嫦娥五号仅用5天飞到月球，为什么韩国月球轨道器耗时达134天？

　　航天强国韩国也要“探月”了！2022年8月5日，韩国月球轨道器“赏月”(Danuri)搭乘“猎鹰9”火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角航天中心发射升空，开启它的环月之旅，届时韩国将成为全球第7个拥有月球探测器的国家。如果一切顺利，“赏月”将在12月16日（世界时）到达月球轨道，前后历时达134天。

　　韩国“赏月”轨道器想象图

　　有朋友表示好奇：记得我们的嫦娥5号月球着陆器是2020年11月24号发射，28号就进入了环月轨道飞行，总共只用时不到5天；同样是从地球飞到月球，为什么韩国的探测器竟需要4个半月？它到底是怎么飞的？

　　猎鹰9号是许多航天迷心中的“梦想火箭”，它运力强大，能将8.3吨的有效载荷推到地球同步轨道，它还可以“回收重复使用”。当然了，猎鹰9号在回收一级火箭时的GTO载荷只有5.8吨。

　　相比之下，发射“嫦娥五号”月球探测器的长征五号火箭GTO运载能力达14吨，它不能回收，一些网友对此耿耿于怀。

　　猎鹰9火箭发射“赏月”轨道器

　　但一个有趣的现象是：韩国“赏月”号轨道器总发射质量仅678千克，嫦娥五号重达8.2吨，是前者的12倍！为什么“大马拉小车”的猎鹰9火箭竟要花134天才把“赏月”送到月球？

　　从SpaceX公司发布的猎鹰9号火箭数据看，它能将大约4吨的载荷送去火星，按理说发射一个几百千克的探测器去月球应该绰绰有余。但“赏月”号升空后却走了一条非常奇怪的“8”字形路径，它最远竟飞到了距离地球150万公里的地方，远远超出了地球到月球38万公里的距离：

　　“赏月”在太空兜了个“8”字形的大圈

　　为什么“赏月”号要舍近求远多飞几百万公里，为此多耗100多天？既然美国猎鹰9火箭动力充沛，直接送它去月球不香吗？抑或“赏月”除了赏月之外还有别的探测任务？

　　包括中国嫦娥四号、嫦娥五号、美国月球勘测轨道器（LRO）以及阿波罗飞船在内，许多月球发射任务都采用“一箭直达”的方式：用火箭将探测器直接推送到月球，然后由探测器开启发动机减速，被月球引力捕获，再绕着月球飞行，这种地月转移轨道被称为“霍曼轨道”。

　　美国LRO用时5天插入月球轨道

　　“霍曼轨道”的好处显而易见：速度最快，用时最短。特别对于载人登月而言，时间更是宝贵，宇航员在太空多呆一天就多一天的消耗，也多一分风险。同时它对飞船的要求也更高：我们需要更强大的飞船发动机来进行轨道机动，要携带更多推进剂，探测器因此更大更重；需要更精确的轨道计算和测控，发射窗口也得精确到秒，机会稍纵即逝。

　　韩国显然不具备这些技术。“赏月”号总重678千克，干重（不包含推进剂的质量）550千克（其中有效载荷质量仅40千克），也就是说它仅携带了128千克的燃料。这些燃料需要用来进行多次变轨，还得支持其长时间的绕月轨道机动。采用“弹道式入轨”，以时间来换取低能量轨道转移（LET），是不得已而为之的做法。

　　走弹道式地月转移轨道需要数月时间

　　猎鹰9号火箭推力强大，它能给“赏月”一个很快的初速度，使它飞到距离地球约150万公里远的“地日拉格朗日L1点”附近，然后在地球的引力作用下，“赏月”开始往回走、向着月球的方向运动，最终与月球轨道重合，并被月球引力捕获。

　　这样做的好处除了节省飞船自身的燃料外，还可以“扩大”发射窗口，不需要像嫦娥五号那样把发射时间“卡到秒”。“弹道式入轨”技术含量更低，更保险。

　　印度“月船2号”依靠地球重力一点点加速

　　与韩国借用猎鹰9号火箭发射不同，航天强国印度面临的却是另一个难题——火箭推力不足。

　　2019年7月22日，印度用GSLV Mark III-M1火箭发射“月船2号”，火箭推着飞船绕地球兜兜转转N多圈，利用地球重力一点一点地加速，最后花了29天时间才把“月船”送达环月轨道，比韩国快100多天。

　　“月船2号”着陆器“维克拉姆”最终以零件形式登陆月球，取得了95%的成功。

　　印度演示月球飞船

　　“道路千万条，安全第一条”，向月球发射探测器不仅需要强大而稳定的火箭，需要有强大而稳定的飞船，还需要有极精确的遥测和遥控技术加持。

　　火箭强劲、飞船动力不足，就得兜兜转转，花大量时间来弥补；若火箭不行，也需要耗费许多时间一点点变轨，才能把飞船送到位。只有各方面的技术都到位了，才能飞出完美的霍曼转移轨道，用最短的时间将探测器送到月球。

　　航天强国讲的是科学，单靠吹肯定是不够的。

　　参考资料及图片来源：

　　快懂百科：嫦娥五号探测器，长征五号系列运载火箭

　　维基百科：Ballistic capture，Trans-lunar injection，猎鹰9，猎鹰9发射列表，Danuri，Chandrayaan-2，