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1 # 微笑貓叔
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2 # 星塵推進
這其實就是說軌道的高度,近月點和遠月點。要想實現月面著陸,就必須先降低軌道高度。這個過程是遵循萬有引力定律和能量守恆定律的。
下面說一下探測器的奔月繞月落月過程。
在探測器發射後,先要進入奔月軌道,地球對探測器引力是有限的,因此探測器速度達到一定程度就可以擺脫其引力束縛,就好比說你用繩子在一端繫上重物,然後甩它,越來越用力,重物轉的也越來越快,突然繩子拉不住了,就會斷,重物便被丟擲去了,探測器也就像這樣被丟擲去了。這是奔月軌道。
與這個繩子例子不同的是,探測器在靠近月球時,還會受到月球引力影響,越靠近月球,受到的月球引力越大,但是,月球質量畢竟小於地球,探測器速度太快,它的引力拉不住,這時候就需要探測器減速,然後就會被月球引力捕獲,進入環月軌道。這就是近月制動。
在落月前,需要進一步降低軌道高度,以便與月球更親近,這個軌道是一個扁橢圓軌道。橢圓的形狀你應該知道,它有兩個焦點,假設月球在其中的一個焦點上。
如圖所示,探測器最靠近月球的一點稱為近月點,離月球最遠的一點稱為遠月點。為什麼會是這個樣子?
因為,在探測器開啟反推發動機,減速後,在軌道的另一側高度就降低了,變成了扁橢圓形,為什麼? 我們知道,在軌道上的探測器有動能,也有重力勢能,動能是速度越快它就越大,重力勢能是軌道越高它越大。現在,我們需要降低軌道高度,這時反推發動機就起動做功了,它會讓探測器速度降低,然後動能減小,隨後關機。這時候軌道高度已經開始降低了,因為關機後遵循機械能守恆,即動能與重力勢能和為定值。剛才的減速過程中,有外力做功,機械能是不守恆的,它在減小。即減速後的機械能已經變小了。所以按照機械能公式E=-GMm/(2a),橢圓軌道半長軸在變大,也就是,橢圓變扁了。
落月時,就是在近月點,調整探測器姿態,讓它切入下降軌道,同時發動機開啟,降低速度,然後會有懸停,掃描著陸點,然後再下落,至月表四米處,關閉發動機,當探測器自由落下。
題主可以參考嫦娥三號相關資訊和影片,非常有意思。
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遠月軌道主要是考慮運載火箭的發射的最大推力,把探月衛星送達遠月軌道,利用月球的吸引力,慢慢進入近月軌道.在近月軌道執行一段時間,在最合適的高度和角度,實施降落月球的工作,這才是最節省成本,最符合當前中國航天技術的方案!