天文动力学月球火箭动力学

天文动力学月球火箭动力学月球是离地球最近的天体,是星际航行的第一个目标,载人飞船已成功地实现了登月

发射月球火箭(或飞船)的目的是对地月空间、近月空间以及月球本身进行科学考察

根据不同的目的,月球火箭又大致分为三类:接近或绕过月球后又重返地球附近的飞行器(相当于一个特殊的远地卫星)、击中月球(硬着陆或软着陆)探测器和人造月球卫星

发射月球火箭比发射人造地球卫星需要更大的能量,因此,如何使火箭动能消耗最小这个最优化问题极其重要

通常把月球火箭的运动作为限制性三体问题来处理,如果精度要求较高,还得考虑其他摄动(如太阳摄动等)

月球火箭要接近地球和月球,受这两个天体的强力吸引,这就使问题变得更加复杂,天体力学中常用的一些分析方法已不适用,所以首先要采用双二体问题的近似方法对轨道进行分析

对于地月系统,月球的作用范围约有66,000公里,在这个范围内,只考虑月球对火箭的引力作用;而在这范围外,只考虑地球对火箭的引力作用,从而把月球火箭的运动分解成地球与火箭、月球与火箭(若重返地球附近,则又是地球与火箭)的双二体问题

这是一种近似分析法,但能为月球火箭轨道的设计提供重要的数据(见月球火箭运动理论)

精确计算或设计月球火箭轨道,需要采用数值方法,但火箭分别接近地球和月球这个特点在数值计算中同样需要考虑

此外,从地球发射的火箭飞到月球附近后,不作任何推力改正,能否被月球俘获,变为月球卫星,这是一个俘获问题(见俘获理论)

经研究证实,产生这种俘获的概率为零

至于变为月球卫星后,那就和人造地球卫星类似,它的运动将要受到月球的形状(非球形)摄动和日、地摄动等影响(见摄动理论)

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