為何嫦娥系列的地月轉移軌道近地點高度差異巨大?

時間 2021-06-02 13:10:04

1樓:Phil leaf

200km和600km在航天的尺度上算不上差異巨大,不過奔月軌道差異巨大倒是真的。

嫦娥二號和三號初始軌道皆是常規的地月轉移軌道(TLI)沒錯,即200×380000km。

地月轉移軌道圖示(來自WIKI)

嫦娥一號的初始軌道不是TLI,而是200×51000km的高橢圓軌道。

嫦娥一號的奔月軌道

相比正常TLI,嫦娥一號奔月軌道則複雜的多。

首先由CZ-3A火箭送入200×51000km16小時週期的超同步轉移軌道。

接著在遠地點進行第一次變軌,抬高近地點至600km,這一動作的目的在於穩定軌道並增加衛星測控的覆蓋範圍

由於星箭分離時,衛星位於東經172度的位置,此時近地點處不在測控範圍內,所以衛星先在16小時軌道執行三圈,近地點位置漂移至東經168度,進入遠望船的測控範圍。

然後就是接連三次在600km的近地點機動變軌,依次抬公升遠地點。

第一次近地點變軌,進入600×71600km的24小時軌道,即乙個地球同步橢圓軌道。

第二次近地點變軌,進入600×119800km的48小時軌道。

第三次近地點變軌,進入600×400000km的TLI。

為什麼嫦娥一號變軌步驟如此複雜?

先來了解下衛星引數,嫦娥一號與嫦娥二號皆是在東三衛星平台基礎上改進而來的,質量分別為2.35噸和2.48噸,星載發動機使用的都是490牛常規發動機,這也是中國衛星通用的發動機。

嫦娥二號和三號分別使用CZ-3C和CZ-3B,TLI運力分別是2.5噸和3.8噸,運力都足夠將載荷直接送入TLI。

嫦娥一號使用的火箭是CZ-3A,TLI運力只有1.7噸,顯然沒有充足的運力將衛星直接送入TLI,於是後半段路程便只能依靠衛星自身燃料了。

從初始軌道到TLI需要約500m/s的速度增量,由於星載發動機推力很小,如果一次性變軌所需點火時間極長,長弧段的連續工作造成的重力損耗大的嚇人,燃料和DV損失嚴重,所以需將所需速度增量分三次來提供,這便是嫦娥一號軌道設計的基本原理。

當然,你可能會問為啥嫦娥一號不也用CZ-3C?

這是因為嫦娥一號2023年發射時,CZ-3C還沒服役呢。

簡而言之,嫦一的此種另類軌道是因為當時負責其發射的火箭不給力。(CZ-3A:怪我咯???)

順帶說下,CZ-3A這貨就要退役了,這發風雲二號射完就功成身退了。之後高軌發射任務就該全部交給他的弟弟CZ-3B,CZ-3C了,以及即將出世的CZ-8,CZ-3D/E。(°°)

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