嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

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青山绿水250400698

嫦娥四號直飛月球,發動機推力明顯不足,欲速則不達!只有逐步加速,並儘可能藉助地球公轉時對它的牽引、甩轉、加速作用力進一步加速,巧借東風,當達到足夠速度時,找準時機,再一舉登月輕鬆多了!從中可看出我國航天工程己邁上一個新臺階,星際移民不再遙遠!為腳踏實地刻苦攻艱的科技界人士點贊!為祖國點贊!這也再一次證實了鄙人提出的<甩轉假說>正確無疑!詳情可參閱本頭條<原創新觀點之一:甩轉假說>。


嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?
利刃军事

其實嫦娥四號完全不用飛行那麼長的時間,地球與月球的平均距離大約是40多萬公里!2006年使用Atlas V 551火箭發射的“新視野號”探測器,只用了不到9個小時的時間就穿過了月球軌道,同樣的距離阿波羅登月飛船用力3天!這是因為的發射速度是人類有史以來最快的,發射後就具備59384公里\小時的速度。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

(新視野號飛行軌跡)

這個速度不經過任何引力彈弓加速的情況下,只用了13個月就略過了木星軌道!又是同樣的距離伽利略號探測器卻用了4年!可見發射速度的重要性。新視野號經過這個太陽系第一大行星加速之後,又用了9年的時間終於抵達太陽系邊緣冥王星軌道,而它的前輩旅行者號整整用了41年走完這個距離。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

(看得出來這27天內嫦娥四號飛船繞地球和月球好多圈)

旅行者號用了木星、土星兩次引力彈弓效應來加速,但是飛行速度還是比不上新視野號,在起跑線上就輸給了後者,這是決定它的星際旅程漫長的主要原因!我們的嫦娥四號探測器發射速度還不得而知,但是根據這27天的地月軌道機動時間不難斷定,我們的發射火箭能提供的速度並不高。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

火星一号

嫦娥四號的登月之旅並非一蹴而就,前期需要做好充分的準備才能實施登月任務。從發射到最終登陸月球表面,嫦娥四號期間還需經過三大步驟,這就使它在太空中要飛行大約27天的時間。

第一步,地月轉移。火箭經過一千多秒的時間把嫦娥四號送入地月轉移軌道,這是一條近地點為200公里、遠地點為42萬公里的環繞地球橢圓軌道,嫦娥四號目前正在沿著這條軌道奔赴月球。經過4天的時間,嫦娥四號將會飛到地月轉移軌道的遠端,那時它將距離地球42萬公里。

第二步,近月制動。在嫦娥四號抵達地月轉移軌道的遠端之後,需要通過反推火箭給探測器減速。經過恰到好處的制動之後,嫦娥四號才能順利被月球的引力捕獲,從而以一個軌道高度為100公里的圓形軌道繞月飛行。

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

第三步,環月飛行。接下來的二十幾天,嫦娥四號會一直繞著月球飛行。在此期間,嫦娥四號會適時變軌進入近月面只有15公里的橢圓軌道。與此同時,嫦娥四號還會與在軌多時的鵲橋號中繼衛星進行通信連接,為最終著陸做好準備。

由於進行第一次近月制動時還是月球背面的黑夜,而月球的自轉週期大約為27.3天,所以嫦娥四號將要等上很長一段時間才能再次迎來月球背面的白天。選擇在月球背面的上午著陸,這樣嫦娥四號才能利用太陽能在月表開展各項工作。

来看世界呀

今天凌晨2:23嫦娥四號發射成功,不久後就成功進入地月轉移軌道,完成了登月的第一步,開始了向月球飛行的旅程,但要需要27天才會軟著陸月球。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

