火箭为什么不能直接飞到月球,而需要环绕变轨?

发布网友 发布时间：2022-05-10 03:58

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热心网友 时间：2023-10-30 00:06

现在一般大的航天器环绕地球是利用地球引力加速，时间越久离地球越远的时候，我们的航天器运行速度也会越快。通常绕飞地球三圈之后被甩出地球轨道，进入月球轨道也还要一个调整过程。当进入月球轨道后，我们的航天器又会利用月球引力减速，反之时间越久离月球越近的时候，我们的航天器的运行速度将会越慢。这样才为我们的安全着陆提供了保障。

所谓的引力加速，又叫引力弹弓，就是利用行星的重力场来给太空探测船加速，将它甩向下一个目标，也就是把行星当作“引力助推器”。利用引力弹弓使我们能探测冥王星以内的所有行星，且能为人类节省大量的燃料。

太空飞船为什么不直接飞到月球？而需要环绕变轨

总结有以下几个原因：

第一，发射探月飞船，火箭是目前唯一的运载工具。众所周知火箭在地球大气层内会消耗绝大部分燃料，飞出大气层把飞船送入预定轨道后运载火箭也就完成任务了，飞船后期轨道维持和变轨只需要很少的能量。

第二，测控要求。探月工程离不开航天测控，有效测控点越多，测控精度就越高。航天测控是一门复杂的工程，只有高精度的测控数据才能保证探月工程的顺利实施。比如前期的入轨精度，真可谓差之毫厘谬之千里。飞船进入环地轨道，离开远地点后，飞船发动机什么时候点火加速抬升轨道高度准备进入地月转移轨道，点火多长时间？

脱离地月转移轨道进入环月轨道，调整飞船姿态减速，发动机何时点火，点火多长时间都需要测控部门的紧密配合，以便地面控制中心精准控制。如果直飞月球，测控点会减少很多，测控精度必然下降，地面控制中心很难控制飞船转轨和变轨精度。正是由于测控技术的*，飞船在环月轨道停留的时间要比环地轨道停留的时间大很多。

第三，发射窗口。根据星球的不同轨道位置，发射窗口有短有长。探测火星工程的发射窗口要比探月工程发射窗口少的多，窗口期时长也更短。探月工程发射窗口比较多，有效窗口期也长。对于远距离探测任务，最佳发射窗口有可能长达几年，几十年一遇，窗口时长甚至会短到几秒。直飞探测虽然可以充分利用发射窗口，但是同时又会使发射窗口变窄。令人遗憾的是，现有的火箭和飞船制造技术有限，现有测控技术不能满足苛刻的发射窗口，所以航天科学家们往往望窗口兴叹，眼高手低绝对是不成的。

我们知道火箭推力克服的是：重力、空气阻力、火箭加速。其中只有火箭加速才是做有用功，其它都是无用功。到大气层外没有了空气阻力，只剩下克服重力无用功，为了消除重力无用功那么就要把卫星尽快加速到宇宙第一速度(卫星不至于坠落的最低速度)以上，这就要通过计算机计算出最佳轨迹来兼顾火箭动力对有用功和无用功合理分配。

卫星一旦超过宇宙第一速度就可以只考虑如何提高卫星速度即可，此时推力大小已经变得不那么重要，重要的是如何让燃料消耗更少，这就要引入发动机一个重要参数——比冲 = 冲量/燃料质量，比冲越大越好，火箭发动机比冲小推力大，卫星发动机比冲大推力小，目前比冲最高发动机是等离子发动机。

由于高比冲发动机推力较小，所以卫星需要像荡秋千那样慢慢提高速度积累能量，这就是卫星为何要在飞向月球前需绕地球做椭圆轨道飞行原因，加速过程就是变轨，使椭圆轨道越拉越长，随着卫星动能积累最终会使卫星脱离地球轨道飞向月球，当然飞行轨迹要事先设计好才能做到最省力。

快接近月球时卫星还要启动发动机减速以便能够进入月球轨道，由于开始速度较快所以进入月球是个大椭圆轨道，还要不停减速变轨才能达到预想的近月轨道。

热心网友 时间：2023-10-30 00:07

热心网友 时间：2023-10-30 00:07

热心网友 时间：2023-10-30 00:08

热心网友 时间：2023-10-30 00:08