飛船到月球需要多長時間(航天飛船到月球需要多長時間)
都說2022年是探月大年,很多國家在年初的時候都展示了自己要在今年探月、登月的雄心壯志,可如今已是年末了,距離2023年只差一周時間,真正完成自己目標的只有韓國和日本,它們的“賞月”號探月器和“白兔”-R M1登月器,一個已經抵達月球軌道,另一個則正在路上。
韓國賞月號探測器
賞月號真圖
即便是韓國和日本,它們的探月器、登月器也不是自己發射的,而是搭乘美國私人航天公司SpaceX的“獵鷹”9復用火箭。值得一提的是,從地球到月球約38萬公里的路程,中美一個來回也才一個多星期,而韓國和日本單程卻要走幾個月,其中韓國的“賞月”號探月器今年8月4日發射,12月17日才入軌,前后歷時134天。而日本的“白兔”-R M1今年12月11日發射,預計要用4到5個月時間飛往月球,2023年4月底才能在月球表面著陸,這是為什么呢?
日本Ispace公司的“白兔”-R M1登月器
“白兔”-R M1真圖
根本原因在于地月轉移軌道的選擇不同,從地球到月球,雖然同樣都是38萬多公里,但地球轉移軌道卻有幾條,其中中美包括蘇聯走的是霍曼轉移軌道,中途只經過兩次變軌,就直接將飛船和探測器送到月球軌道,可謂是“一箭直達”。
霍曼轉移軌道
而韓國和日本乘坐的“獵鷹”9號火箭,走的是彈道式月球轉移軌道,先從地球飛到拉格朗日L1點,再從L1點在地球引力作用下返回,最后才插入環月軌道,最遠飛到了距離地球150萬公里的地方,需要的時間自然就會多很多。
韓國月球探測器的軌道
為什么韓國和日本要選擇這條“曲線救國”的路線,是不是被導航APP坑了?有人說這是日韓使用的“獵鷹”9火箭推力小,迫不得已才這樣選擇的。實際上,“獵鷹”9的推力雖然無法和土星5、長征五號相提并論,但它也能將大約4噸的載荷送去火星,而“賞月”號發射重量只有678千克,“白兔”-R M1也只有1.05噸,“獵鷹”9運載火箭帶著它們去月球是綽綽有余,顯然不是火箭推力的問題。
獵鷹9的能力沒問題
實際上,日韓探月器、登月器飛往月球的路之所以這么繞,主要是以下三點原因。首先,它們沒有深空探測網,SpaceX公司也沒有,雖然它們都可以借助NASA的幫助,解決這個問題,但是月球探測器的發射是個嚴格的軌道交會問題,需要精確的軌道計算,日韓數學不好,算不了,只能放寬冗余度,在一個更大的范圍內碰運氣,韓國倒是給這個彈道式軌道取了一個好聽的名字,叫做“巨大蝴蝶結形軌道”。
韓國這個深空探測雷達還是從我國進口的
其次,火箭的推力夠,但是探月器和登月器的推力不夠,比如韓國的“賞月”號發射重量678千克,但是攜帶的推進劑只有128千克。在整個奔月和繞月過程中,除了火箭上面級的助力之外,還需要探月器自己變軌和機動,完全不夠用,因此只能選擇最節省能量的彈道式軌道,以保留更多的推進劑,提高探月器的壽命。
韓國還想載人登月
第三,則涉及到一個主權問題,“賞月”號和“白兔”-R M1雖然是韓國日本的,但發射之后,第一要務是完成美國的目標。比如“賞月”號按照韓國的需求,原先準備飛300×100公里的橢圓月球軌道,奔月時間只要1個月,這樣可以展現韓國的“民族自尊心”。
賞月號原先計劃走的軌道
但最終卻改為100X100公里的近圓軌道和4個半月的旅程,原因是探測器上搭載了NASA的陰影攝像機,以便拍攝“阿爾忒彌斯”登月計劃的宇航員潛在的著陸點。如果軌道高度在300公里,拍出來的照片清晰度不夠,因此在NASA的利益面前,韓國的“民族自尊心”一文不值,日韓不僅在地球上要聽美國的,在太空中也要“為他人做嫁衣”,可悲。
NASA裝賞月號上的陰影攝影機