探測器登月自然不像開汽車那樣直來直去,在地球上發射將嫦娥四號推入了遠地點42萬公里的地月轉移軌道,這個軌道可比地球和月球之間的距離還大,距離又這麼遠,自然不可能著陸。在軌道上,嫦娥四號需要經過不斷地調整飛行速度等運行參數,使嫦娥四號不斷地接近月球,直到降低到合適高度,調整好參數後,在合適的時機啟動軟著陸程序,由於是在月球背面登陸,就需要先期發射的鵲橋號中繼衛星中轉地球信號並不斷修正軌道。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

而這個調整階段是27天,快一點其實也可以,但是那樣的話需要探測器攜帶更多的燃料,對發射和過程中軌道調整的要求也高一些,嫦娥四號進入月球100公里軌道需要兩週左右的調整,但入軌後是月球夜晚,需要等到白天登陸,大約又是半個月,加起來小一個月時間。嫦娥四號與嫦娥三號一樣,採用登陸器和巡視車兩部分,到達月球后,登陸器將巡視車釋放出來,對月球背面的馮卡門隕石坑展開巡視探測。嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

登陸器也攜帶著一個特殊的“箱子”,裝著探頭和幾種植物種子,用於試驗地球生物在月球人造環境中的生長試驗,鵲橋號和嫦娥四號都帶有低頻射線探測儀,可以在月球背面環境捕捉更弱的信號,在月背進行深空探測試驗,探討將來人類在月球背面建觀測基地的可能性。

诸葛小村姑

作為一個無人航天探測器,其工作任務是經過嚴格認證的,不同於有人探測的時間迫切性,因此經濟性是這次嫦娥四號的第二要素。


27天的時間,如果是有人探索,那麼維持生命系統運轉的:氧氣、水分、食物、氣壓平衡、溫度調節、返回裝置等等就會佔據航天器的絕大部分,其次才是燃料推進劑。


但是27天對於無人探測器而言就沒那麼漫長了,通過十幾次地球的引力彈弓加速,航天器最終擺脫地球引力,僅僅依靠不多的能量,就飛向月球,最終被月球引力捕獲,開始繞月減速過程,這是飛出地球的反過程,經過幾次環繞,達到近乎圓形軌道,然後找準時機,開始下降,緩慢著陸。

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

如果是火箭推進直接將探測器送達月球軌道,需要的火箭比長征三號乙大3-5倍,推力才能更強,而這樣的火箭,費用比長征三號乙多10倍不止。星際探測不是比燒錢,也得講究費效比。


著陸後就要探測器自檢,啟動與鵲橋號的通訊,然後開始月面征程,由於工作區域處於人類視野之外,無線電波都無法直接遙控,必須等鵲橋號中轉才能夠進行。


其實,月球的公轉週期是27.3天,這其中的關係,大家好好聯想一下!?


………………

這裡是諸葛小村姑為您報道,歡迎關注!

科学黑洞

嫦娥四號探測器今日凌晨成功發射,預計將會30天后在月球背面實現軟著陸。地月距離大約是38萬公里,嫦娥四號奔月過程並不是簡單的從A點到B點的過程。

其實無論是發射時間還是登月時間都是精確到分秒的。中間要考慮很多的問題,例如著陸的時間要選在月球的白天,這樣可以保證充足的太陽光照用以月球車工作。我們知道月球的自轉週期大約是28天,而嫦娥四號進入繞月軌道是月球的黑天,所以需要不斷的軌道調整大約需要半個月的時間到白天才可實現著陸。

嫦娥三號的奔月軌道遠日點達到38萬公里,而嫦娥四號的奔月軌道遠日點達到了42萬公里,相對來說嫦娥四號要走一條較遠的奔月路線,這條軌道按飛行順序分為繞地飛行的停泊軌道,飛向月球的過渡軌道,繞月飛行的月球衛星軌道和在月面降落的下降著陸段。
嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?
這個過程是不斷加速,變軌,制動減速,再綜合考慮登月時間(白天)最終精確計算出的奔月軌道,最大程度利用引力作用減少燃料消耗,再嚴謹一點可能多一分鐘少一分鐘都不行。


