“嫦娥一号”的长途跋涉过程以及其中的物理原理

“嫦娥一号的途跋涉过程以及其中的物理原理西南大学物理学院高明虽然我国“嫦娥一号”的探月轨道与上世纪60年代美国阿波罗载人飞船的轨道有很大不同（见下图二运行时所遵的物理原理基本上是相同的。本文就其运行过程以及其所遵从的一些物理原理给予简单分析，以飨读者。图1“嫦娥一号”的探月轨道示意图一娥一号”的探月过程．升空年10月日18时05分长征三号甲运载火箭搭载“嫦娥一”探月卫星直冲云霄，奔向遥远的月球，成功地进入环绕地球的预定轨道（即16小轨．环绕地球运行（1第一次变轨。25日17时55分北京航天飞行控制中心按照预定计划，向在太空飞行的“嫦娥一号”卫星发出变轨指令，对其实施远地点变轨。指令发秒后，卫星近地

点高度由约200公抬高到约600公，变轨圆满成功。这次变轨表明一号”卫星推进系统工作正常，也为随后进行的近地点变轨奠定了基础。这次变轨是“嫦娥一号”卫星在约16小周期的大椭圆轨道上运行一圈半后，在第二个远地点时实施的。（2第二次变轨26日17时33分北航天飞行控制中心“娥一号卫发出指令，开始实施第二次变轨。这是卫星的第一次近地点变轨分钟后，远望三号测量船传来消息，卫星变轨成功。变前，北京飞控中心对轨道参数及控制参数进行了精确计算，随后向在太空飞行了3圈于近地点“嫦娥一号星发送了高精度控制指令卫星主发动机准时点火使卫星进入24小周期椭圆轨道地高度由5万公里提高到7万多公里。这次变轨为卫星在预定时间到达设计的地月转移入口点创造了条件。（3第三次变轨。29日18时01分娥一号”卫星成功实施第三次变轨这也是卫星入轨后的第二次近地点变轨一卫在24时轨道飞行第３圈时望三号测量船在近地点顺利发现目标相数据传送到北京航天飞行控制中心时把有关指令发至“嫦娥一号卫星实这次近点变轨后星由小时周期轨道进入小周期椭圆轨道，远地点高度将由7万公里提到多公里。“嫦一号”卫星进入48小周期轨道后，先后开启太阳风离子探测器和太阳高能粒子探测器，进行数据采集和环境探测。．实现绕地、月转移日17时15娥号”卫星接到指令，发动机工作后，正常关机时分“嫦娥一号”在48小周期轨道上运行圈后，成功实施第三次近地点变轨，顺利进入地月转移轨道开始飞向月球也是卫星入轨后的第四次变轨入月移轨道后，“嫦娥一号”卫星在地月转移轨道只进行了一次中途修正，就直飞月球捕获点。．环绕月球运行（1第一次制动。115日时分，北京航天飞行控中心对“嫦娥一号”卫星成功实施了第一次近月制动，顺利完成第一次“太空刹车”动作，月球捕获卫星，卫星成功进入小绕月椭圆轨道。这次制动的目的是，降低“嫦娥一号”卫星的飞行速度，以防逃逸月球。（2第二次制动。116日时分，北京航天飞行控中心对“嫦娥一号”卫星成功实施了第二次近月制动，卫星顺利进入周期为3小的环月小椭圆轨道。第二次近月制动主要目的是使“嫦娥一号”进一步降低飞行速度，使其进入“过渡”轨道，从而为卫星最终进入工作轨道做准备。（3第三次制动日时分娥号”卫星主发动机点火，实施第三次近月制动。8时35分娥号”卫星主动机关机，第三次近月制动结束一号”卫星从近月点高度212里、远月点高度公的椭圆轨道，成功调整到周期127钟、高度200公的极月圆圆形轨道，从而正式进入科学探测的工作轨道。至此娥一号”经过长途跋涉，耗13天14小分终于成为月球的一颗“人造卫星．返回地球过程（1飞离月球过程“娥一号成月划计划后要脱离月球的束缚回球。这时就可以再次点燃发动机，给“嫦娥一号”加速，提高其绕月环绕高度，直至脱离月球的吸引，奔向地球。（2向地球过程“娥一号向地球过程中也需要调整其飞行速度变航向，直至被地球俘获，继而成为地球的一颗“人造卫星（3返回地球过程在“嫦娥一号”环绕地球运行过程中，继续实施变轨，降低绕行速度，选择适当位置二娥号”飞行过程中主要涉及的物理原理“嫦娥一号整飞行过程是个相当复杂的过程中涉及到许多科学原理和科学技术

问题，这里不可能一一列出，现就其中的主要物理原理分析如下。．升空过程中的物理原理在“长三甲”运载火箭将“，最后在发动机制动及降落伞的作用下安全着陆到地球。环地、月运行过程中所遵从的物理原理“嫦娥一号在环绕地月行程中分以地球与月球所施加的万有吸引力为其做圆周运动的向心力飞的高度不同其运行的速度不同。根据开普勒第二定在相等的时间内扫过的面积相等近、月点运行的速度快，而在远地、月点运行的速度慢（即卫星离地、月的距离越远其运行的速度就越小嫦娥一号”数次变轨（绕地、月）的过程中，由于其距离地、月表面的高度不同，其绕行的速度也就不一样。．绕地、月转移（由“绕地”向“绕月”转移和由“绕月”向“绕地”转移）过程所遵从的物理原理由于地球与月球的质量相差甚远星要实现地之的转移需改变其运行的速度，否则就无法逃脱地球或月球的吸引。．着陆地球过程中所遵从的物理原理要实现卫星着陆地球，就要其运动速度小于环绕地球运行的最小速度（即第一宇宙速度因此在卫星装备着陆时需要进步地降低运动速度在其下落过程中由受地球引力的作用，其运动速度会不断增大，若不采取措施，落地的速度就会很大。因此，在其下落过程中又要采取降速的措施过制动以及降落伞为返回的卫星减速便安全着陆月车”着陆月球时，原理大致相同。当然，关于“嫦娥一号”的实际探月过程，要比我们这里分析的复杂得多。这是因为我们在分析的过程中未考虑地球和月球的自传以及地球与月球之间的相互作用，事实上一号”的运行过程涉及到的是三体（地球、月球、卫星）问题，而不是我们这里予以简化的两体（卫星与地球或月球与卫星）问题。虽然三体运动问题的实际情况要比两体的复杂许多，但无论哪种情况，所遵从的基本物理原理是一样的。由此可见虽然探月工程是一项高端的前沿科技问题其中所涉及的物理原理并不太深奥其的一些力学原理在我们中学物理中就已经学过中我们也可以看出在学物理课程的重要性当我们也能体到，严谨科学态度、科学精神和团结协作的重要性浩大的工程，只要某个细节出错，就会毁于一旦，任何一个环节都来不得半点马虎。真是：细节决定成败，团结就是力量！2007—学度一期年物理中试题套河省乡、江三中