目前的方案是首先进入地球轨道,加速至第二宇宙速度,然后点燃三级火箭将飞船推入地月转移轨道,飞船与三级火箭脱离,依靠月球的引力飞向月球,适时减速进入月球轨道,在月球背面依靠宇航员的操作使登陆舱与指令舱分离,登陆舱点火下降,最后依靠推进器软着陆在月球上。这样利用地球、月球引力不断加速变轨的措施,可以使飞船节省大量燃料,更利于登月舱着陆。

  发射窗口。根据星球的不同轨道位置,发射窗口有短有长。探测火星工程的发射窗口要比探月工程发射窗口少的多,窗口期时长也更短。探月工程发射窗口比较多,有效窗口期也长。对于远距离探测任务,最佳发射窗口有可能长达几年,几十年一遇,窗口时长甚至会短到几秒。直飞探测虽然可以充分利用发射窗口,但是同时又会使发射窗口变窄。令人遗憾的是,现有的火箭和飞船制造技术有限,现有测控技术不能满足苛刻的发射窗口,所以航天科学家们往往望窗口兴叹,眼高手低绝对是不成的。

  所谓的引力加速,又叫引力弹弓,就是利用行星的重力场来给太空探测船加速,将它甩向下一个目标,也就是把行星当作“引力助推器”。利用引力弹弓使我们能探测冥王星以内的所有行星,且能为人类节省大量的燃料。

  还有一个原因,人类的探测器在飞出地球,在轨运行,进入月球轨道,月球着陆过程中,都需要相对漫长的时间,对飞行器上的所有器材进行细致的检查,毕竟稍有一点差池,一次探月任务就OVER了。

  由于高比冲发动机推力较小,所以卫星需要像荡秋千那样慢慢提高速度积累能量,这就是卫星为何要在飞向月球前需绕地球做椭圆轨道飞行原因,加速过程就是变轨,使椭圆轨道越拉越长,随着卫星动能积累最终会使卫星脱离地球轨道飞向月球,当然飞行轨迹要事先设计好才能做到最省力。快接近月球时卫星还要启动发动机减速以便能够进入月球轨道,由于开始速度较快所以进入月球是个大椭圆轨道,还要不停减速变轨才能达到预想的近月轨道。

  总之,不直接飞向月球原因主要受发动机技术限制不得已的做法,未来也许会出现不用化学能的颠覆性技术就可能实现直接飞向月球梦想,包括探索火星、太阳系外其它天体等。

  最后要说的是,宇宙中的天体几乎都是以椭圆轨道运行,地球和月球也都不例外,所以人造飞行器的轨道都不会是直线,所以轨道设计就显得尤为重要,因为空间飞行时节省燃料就比节省时间要重要的多。

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