以上是我的簡單回答,這裡是科學黑洞,感謝你們的關注與點評。

星辰大海路上的种花家

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

據公開報道的資料嫦娥四號需要自12月8日凌晨2:23發射後,需要將近27天的時間才能最終到達艾肯特盤地,這對大家都比較熟悉的阿波羅登月只用了三天就到達月球實在有些漫長,但阿波羅載人且登陸正面....我們來看看為何要27天才能到達月球?嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

在討論這個問題之前,我們先來看看嫦娥三號是如何登陸月球的,因為嫦娥四號是三號的備份星,儘管載荷有所不同但結構一致發射火箭一致的情況下有極大的參考價值!

嫦娥三號是2013年的12月2日1:30發射,也是在凌晨!

12月6日時即已經進入100KM環月軌道

12月10日變軌進入遠月點100KM,近月點15KM的橢圓軌道

12月14日21:11分嫦娥三號在月面軟著陸成功!

從發射開始到降落,嫦娥三號大約用了半個月時間!但由於探月軌道的性質,發射時間隨月球位置而定的,如下圖所示!

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

從我國境內想月球發射探測器走的是一條追趕月球的軌道,由於當前火箭推力以及比衝的侷限性(從節省燃料、增大載荷考慮),都會選擇一條最經濟的軌道前往月球,因此這個時機是不多的,理論最經濟的軌道窗口一年只有一次,而且會隨時間推移時間上會有一些前後差異!

但是非常抱歉,這條軌道盡管前往月球是最經濟的線路,但此時卻是前往月球正面的,因為到達時候月球的正面剛好是白天,而嫦娥四號打算降落的位置卻是晚上!

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

由於地月系的潮汐鎖定,導致月球的圍繞地球公轉過程中,半圈是白天,半圈是黑夜,那麼月球公轉一圈是多久呢?27.3天,因此月球上大概13.6天是白天,13.6天是黑夜,這樣對嗎?

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

理論上是對的,但卻沒有考慮地球在太陽軌道上的位置,因此真正的月球白天+黑夜是29.53059天,這和30天一個月已經非常接近了,所以我們說半個月白天半個月黑夜沒毛病!

因此嫦娥四號與嫦娥三號一樣,到達月球100KM的環繞軌道時間並不久,5天左右即可到達,再幾天調整進入15KM近月點的登月軌道也就3-4天時間,但此時月球背面已經接近黑夜,降落就要摸黑工作,儘管嫦娥四號載有同位素電池,但那只是輔助保溫使用,真正的工作展開和月球車四處溜達,需要太陽光的支持!!參考嫦娥三號12天降落+接近15天等待,幾乎就是27天!等待是最折磨人的,但只能靜靜的等待!

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

嫦娥四號組合體的太陽能電池

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

嫦娥四號月球車的太陽能電池!

因此陽光在探月過程中非常關鍵,我們要確保在馮·卡門撞擊坑降落時是艾肯特盤地的清晨,保證以最大的白天時間來開展第一次月面探索工作!!

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

因此儘管嫦娥四號要不了幾天就已經到達月球,但卻只能在近月軌道上一圈圈的繞行,等到艾肯特盤地天亮了才能降落月球!

弄潮科学

中國嫦娥四號探月器在8日凌晨已成功發射,進入遠地點42萬公里,近地點200公里的軌道,大約要27天后進入降落程序。在近月點開始實施制動,進入100公里環月軌道。
嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

據航天集團設計師介紹:探測器成為月球的衛星,然後再著陸到月球。跟月球有個交會的過程,機會短暫又唯一。因為與月球交會時,從兩條路過來的兩個物體,只有在這時做相對應的減速,兩物體才能成為一體。
嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

嫦娥四號在8日凌晨兩點半,跨越萬里來到月球后,嫦娥四號不能著急著陸,它繞月飛行的時間比嫦娥三號要多十幾天(27天)。為什麼呢?

