为什么嫦娥号不直接登陆月球,要先绕地球飞三圈?

这个很有意思。其实这叫调相轨道,可以减少单次机动调整量以及增大发射窗口。然而咱是科普,所以不详述,我们还是来设想一下,如果不绕,直接冲着月球发射火箭会怎样。
如上图所示,我

本文最后更新时间:  2023-01-17 09:30:41

这个很有意思。其实这叫调相轨道,可以减少单次机动调整量以及增大发射窗口。然而咱是科普,所以不详述,我们还是来设想一下,如果不绕,直接冲着月球发射火箭会怎样。

如上图所示,我们从地球直接发射火箭,直奔月球而去。这里是科普,咱们尽量避免复杂的计算,简单直观的看一下。火箭这样的轨迹,很显然已经达到了逃逸地球的速度,如果不在到达月球旁边的时候减速,很显然会远离地球而去,进入环绕太阳的轨道。这种发射方式,需要火箭在地球表面加速到11公里每秒以上才可以。

而且只有一次机会,咱们需要在特定的时间发射,保证天气好,还要一次打准。这样就导致了发射窗口小。

而现实中我们就不是这样发射的。火箭按照下图这样发射进入近地轨道。

如上图所示,这时火箭的速度为不到8公里每秒。我们能直接加速嘛?

如上图所示,在这个位置直接横着加速,轨迹就变成这样了,是不是很尴尬。所以,我们按照下图这样,等火箭飞到这个位置再加速。

如上图所示。这样一加速,是不是火箭的高点就离月球更近了呢?

但是很显然,距离月球还有一定距离,我们继续加速吗?好的,假设继续加速。

随着加速的过程,火箭的位置也在发生变化。等到于是轨道的高点也发生了变化,不再刚才那个位置,而是提前切入月球轨道了。这样很显然,会错过月球。

那么怎么办呢?我们在刚才加速完成之后,就是轨道高点还没有那么高的时候,需要等火箭绕一圈,会到这个位置,再加速。避免火箭的发动机短时间内的速度调整量太大。

如上图这样,绕一圈回来之后,还在这个位置加速,那么高点就会在这里。而这时火箭的速度高于8公里每秒,但是低于11公里每秒。也就是我们用更少的燃料,到达了月球。对发动机要求低了,而且可以在中间没事的时候调整轨道。

当然,上图的轨迹是建立在不考虑月球引力的情况下的,实际上会这样。

然后我们在月球附近减速,就可以实现绕月了。

我这只是简单的科普,具体涉及的到的方面太多,大家也没必要了解了。

我们来总结一下为啥要绕圈圈。直线去月球,速度要求快,浪费燃料并且要求发动机更好使,关键是发射窗口还小。这样设计进入调相轨道绕圈圈,可以让航天器加速过程更好控制,误差好调整等等。巴拉巴拉,所以我们只能这样绕两下再去。

下面是惯例的科学展望(脑洞)。在将来,如果我们的燃料比冲更高,发动机更强劲可控的话,是可以实现直接飞到月球登录并且往返的。到那时候估计就不用这么麻烦了,也许就跟现在坐飞机去旅行一样简单。

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