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为什么不能直接飞到月球?而需要环绕变轨?

发布时间:2019-06-10 02:18 来源:未知 编辑:admin

  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。那么我们为什么不能直飞月球呢?举一个简单的例子,一辆汽车爬山如果取最短路径直线到达山顶,为了克服上山阻力需要汽车发动机大功率持续输出。

  持续高功率输出汽车发动机是受不了的,盘山公路解决了这个问题。从山底到山顶总耗能量几乎相等,延长路径会降低发动机时时功率,使它可以保持在发动机可以忍受的范围内。火箭也是一样,不过它不仅考虑发动机输出功率的问题,还要考虑燃料分配问题。如果火箭和飞船平分燃料,就会降低火箭的有效载荷。绕地轨道,当飞船到达远地点后,飞船就会点火加速抬升轨道高度进入地月转移轨道。到达环月轨道后就要减速,以保证飞船能够被月球捕获。如果飞船质量过大,抬升轨道和减速进入环月轨道耗能就会增加。通过实践,环绕变轨比直飞更经济。

  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限制,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。

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