據報道,經精準計算後,嫦娥四號定在月球背面的上午著陸。工作人員在第一次近月制動後,軌道面到著陸區上方時,正好是著陸區晚上。而為了探測器落一到月球上就有充分的太陽光能,以便展開工作,就需要在月球白天著陸,由於月球的自轉週期剛好是28天。也就是說在月球上的一天,相當於地球上的一個月,所以月球黑夜繞月飛行的嫦娥四號探測器,就要等上大約半個月才能讓它趕在月球的白天實施著陸。

嫦娥四號升空時間和著陸時間都經過精確的計算和設計,以保證這次月背軟著陸圓滿成功。

歡迎關注和點評。
嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

探索宇宙世界

簡單的回答下,這是由於潮汐鎖定現象,在月球背面著陸和操作航天器特別具有挑戰性。隨著時間的流逝,地球引力的影響已經減慢了月球的自轉週期,使之與繞地球軌道運行所需的時間相等。因此,月球的同一面總是面對著我們地面上的人。為了向對方發送命令,像嫦娥-4這樣的任務需要一些創新的通信解決方案。為了在著陸期間和之後與航天器取得聯繫,我國發射了一顆中繼衛星,名為“鵲橋”,衛星上裝有大型拋物面天線。這顆衛星位於離月球65000至85000公里的穩定點,即第二地球-月球拉格朗日點。從這個棲息地,雀橋與陸地地面站和嫦娥-4的著陸點都享有恆定的視線。所以這一切都準備調整,最後達到任務成功都需要各方面的條件和合適的時機。

艾伯史密斯

答:我國嫦娥四號總設計師孫澤洲,在央視第四套節目中解釋過這個問題,原因和月球公轉時間有關(為了讓嫦娥四號在月球白天登陸),也為嫦娥四號在月球軌道提供足夠時間實施變軌工作。


月相知識

要解答這個問題,我們先來了解一點必要的天文知識:

(1)月球始終一面朝著地球,月球公轉週期等於自轉週期,一個週期是27.32天;

(2)月球跟著地球繞著太陽旋轉,於是月相週期滯後於月球公轉週期;

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

(3)月相週期是29.5天(既陰曆的一個月),導致月球上的一個白天或者一個夜晚,就是地球的14.75天;

(4)農曆月初,從新月開始,歷經上弦月、滿月、下弦月;2018年12月8日是冬月初二,月相處於新月到上弦月的過渡;

以上就是月相知識,我們知道,月球距離地球38萬公里,而一般宇宙飛船從地球出發,大概一週左右就能到達月球。


需要在月球的白天登陸

嫦娥四號的能源供給方式,主要是太陽能發電和同位素溫差發電(核電池),月球白天溫度可達150℃,夜晚溫度會下降到-170℃,夜晚時同位素熱源會給設備加熱,以保證設備的正常運行。

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

據我國嫦娥四號總設計師孫澤洲說,為了保證嫦娥四號登月後就能得到充分的太陽光能,以便探測器展開工作,就需要選在月球背面的白天著陸。


嫦娥四號日程推算

然後我們來估算一下,嫦娥四號的日程時間:

(1)12月8日發射時,此時月球背面正好完全處於白天;

(2)12月15日左右到達月球,此時月球背面有一半處於白天,另外一半處於黑夜,而且月球背面即將全部變為黑夜;

(3)12月22日左右,月球繞到地球陰影一面(滿月),此時月球背面完全黑暗下來;

(4)2019年1月6日左右,月球背面重新轉變為白天;

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?

於是,根據嫦娥四號的登陸位置(艾特肯盆地的馮卡門撞擊坑),科學家們會選擇在適當時候進行登月;艾伯菌預計在2019年1月3日~1月9日之間。


另外,嫦娥四號到達月球附近後,還需要繞月飛行20天左右,在這段時間裡,嫦娥四號也有充分的時間進行變軌調整,使得自身處於最佳的降落軌道。

嫦娥四號為什麼要在太空中飛行27天那麼久才到月球?


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