飞船为什么不能直接飞到月球上,反而需要环绕变轨着陆?
在航天工程里面,每发射一次火箭所需要考虑的问题首先就是要节约燃料,因为航天器在发射的过程中需要燃料的燃烧来提供推力,只有发动机给它们提供了足够的推力,才可以使航天器获得足够的速度,同时能克服地球的引力飞向太空。
其实火箭每一次发射的时候,它们的重量通常都会非常大,但航天器的有效载荷通常只占到它们总重量的1%左右。所以航天器的发射成功基本上都是由燃料烧出来的,如果航天器的载货出现了变化,火箭的推力以及其他的因素都要做出相应的变化,所以载人飞船宁可在返回的时候派出地面搜救队进行搜索,也不会在飞船上安装发射位置信号的仪器。
至于航天器为什么围绕着地球飞了好几圈,接着才会飞到月球的轨道上,这主要就是由现在所掌握的理论知识所决定的。自从牛顿发现万有引力定律之后,人们才了解到太阳系中的很多行星都在围绕着太阳运转,这主要就是由太阳的引力造成的。
而这些行星在围绕着太阳运转的时候,又不需要提供其他的动力,都还可以保持着这样的飞行姿态。因为这些行星现在就已经拥有了,围绕太阳运转的初速度,可以一直这样运转下去,只是人们还没有找到那个第一推动力而已。
所以牛顿当时就做了一个思想实验,可以在高山上发射大炮,但炮弹发射出来的初速度足够大的时候,就可以环绕地球飞行,永远都不会落地。当然这只不过是理论上的说法,其实还没有考虑到空气阻力等等因素。
所以航天器在这种理论的指导下,就可以飞入太空。而航天工程毕竟是人类的一项活动,同样也是要考虑经济的适用性问题,如何更加节约地使用燃料,也是航天 科技 人员需要个重点考虑的问题。因此在没有得到另外一种更加有效而且又更加直接的理论来指导航天器发射的时候,就只能让飞船围绕着这些天体飞行。
可能大家应该都听说过“引力弹弓效应”这个名词吧,毕竟就连一些科幻作品里面也出现这个名词。在航天工程里面,就可以利用引力弹弓效应来对航天器进行加速或者减速,这样的效应可能会令人非常难以理解,不过只要中学的物理学成绩并不是很差,一般都能理解这种效应。
因为这种效应所使用的就是动量守恒定律等物理知识。由于航天器只是围绕着天体飞行,并没有与天体接触,而它们之间又由外有引力作为联系的纽带,所以可以将航天器与天体,两个物体之间看作是一种弹性碰撞。
而这个天体本身也在围绕着另外一个天体运转,所以它们会拥有比较大的相对速度。在航天器飞行接近这个天体的时候,在万有引力的作用下,天体就可以对这个航天器进行加速或者减速。整个过程还是遵守动量守恒定律的,只不过由于天体的质量实在是太大了,而航天器的质量又太小,所以天体运转的速度基本上不会出现很大的变化,或者说可以忽略不计。
也就是说,飞船围绕着地球或者月球飞行的时候,就可以进行加速或者减速,而且通常都是在飞船与地球或者月球之间比较近的时候才会进行加速或者减速,因为这个时候它们之间的万有引力会更大,效果也比较明显,从而更加节省飞船所携带的燃料。
最后还是要考虑一个安全走路的问题。毕竟人类花这么大的力气将飞船发射到月球上,是需要执行一定的任务,所以不能直接将这艘飞船送到月球上就能完事。除非飞船到了月球的轨道上,只需要执行一些拍拍照等任务就行了,最后可以选择硬着陆在月球上,例如我国的嫦娥一号就是这样的选择;如果还需要降落在月球表面上执行其他的任务,软着陆是必须要完成的技术过程。
尤其是载人登月的飞船,上面会搭载着航天员,就更加需要完成软着陆了,否则航天员与登月飞船一起在月球表面上撞成粉碎,不仅无法完成任务,还会使整个航天工程都受到重大的打击。
既然登月飞船要实现软着陆,那么基本上也需要完成两项任务。第一项就是选择一个好的着陆位置,毕竟月球的表面也是凹凸不平的,如果随便降落到一个位置,很可能就会使登月飞船翻倒,导致前功尽弃;第二项就是登月飞船进行减速,只有它们的速度相对于月球降低了,才比较方便着陆。
这样飞船在围绕着月球运转的时候,就可以同时选择一块好的着陆位置;至于减速,也可以利用引力弹弓效应,在飞船围绕月球运转的过程中就可以实现减速,还能节省飞船所使用的燃料,好处当然是比较多的。
但如果飞船是直接从地球飞到月球上,就会面临着燃料消耗过大的问题,同时减速也会比较困难。因为飞船在脱离地球引力的时候,本身就会拥有比较快的速度,而在太空中又没有其他的气体可以用于进行减速,如果不绕着月球飞行,很容易就会直接撞在月球的表面上,之前所做的努力都白费了。
综上所述,航天工程的每一次发射都不是一件简单的事情,里面会涉及了很多的技术问题。但比较关键的问题就是要节约使用燃料,因为燃料是航天器获得推力的来源,如果失去了推力的帮助,它们将很难进行控制。
而飞船环绕着地球或者月球飞行,就可以通过利用引力弹弓效应,借助地球或者月球进行加速或者减速,从而达到节约燃料的目的。但如果飞船直接飞到月球上,将很难进行减速,到时候就有可能会直接撞到月球表面上,那么之前所做的努力都白费了,所以按照目前的理论知识,飞船还是要绕着飞才行。你是怎么看的呢?
