗辐射能力，特别是对于高频段通信设备，辐射影响可能更为敏感。通过在这个轨道上运行，可以对卫星的辐射防护设计进行最真实的检验。
对未来深空通信的借鉴： 虽然实践二十号的主要任务仍是通信，但其轨道高度也触及了一些深空探测的轨道范围。在某些深空探测任务中，对通信距离和信号稳定性有着极高的要求。实践二十号在这个轨道上的运行，也能为未来更远的深空通信技术提供一些参考数据。
技术上的“先期部署”和“能力展示”： 将卫星送入高轨道，本身也是对火箭运载能力和卫星高轨道入轨控制技术的一种展示。这表明中国有能力将重型卫星送往比地球同步轨道更远的地方，这对于未来可能进行的深空探测、月球探测、甚至火星探测任务，都打下了基础，或者说是一种“技术储备”。
3. 近地点为何是190公里？——变轨的“起点”
你可能会好奇，为什么近地点这么低呢？这主要是因为：
火箭发射的初始阶段： 火箭发射后，会先进入一个较低的地球轨道，然后通过末级火箭发动机的多次点火，逐步将卫星推向目标轨道。190公里的近地点，是火箭在完成初始助推阶段后，初步将卫星送入的轨道。
减少大气阻力损耗： 在低近地点，卫星和火箭末级需要快速通过大气层，虽然会有阻力，但火箭设计会尽量减少这部分损耗。而且，火箭会尽可能快地将卫星送出大气层的影响范围，避免因长时间在大气阻力中飞行而损失能量。
轨道设计的“经济性”： 将近地点设置在较低的位置，是为了后续的变轨操作能更有效地将卫星推向高远地点。每一次发动机的点火都是在消耗燃料和产生推力，如果近地点太高，将卫星推到68000公里的远地点将需要更多次的点火或者更大的燃料消耗。从轨道力学的角度看，通过近地点的加速来达到远高点的能量是比较经济的。
总结一下：
长征五号将实践二十号送入190公里68000公里的轨道，并非简单的“把卫星弄高”，而是 一项经过精心计算、技术精湛的系统工程。
长征五号火箭强大的运载能力和精准的轨道控制能力是基础。 它能以极高的效率将重达数吨的卫星送入远超地静轨道的区域。
实践二十号卫星自身的科研使命是驱动力。 它需要在这个高椭圆轨道上进行前沿通信技术、抗辐射能力、以及未来深空通信能力的测试验证。这个轨道在一定程度上模拟了高轨道的严酷环境，并为卫星提供了足够的“试验场”。
这个轨道设计也是一种技术能力的展示和未来战略的铺垫。 它表明中国已经掌握了将重型载荷送往更远深空的能力，为后续的深空探测任务奠定了坚实的技术基础。
因此，这不仅仅是一个数字上的高度，更是中国航天技术实力的一次集中体现和未来发展方向的战略部署。
网友意见
这个说来话长了。。。
首先地球同步轨道是在赤道正上方倾角为0度的轨道，基本上科普的号都会用这一张图来描述怎么把卫星送入地球同步轨道。
火箭把卫星送到转移轨道，然后在变轨点2卫星或者火箭上面级第二次点火送到同步轨道。这个第二次点火可以是卫星自己的引擎或者是火箭的上面级。
问题是上面这张图是2D的，实际上的轨道是三维（其实是四维）的，进入同步轨道还要消除另一个很麻烦的东西，那便是倾角（inclination）。
简而言之便是轨道面和赤道面的夹角。之前说过的同步轨道倾角是0，便是因为正好在赤道上方所以夹角是0。当然实际上由于月球引力等因素影响，同步轨道卫星会偶尔移动产生细微夹角，但那是另一个话题了。
所以说卫星进入同步轨道的变轨点2，不仅要拉高近地点，还要消除倾角。由于改变轨道倾角的燃料消耗要比拉高近地点还要多，要想提高载荷的最好方法当然是让转移轨道时的倾角越小越好。但轨道倾角是发射场地理纬度决定的，纬度越高倾角越大。
文昌发射场的纬度是北纬19.36度，所以这里发射去同步轨道的卫星就要消除19.36度的倾角。
圭亚那航天中心的纬度是北纬5.17度，所以这里发射去同步轨道的卫星只需要消除5.17度的倾角即可，能大幅度节省燃料。
最早发现倾角问题的，是苏联。
由于地理位置的劣势，苏联所有的发射场都比美国的纬度要高很多，直接导致苏联发射同步轨道卫星如果按照常规的转移轨道，会浪费很多燃料。苏联为此研发了另一种节省燃料的运送方式，超同步轨道（SSTO）。
一般的发射顺序是转移轨道---变轨点2---拉高近地点/消除倾角。
SSTO的发射顺序是转移轨道---拉高远地点高于同步轨道---远地点消除大部分倾角---拉高近地点到同步轨道---降低远地点---进入同步轨道消除剩余倾角。
看上去感觉复杂了许多实际上由于调整近地点远地点的燃料消耗远低于节省下来的改变轨道倾角的消耗，从高纬度发射SSTO是能节省燃料的。简而言之就像推门离门轴越远越容易推开一样，更高的远地点就相当于更长的“力矩”，同样扭力情况下力矩越大用力越小。SSTO的目的是在比同步轨道更高的远地点来消除倾角，这样比在同步轨道消除能节省燃料。
不只是苏联，猎鹰9发射的SES-8，Thaicom6等同步轨道卫星也采用了SSTO的轨道来消除卡角自带的28.56度倾角，SES-8的更夸张是295km*80000km的超同步轨道。
那么为啥长征5号Y3会选择SSTO呢？这是因为这个：
