为什么地球通往月球只有一条路(图)

嫦娥一号的飞行轨道示意图

您好，我想知道为什么说“地月转移轨道”具有“唯一性”？

这个“唯一性”是指从地球到月球，消耗能量最小的轨道只有一条。嫦娥一号从这条轨道飞向月球可以节省出更多燃料，用于在进行绕月探测工作时的轨道高度维持，从而使工作寿命达到1年甚至更多。

在整个嫦娥一号飞行轨道的设计过程中，地月转移轨道的设计最为特别。因为在以往的人造地球卫星轨道设计中，只需考虑地球对卫星的引力作用，可以使用简单明了的关系式得到卫星的运动方程，即使考虑其他天体的引力作用、高层大气的阻力作用效果，由于这些作用的影响很小，根据多年的工程经验，可以通过一些简化和平均的方法，附加一些微小的调整量就可以解决大部分的轨道设计问题。

但是设计地月转移轨道则与此不同，必须同时考虑地球和月球的引力作用影响。当嫦娥一号在近地轨道飞行时，主要受地球引力的作用，月球引力的作用非常微弱；随着地月转移飞行过程的进行，嫦娥一号离地球越来越远，地球的引力不断减弱，而月球的引力不断增强，飞行轨迹也逐渐偏离最初的椭圆形轨道；当嫦娥一号进入离月球6.6万千米远的半径范围内时，起主导作用的变成月球的引力，而不是地球的引力。这时嫦娥一号的飞行轨迹完全变化，不再是围绕地球的椭圆，而变成围绕月球的双曲线轨道，而且轨道面也慢慢变化，不在同一个平面里。目前，还没有一种简单的方法可以轻易描述这个过程，从理论上讲空间中存在无数可能的轨道，而其中消耗能量最小的轨道只有一条，轨道设计正是要找出这样的一条轨道。

为了解决这一难题，在设计地月转移轨道时采用了圆锥拼接法，先假定将轨道分为地球运行段和月球运行段，然后分段逐次逼近，再经过不断的修正，最终找到一条唯一的地月转移轨道。

因此，嫦娥一号进入地月转移轨道入口的时机以及运动状态，特别是位置和速度，包括速度的大小和方向等因素都是非常关键的。如果时机不对，嫦娥一号找不到月球从而无法和月球相会；如果嫦娥一号的速度过大，它将错过月球，无法进入月球引力作用的范围；但如果速度过小，嫦娥一号就会像中途抛锚的汽车，无法摆脱地球引力场的束缚到达月球。总之，在经过调相轨道运动之后，嫦娥一号必须到达一个事先经过仔细设计和审核的位置，并具备所要求的速度大小和方向，才能沿着地月转移轨道到达月球。