飞船为什么不能直接飞到月球,而是需要环绕变轨?
还有一点,在登月之前,目的地着陆点都是事先设定的,如果像你说的,直接着陆的话,那肯定做不到那么精确,在轨运行的好处就是可以不断的飞行器进行细微的矫正,从而让登月更加的顺利。如上,希望你能满意!当我们走到一面陡峭的悬崖峭壁面前,是不是就断了进路呢?通常都不会,我们都会找能够行走的...
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飞船为什么不能直接飞到月球,而是需要环绕变轨?
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雪德喜炎: 直接飞到月球可能是最快的方式,可以大大缩减飞行长度,但是目前的人类科技做不到,飞船需要经过数次变轨才能进入月球轨道.目前的方案是首先进入地球轨道,加速至第二宇宙速度,然后点燃三级火箭将飞船推入地月转移轨道,飞船与三...
从化市17249959025: 登月时飞船为什么要先绕地球飞行而不直接飞向月球快,我有急用!THANK YOU - ?
雪德喜炎:[答案] 飞船是为了调整轨道,调整空间位置及姿势并且等待地球和月球之间的相对位置最利于飞行,才先绕地球飞行的,也即相当一个过渡
从化市17249959025: 宇宙飞船为什么不能直接飞到月亮上?而是先围着地球转呢? - ?
雪德喜炎: 就象丢一块石头 总是落到地上 若丢石头的抛物线弧度和地球球面弧度一致或者比这个弧度更直点就不会落地了,理论上速度够了就可以直接飞到月亮上 可惜技术不过关 还没有那么快
从化市17249959025: 登月飞船在进入预定轨道后为什么要先绕地球飞行而不直接飞向月球? - ?
雪德喜炎: 这涉及了“宇宙速度”的概念.物理学上,地球是有引力的,在地球上的任何物体向上抛,都会受地球引力的影响而回到地面,升空的火箭亦如此.虽然火箭有不断上升的力量,但是,根据物理学上的概念,火箭维持在一定速度的情况下是不能...
从化市17249959025: 宇宙飞船为什么不能直接飞到月亮上 - ?
雪德喜炎:[答案] 地球与月球之间的距离是384000公里 %D%A除以宇宙飞船的速度,就可以得出从地球到月球所需要的时间了 %D%A从地球发出的激光束到达月球约需1.28秒 %D%A人类第一次登上月球时,从地球飞到月球一共用了75小时50分钟
从化市17249959025: 宇宙飞船为什么不能直着飞向月球 - ?
雪德喜炎: 准确的你应该问为什么不直线飞离地球.宇宙飞船起飞时随着地球自转有个绕地球飞行的初速度,要挣脱地球的引力,必须要达到一定的离心速度,而这个速度是逐渐加大的,在达到这个速度之前肯定是在绕着地球飞的.绕着地球飞,逐渐加力,可以较小的能量消耗获得相对较大的速度.所以,宇宙飞船飞离地球时都是以抛物线的方式飞离的.
从化市17249959025: 宇宙飞船是怎么从地球里面飞到外太空的地球表面不是很坚硬吗?我们为什么只能到月球的表面,而进不去月球里面呢? - ?
雪德喜炎:[答案] 我们生活的地方是地球表面,飞船从地球表面发射,穿越地球外表面,外表面有大气构成,不硬 因为快到月球表面的时候会向月球表面喷气来减速,不然就撞上去了
从化市17249959025: 常娥一号为什么不直接飞向月球,而要经过多次变轨.?
雪德喜炎: 不是利用离心力加速.是速度不够,只能转几圈再走.选的是一条比较省燃料的路. 宇宙空间是没有阻力的,只需要考虑引力.所以路程远,只是耗点时间,而不耗燃料.这和地面上行走是不一样的.
从化市17249959025: 宇宙飞船为什么不能直接飞到月亮上 - ?
雪德喜炎: 地球与月球之间的距离是384000公里 %D%A除以宇宙飞船的速度,就可以得出从地球到月球所需要的时间了 %D%A从地球发出的激光束到达月球约需1.28秒 %D%A人类第一次登上月球时,从地球飞到月球一共用了75小时50分钟