还记得前面说的变轨点2的点火嘛，可以是卫星自己的引擎或者是火箭自带上面级的。而上面级要跟着卫星到变轨点2，意味着要在滑行约6个小时后依然能再次点火。中国在多次启动的低温引擎和低温燃料储存技术上尚不成熟，不能像欧美日那样让火箭第二级兼职上面级，因此要想让卫星自己剩燃料，就只能再挂上采用常温燃料的的远征上面级，完成变轨点2消除倾角的工作。
事实上长征5号Y1的时候，多亏远征2号的存在挽救火箭自身的问题，让实践17卫星能不降低寿命成功入轨。由于本次Y3发射压力很大，像Y-1那样加上一个远征2号风险太大，因而卫星不能借助火箭来消除发射倾角。为尽可能减少实践20号入轨消倾角所需的燃料，同时也为了尽可能测量长征5号第一级和第二级火箭的性能，才选用了远地点68000km的超同步轨道。
没想到有那么多的回复，这篇文章是我更新在公众号上的，微信公众号：国际航天动态。
第一次用知乎回答，当时复制过来格式不太会调，照片也都没了。我抽空再改一改。
抱歉好多天没上知乎了，没有一一回答评论区得问题，感谢一些热心读者得答复
分割线20200110
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12月27日20时45分，在中国文昌航天发射场震天动地的轰鸣中，我国运载能力最大的火箭——长征五号，托举我国最重卫星，同时也是东方红五号卫星公用平台首飞试验星——实践二十号飞向太空，卫星随后进入预定轨道。长征系列运载火箭圆满完成第323次飞行，中国航天以一出“重头戏”完美收官2019年宇航任务。
据长五火箭总设计师李东介绍，作为我国新一代运载火箭的“大力士”，长五火箭总长约57米，堪比20层楼高；火箭起飞质量约870吨，起飞推力约1078吨，具备将25吨级的航天器发射到近地轨道、将14吨级的航天器发射到地球同步转移轨道的能力。国际同行认为，“长征五号火箭的技术指标使它与美国德尔塔4重型火箭并驾齐驱。”
此次发射的实践二十号卫星是地球同步轨道新技术验证卫星，约8吨重，将验证东方红五号新一代大型卫星平台关键技术，并实施多项新技术验证工作，随后开展地球同步轨道通信广播业务。东方红五号卫星平台，具有高承载、大功率、高散热、长寿命、可扩展、多适应等特点，可满足未来近20年的通信、微波遥感和光学遥感等载荷对卫星平台的需求。
据悉，实践二十的初始入轨参数为近地点200km，远地点68000km，轨道倾角19.543°的转移轨道。
我们知道，发射地球同步静止轨道的卫星，应当尽量选择纬度低的区域，从节省燃料和增大运载能力的角度出发，发射场的纬度通常决定了卫星的入轨倾角。因此，在文昌发射场之前，我国一般在西昌卫星发射中心发射地球同步轨道的卫星，西昌的纬度小于酒泉纬度；这使得法属圭亚那成为极佳的GEO卫星发射场，阿里安5火箭在发射GEO商业通信卫星上非常成功。文昌发射场的纬度为北纬19度36分，因此SJ-20的入轨倾角为19.543°很容易理解。GEO转移轨道即GTO轨道的参数为近地点200km左右，远地点为36000km左右。而SJ-20选择了一条远地点在68000 km的GTO轨道，我们一般称这种轨道为“超GTO”轨道。
那么超GTO和GTO轨道有何特点呢？为何SJ-20选择超GTO轨道呢？
首先，可以充分测试“胖五”火箭的运载能力上限。长五可将14吨级的航天器发射至GTO轨道，而SJ-20只有8吨多，因此长五具备将SJ-20送入更高的轨道的能力。也许68000km并不是长征五号火箭的运载能力上限，但通过将SJ-20送入远地点68000km的轨道高度，可以根据一些分析估算长征五号GTO的运载能力是否满足设计指标。SJ-20与火箭分离后，要靠自身的化学发动机经过一系列的变轨机动转移到GEO轨道，最终定点在GEO轨道上。选择超GTO轨道是不是会带来燃料消耗的节省呢？小编将进行一个简单的估算。改变轨道倾角的位置为轨道的升降交点处，即轨道平面与赤道面的交点；i为要改变的轨道倾角大小，则改变轨道倾角需要的脉冲与速度大小有关。在远地点处卫星的速度最小，因此通过合理设计，使卫星的远地点和降/升交点重合，改变轨道倾角所需的脉冲最小。即远地点卫星速度越小，改变倾角所需要的脉冲越小。改变完轨道倾角之后，接下来要圆化轨道了，对于普通的GTO轨道，只需要在远地点施加一次速度增量，即可圆化轨道。
如果采用GTO轨道（200*36000km的轨道），改变倾角的脉冲大小约540m/s，圆化轨道的脉冲大小约 1485 m/s，两次脉冲合计 2025 m/s。
如果采用超GTO轨道（200*68000km的轨道），改变倾角的脉冲大小约317m/s。在圆化轨道方面，超GTO轨道需要两次变轨。
需要施加两次脉冲：第一次将近地点高度由200km抬高到36000km；第二次在轨道高度为36000km处减速，使远地点高度由68000km降低到36000km。 第一次脉冲大小为：1039.2 m/s；第二次脉冲大小为394.8 m/s。所以超GTO轨道三次变轨总脉冲约1751 m/s，比GTO轨道变轨省了约13.5%的燃料。
以上分析均为估算，实际变轨过程中，发动机为有限推力，不能采用脉冲假设，因此实际变轨消耗燃料会有些差异。
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