
前往月球并不是一件容易的事。我们的天然卫星绕地球运行平均距离 238,855 英里(384,400 公里)。那么从宇宙飞船升空那一刻起,需要多长时间才能到达我们最近的邻居呢?
根据过去几十年的探月任务,答案范围从大约 8 小时到 4.5 个月不等。飞越月球最快的人造飞船——这意味着它并没有停在那里——是由美国宇航局发射的新地平线探测器美国宇航局2006年研究冥王星;这艘宇宙飞船经过月球8小时35分钟发射后。
但对于目的地是月球的任务来说,旅程需要更长的时间。 1959 年,人类有史以来第一次月亮苏联月球一号执行任务34小时到达月球。这次无人驾驶任务的目的是撞击月球表面,但航天器偏离了航线,飞过了距离月球 3,725 英里(5,995 公里)的地方。当电池耗尽时,它最终停止了传输,直到今天它仍然漂浮在太空中。
1969年,当宇航员真正登陆月球时,阿波罗11号的船员109小时42分钟从升空到尼尔·阿姆斯特朗首次踏上月球。
前往月球的旅行时间变化的原因取决于许多因素,但最重要的原因之一是所使用的燃料量。工程师发现,在月球任务中使用更少的燃料可能需要更长的时间,但仍然可以完成任务。这可以通过利用地球和月球等天体的自然引力来帮助引导航天器沿着更长的路线行驶来实现。
例如,2019年,以色列发射了一艘名为Beresheet的无人航天器登陆月球。升空后,Beresheet 绕地球飞行了一圈大约六周 在不断扩大的轨道上然后获得足够的动力飞向月球。它到达了那里,但并不是以色列组织 SpaceIL 想要的方式:该团队失去了联系,Beresheet 在发射 48 天后坠入月球表面,泄漏数以千计的微小缓步动物在此过程中登上月球。
保持着最长登月纪录的航天器是 NASA 的 CAPSTONE 探测器,这是一颗重 55 磅(25 公斤)的立方体卫星,4.5个月离开地球,绕地球数圈,最终在 2022 年进入月球轨道。 CAPSTONE(地月自主定位系统技术操作和导航实验)被发送到月球测试轨道NASA 计划将其用于其计划门户空间前哨站。
无论航天器走哪条路线,每次月球任务都会经历几个基本步骤。任何太空任务发射重量的 60% 到 90% 都是燃料,使其能够摆脱地球引力并进入太空。一旦航天器到达轨道,它需要使用尽可能少的燃料来实现到达目标的最佳轨道,因为包含更多燃料会使航天器更重、更昂贵。
最后,飞船需要进一步燃烧燃料以逃离地球轨道并继续上路。运输中的航天器的速度往往相似,但月球 1 号有直接轨迹,而阿波罗 11 号需要更精确的月球轨道轨迹,这导致了更长的旅行时间。这意味着飞船不是瞄准月球,而是瞄准月球旁边,这样它就可以进入轨道,并以足够安全的速度发射着陆器并再次接收它。
由于其他原因,阿波罗 11 号花了大约 4.5 天才到达月球。例如,它需要完成一个一系列的演习和检查在它离开地球引力之前到达制导和导航系统。
“一旦脱离地球重力的主要影响,只需要进行较小的轨道修正,因此需要的燃料较少,”格雷琴·贝内迪克斯澳大利亚科廷大学空间科学与技术中心的创始成员、教授告诉《生活科学》。 ”重力完成所有的工作——月球的引力将拉动发射的任何质量。”
但旅行时间还取决于其他因素。负责美国宇航局月球到火星任务分析和综合评估的马克·布兰顿表示,最大的问题之一是该任务的目的。
“任务或机构将评估可用火箭的类型及其运载航天器的能力,”他告诉《生活科学》。 “火箭的能力和任务目标将决定航天器的规模——例如,它是科学仪器还是载人任务。
布兰顿说:“当你把所有这些约束放在一起时,它会让你设计出一条最佳轨迹,这将告知地球轨道的数量,以建立特定的几何形状或轨迹。”
这意味着,就像与航天器和航天相关的一切一样,对飞船大小、乘员人数、燃料分配和所有其他可能细节的精确计算都可能对登月总旅行时间产生影响。