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为啥飞船去月球不能 “直飞”,得一路变轨?

IP属地 中国·北京 编辑:沈如风 科学创想空间站 时间:2025-07-04 10:01:20

朋友们,咱都知道,从一个地方到另一个地方,走直线往往是最快的。就像咱们在地图上找两点之间的路线,一般都选直线距离。可奇怪的是,当飞船要从地球飞往月球时,却不走直线,而是得不断变轨,这是为啥呢?今天咱就唠唠这事儿。

先来说说这火箭发射,大家伙都知道,火箭要把飞船送上天,得有足够的动力摆脱地球引力。而化学燃料的能效有限,为了有足够力量,火箭就得造得巨大,才能装下足够多的燃料。就拿当年阿波罗登月用的土星五号运载火箭来说,好家伙,发射重量高达 3038 吨,可实际的阿波罗飞船质量只有 45 吨,其余的质量最后都废弃了。再看咱们中国的嫦娥五号探测器,用的长征五号运载火箭,起飞重量 870 吨,而嫦娥五号本身才 8.2 吨。这差距,是不是很惊人?即便飞船成功进入预定轨道,脱离了火箭,燃料还是占了飞船大部分重量,像嫦娥五号 8.2 吨的质量里,就有 4 吨是燃料,用来在轨道上变轨、加速和减速。

要是火箭直接飞往月球,理论上也不是不行,但需要携带更多燃料,操作难度也会大大增加。那现在的运载火箭一般是怎么把飞船送到月球的呢?首先,把飞船送入地球轨道,这时火箭和飞船就分离了,火箭完成任务,进入大气层焚烧殆尽。可这时候飞船的速度还不够飞往月球呢,怎么办?这就得借助地球的引力弹弓效应了。飞船通过多次绕圈变轨,逐步提升速度。经过几次绕圈后,飞船的轨道越来越扁,近地点和远地点的距离越拉越大。当近地点达到 200 公里时,远地点距离能延长到 40 万公里,这时候飞船就进入地月转移轨道了,差不多也就相当于到月球附近了,因为地月间平均距离大概 38 万公里嘛。

你可能会问,为啥非得绕圈变轨,不能直接飞过去?这是因为直接飞往月球需要更大的速度,而要增加速度就得加更多燃料。可不管把更多燃料放在火箭还是飞船上,都会增加整体起飞重量。增加燃料的同时还得增加燃料罐,这就像滚雪球一样,是个成指数增加的过程,成本太高了。

等飞船抵达月球时,过程和离开地球有点类似,需要利用月球引力辅助减速,所以飞船也得绕月球轨道飞行,减少燃料消耗。要是直接飞到月球表面,月球上又没有大气,没办法靠摩擦力或降落伞减速,只能靠飞船自身发动机刹车减速。这样一来,就得携带更多燃料,还得提前老远就开始减速,太不划算了。

从技术难度上讲,直接飞往月球也不现实。直飞意味着起飞重量大增,这不仅大大增加发射成本,发射的技术难度和危险性也会成倍上升。所以啊,综合考虑,飞船飞往月球不断变轨,利用天体引力弹弓效应加速和减速,既能节省资源,又更安全,何乐而不为呢?

打个比方,这就像咱们骑自行车爬坡。爬坡前,我们一般都会先加速,获得一定速度后,爬坡就轻松多了。要是爬坡前没有加速,也能爬上去,但得费好大劲,还得一直使劲。飞船飞往月球也是这个道理,绕圈变轨看似走了弯路,实际上是在积蓄能量。

好啦,今天关于飞船为啥不直接飞向月球,而是要不断变轨的事儿,就给大家讲到这儿啦。要是你觉得这内容有意思,别忘了动动你那发财的小手,点赞关注,保准你往后好运连连,干啥都顺风顺水!

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