地月转移轨道透视图。地月转移切入发生在地球附近达到的红点处。
地月转移 (英语:trans-lunar injection (TLI ))是月球探测器从地球 出发,通过推进器加速,进而脱离地球引力 ,最终被月球 引力捕获 的过程。
历史
GRAIL-A探测器的轨迹动画 GRAIL-A · 月球 · 地球
Chandrayaan-2探测器的轨迹动画 地球 · 月球 · Chandrayaan-2
LRO探测器的轨迹动画 月球勘測軌道飛行器(LRO) · 地球 · 月球
第一个尝试地月转移的探测器 是苏联 于1959年1月2日发射的月球1号 ,月球1号原本被设计成撞向月球的航天器,但是地面控制系统的故障导致火箭的点燃时间出现误差,导致探测器偏离计划路线。最终探测器错失了被月球捕获的机会,以3倍原轨道半径 的距离与月球擦肩而过。月球1号在掠过月球表面后,随即离开地球轨道 ,进入了日心轨道 。[1] [2] 月球2号在1959年9月12日更准确地执行了相同的机动,最终在2天后成功撞击月球表面。[3] 苏联航天部门在1959至1976年间成功重复了多次类似的太空任务:22次“月球”任务、5次“探測器”任务。[4]
美国在则在1962年1月26日发射了其第一个月球撞击探测器,徘徊者3号 ,但最终未能抵达月球。但此后的徘徊者4号 于1962年4月23日成功完成了此项使命。[5] 在1962至1973年间美国重复了其他类似的27次太空任务,包括5次成功的勘测者计划 软着陆器,5次月球轨道计划 探测太空船,[6] :166 和9次阿波罗 任务,搭载人类首次登陆月球。
第一次载人地月转移任务是1968年12月21日发射的阿波罗8号 ,使其组员成为第一批离开近地轨道 的人类。[7]
在阿波罗计划的月球任务中,地月转移由土星5号 火箭S-IVB 的第三级可重启J-2发动机完成。 这种特别的地月转移推进持续了大约350秒,为飞行器提供了3.05 - 3.25 km/s的速度变化,此时飞行器正在以相对于地球10.4 km/s的速度前进。[8] 在傍晚天色的映衬下,阿波罗8号 的地月转移过程可以从夏威夷瓦基基岛南部被清晰地看到,飞行器被人们拍了照,并在第二天被纸面报道。[9] 同样地在1969年,阿波罗10号 在黄昏中的地月转移过程在澳大利亚的吉朗卡列依然可见。[10] 目击者将场景描述为:一对车灯从雾中的山尖后跃出,此时的飞行器像极了一个拖着绿色彗尾的彗星。[10]
1990年,日本发射了其第一个月球任务飞行器——飞天号 ,计划飞掠月球并将羽衣号微型卫星送入月球轨道。 此后,它探索了一种新的低Delta-v 地月转移路径,全程用时6个月(而阿波罗选择的耗时为 3 天)。[11] [6] :179
1994年,美国的克萊門汀號 探测器为了展示其机体的轻量级技术,在进入月球轨道之前使用了一次为期 3 周的地月转移和两次中途地球飞越。[11] [6] :185
1997年,亚洲3号通信卫星 成为第一颗被月球引力捕获的商业卫星,在发射失败后,它以低Delta-v方式绕月两次,以到达其所需的静止轨道。在距离月球表面 6200公里的高度处飞过月球。[11] [6] :203
2003年,欧空局的SMART-1 技术示范卫星成为第一颗绕月飞行的欧洲卫星。在被发射到地球静止转移轨道(GTO)后,它使用太阳能离子发动机进行推进。由于其极低的Delta-v地月转移机动性,该航天器花了13个多月才到达月球轨道,并又花了17个月才抵达其期望的轨道。[6] :229
2007年,中华人民共和国于启动了第一次月球太空任务,将嫦娥一号 发射至月球轨道。卫星经历了数次推进才使其远地点缓慢远离地球,直到抵达月球附近。[6] :257
紧随其后,在2008年, 印度将其的月船1号 发射至地球静止转移轨道,然后和中国的飞行器一样,使用数次缓慢的推进来提高远地点到月球附近。[6] :259
2019年,以色列航太工业公司 制造的月球软着陆器创世纪号 同样地使用了这种机动过程,但却不幸在月球上坠毁。
2011年,NASA的GRAIL 卫星选择了一条低Delta-v 路线抵达月球,经过了地日拉格朗日L1点,整个过程历时3个月。[6] :278
参考
本条目引用的公有领域材料 来自美国国家航空航天局 的网站或文档。