为什么飞船不直接飞向月球，而是需要不断绕圈变轨？

为什么飞船不直接飞向月球，而是需要不断绕圈变轨？

简单来讲，四个字：省钱省事！

先来说说如何省钱的，其实就是省燃料，燃料节省了，当然就省钱了。

对于不了解航天活动的吃瓜群众来讲，真的不知道航天活动有多烧钱。当然我也是一个普通吃瓜种群，也不是太了解，只是查找了一些资料，作为科普，也够用了。

很多人都看过运载火箭的发射过程吧，在火箭发射塔上，火箭看起来大得惊人，但你知道为什么火箭那么大吗？

没办法，因为化学燃料能量的效率实在太低了，为了获取足够强的推动力，就必须把火箭造得足够大，装得下足够多的燃料才行。这也是为什么整个发射系统的质量，绝大部分都是燃料的质量，有效荷载其实少得可怜。

一般火箭的有效荷载只有1%而已，这是什么概念？比如说火箭发射总质量为100吨，那么其中只有1吨是有效荷载质量，也就是可以供人类利用的质量，其他质量（主要是燃料）在发射升空后都废弃掉了。

阿波罗登月采用的土星五号运载火箭，发射质量达到了惊人的3038吨，但阿波罗飞船本身的质量只有45吨而已，其他质量最终都废弃掉了。

我国的嫦娥五号探测器采用的长征五号运载火箭，起飞重量达到870吨，但是嫦娥五号飞船质量只有8.2吨。

而即便是升空来到预定轨道，脱离了火箭的飞船，其实燃料还是占据一大部分。比如说嫦娥五号飞船的质量8.2吨，其中仍旧有4吨的燃料，这些燃料主要用来给飞船变轨，加速和减速提供动力。

如果火箭采用直飞的方式飞往月球，也不是不可以，但是需要更多的燃料，同时难度更大。

现如今的运载火箭一般都是怎么把飞船送到月球的呢？

首先把飞船送到地球轨道，然后火箭飞船分离，意味着火箭的使命完成了，坠入大气层烧毁。不过此时的飞船速度并没有达到飞往月球的速度，怎么办呢？

为了摆脱地球引力的束缚，获得足够的速度，就需要利用地球的引力弹弓效应，通过不断绕圈变轨的方式提升速度。

经过几次兜圈之后，飞船的轨道越来越扁平，近地点与远地点的差距越来越大。

当近地点为200千米时，远地点的距离就可以达到40万千米，这时的飞船其实就进入了地月转移轨道，相当于飞到月球了。因为月球地球之间的距离大约为38万公里。

当然，正如刚才所讲，也可以选择不绕圈变轨，直接飞往月球，但需要更大的速度，要想增加速度就必须增加火箭燃料。但无论增加的燃料用在火箭上还是飞船上，都增加了起飞的质量，增加燃料的同时又必须增加燃料的储存罐，这其实是一个指数级增加。

到了月球之后，过程与离开地球差不多相反，利用月球引力来辅助反推减速，因此这个过程也需要围绕月球绕圈，这样就可以减少燃料消耗。而如果直接飞到月球表面，由于月球上没有大气，无法使用摩擦力减速，也无法使用降落伞，需要完全依靠飞船发动机制动减速。

如此一来，就需要增加很多燃料，同时从距离月球很远的地方就需要刹车减速。这种飞往月球的方式注定要增加大量的燃料，得不偿失。

从技术难度角度来讲，直接飞往月球也很不划算，由于直飞的方式意味着起飞重量几乎成倍增加，不仅会大大增加发射成本，也会让发射的技术难度，危险系数等成倍增加。无论从哪个方面来考量，都是得不偿失的。

这也是为什么一般的火箭发射，都会产生不断变轨，利用天体本身的引力弹弓效应来加速和减速的原因所在，相当于利用了原本就存在的大自然力量，省钱省事又安全，何乐而不为呢？

其实，飞往月球的过程，与平时我们骑自行车爬坡的过程颇为相似。在爬坡之前，一般我们都需要有一个缓冲加速过程，获得一定速度之后才能轻松爬坡。

如果爬坡之前没有任何加速来获得速度，能不能爬上坡呢？当然也能，但需要很大的力量，还需要持续不断地力量才能爬上坡。

现在，你应该明白火箭发射探测器过程，为什么总是“绕圈子”了吧。看似“绕圈子”，好像走了不少弯路，实际上一直在“蓄力”。就像没有漫长冬季的不断蓄积，哪有美好的春暖花开？

完。