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近地點變軌是為了提升遠地點的位置,地月轉移軌道實際上就是遠地點在月球的環地軌道,當遠地點達到月球的位置的時候就不用變軌了。當然也有在遠地點變軌的情況,就是在發射地球同步軌道衛星的時候,先把衛星發射到遠地點與同步軌道相接的同步轉移軌道,再在遠地點啟動發動機,提升近地點到同步軌道。
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3 # 地理縱橫
嫦娥五號是採用”直飛航線“模式,也就是說直接將嫦娥五號發射至地月轉移軌道上,中途只做一下軌道維持,再經過制動減速,就進入了月球環繞軌道,它是在近月點變軌。既然題目問了為什麼總在是近地點變軌,在嫦娥家族中,嫦娥一號是採用了近地點變軌。無論在近月點還是近地點,科學道理是一樣。那麼我們就從嫦娥一號說起,先來了解一下近地點是怎麼變軌的。
預備知識:中學地理我們學過,地球繞太陽公轉軌道是一個近似橢圓,地球距離太陽有近日點和遠日點,根據開普勒第二定律:在相等時間內,太陽和地球的連線掃過的面積都是相等的,這就意味著地球透過近日點的速度與遠日點不同,近日點快遠日點慢 。
那麼我們發射衛星時,環繞地球也是一個橢圓軌道,也有近地點和遠地點之分,下圖是嫦娥一號的繞地軌道。
上圖中可以看出,嫦娥一號環繞地球也是一個橢圓軌道,也就有了一個近地點和遠地點,轉了三圈之後,才開始孌軌進行地月轉移,進入月球軌道環繞。從圖中可以看出也是從近地點進行變軌轉移的,為什麼要從近地點變軌呢?主要有兩方面原因
其一,近地點執行速度快,而遠日點慢,我們要進行軌道轉移,就要掙脫地球的引力,就要利用速度的優勢衝出地球,進入月球軌道,在近日點是環繞地球時的最高速度。一般來說,逃逸地球的速度是11.2千米/秒,一次變軌還遠遠達不到,就要在近地點實施三次變軌,第一次在遠日點點火,主要是為了抬高近地點高度,抬高至600公里,軌道週期變為16小時,繞了三圈後,再在近日點第二次點火變軌,週期變為24小時,環繞軌道變大,執行三圈後,近地點第三次變軌,週期變為48小時。
經過三次點火,轉了9圈之後,近地點的速度明顯加快,已接近逃逸地球速度11.2千米/秒。最後進行一次大的軌道機動,再次點火才進入地月轉移軌道。
其二,近地點安排在同一地區方便變軌的實施,有利於地面監測。
嫦娥在太空中高速執行,根據軌道要求,我們要在世界各地搭建測量站,有時要在海上測量,如果是地面的話就要有一個穩固的地點,通常我們在南美洲有一個測控點,這樣便於組織實施監測。此外實施變軌時,得要傳送訊號,近地點訊號延遲要小一些,這是近日點的優勢。
嫦娥一號為什麼這樣”繞彎彎“,是因為我們對地月轉移還是比較陌生,這項航天技術還處於探索階段,另外火箭推力和變軌能力也有可能達不到要求,為此繞了很多彎彎。
從嫦娥二號起我們就不再”繞彎彎“了,我們採用”直飛“進入地月轉移軌道,這要依賴於我們火箭技術要跟上腳步,採用大推力火箭,直接衝出地球,經過簡單的修正就可以到達地月轉移軌道,直接入軌月球環繞。嫦娥二號雖然以逃逸速度衝出了地球,但到了月球軌道時,我們希望被月球所捕獲,可是環繞月球公轉要比環地速度小很多,此時地月轉移軌道速度為11.2千米/秒,而月球逃逸速度約為2.4km/s,環繞速度是約1.7km/s,相差非常大,為此我們要降速才能適應月球環繞。
在地月轉移軌道飛行時,雖然能掙脫地球的引力,但地球引力還會存在,經過112小時飛行後,地球引力不斷消耗嫦娥的能量,速度在降低,在臨近月球時,速度由11.2千米/秒降為3千米/秒,但還是超過月球的2.4千米/秒,如果不控制的話,就會掠過月球跑到宇宙中去了,為此我們還要變軌進行降速。
這次嫦娥五號依然走了嫦娥2號的軌道,最初在近月點時,進行第一次反向點火,制動降速為2.4千米/秒以下,當離開月球較遠時,月球引力把它拉回來繞大橢圓軌道執行,當再次經過近月點時,進行第二次反向點火,達到1.7千米/秒,就開始進入了正圓軌道,方便軌道器與著陸器分離,同時返回來之後又有利於上升器與軌道器對接。下圖
無論是近地點還近月點,都是在調整軌道。從上圖也可以看出,近月點是兩個軌道的交匯點、重合點。這個點擁有不同的切向速度,只要我們控制這個點的速度,就可以讓航天器進入我們需要的軌道。
從嫦娥一號到嫦娥五號,執行軌道時間越來越短,這也標誌著我們的航天技術越來越成熟,這要依賴於火箭技術,測控技術、實時控制技術的全方位參與,才能完成一次完美的航天飛行 ,未來載人登月技術逐漸成熟,載人登月不再是遙不可及,不久就會實現。
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我願意回答:嫦娥五號在地球上變軌位置,為什麼總是近地點?回答這個問題,需要航天高層次的知識,我只能用我的想像來回答問題,近地點變軌對嫦娥五號在天空中接收訊號暢通,地面指揮人員發出指令後,從地面發出指揮令訊號,今過嫦娥衛星接收天線接收,透過衛星訊號系統來指揮嫦娥變軌,來達到變軌的目的,如果遠距點變軌,訊號衰減大,怕有失誤,造成有可能訊號不暢通,在操作指令方面會有失誤,必須近地點變軌。