地月轉移

地月轉移（英語：trans-lunar injection (TLI)）是月球探測器從地球出發，通過推進器加速，進而脫離地球引力，最終被月球引力捕獲的過程。

地月轉移軌道透視圖。地月轉移切入發生在地球附近達到的紅點處。

歷史

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第一個嘗試地月轉移的探測器是蘇聯於1959年1月2日發射的月球1號，月球1號原本被設計成撞向月球的航天器，但是地面控制系統的故障導致火箭的點燃時間出現誤差，導致探測器偏離計劃路線。最終探測器錯失了被月球捕獲的機會，以3倍原軌道半徑的距離與月球擦肩而過。月球1號在掠過月球表面後，隨即離開地球軌道，進入了日心軌道。^[1][2] 月球2號在1959年9月12日更準確地執行了相同的機動，最終在2天後成功撞擊月球表面。^[3] 蘇聯航天部門在1959至1976年間成功重複了多次類似的太空任務：22次「月球」任務、5次「探測器」任務。^[4]

美國在則在1962年1月26日發射了其第一個月球撞擊探測器，徘徊者3號，但最終未能抵達月球。但此後的徘徊者4號於1962年4月23日成功完成了此項使命。^[5] 在1962至1973年間美國重複了其他類似的27次太空任務，包括5次成功的勘測者計劃軟着陸器，5次月球軌道計劃探測太空船，^[6]:166 和9次阿波羅任務，搭載人類首次登陸月球。

第一次載人地月轉移任務是1968年12月21日發射的阿波羅8號，使其組員成為第一批離開近地軌道的人類。^[7]

在阿波羅計劃的月球任務中，地月轉移由土星5號火箭S-IVB的第三級可重啟J-2發動機完成。 這種特別的地月轉移推進持續了大約350秒，為飛行器提供了3.05 - 3.25 km/s的速度變化，此時飛行器正在以相對於地球10.4 km/s的速度前進。^[8] 在傍晚天色的映襯下，阿波羅8號的地月轉移過程可以從夏威夷瓦基基島南部被清晰地看到，飛行器被人們拍了照，並在第二天被紙面報道。^[9] 同樣地在1969年，阿波羅10號在黃昏中的地月轉移過程在澳大利亞的吉朗卡列依然可見。^[10] 目擊者將場景描述為：一對車燈從霧中的山尖後躍出，此時的飛行器像極了一個拖着綠色彗尾的彗星。^[10]

1990年，日本發射了其第一個月球任務飛行器——飛天號，計劃飛掠月球並將羽衣號微型衛星送入月球軌道。 此後，它探索了一種新的低Delta-v地月轉移路徑，全程用時6個月（而阿波羅選擇的耗時為 3 天）。^[11][6]:179

1994年，美國的克萊門汀號探測器為了展示其機體的輕量級技術，在進入月球軌道之前使用了一次為期 3 周的地月轉移和兩次中途地球飛越。^[11][6]:185

1997年，亞洲3號通信衛星成為第一顆被月球引力捕獲的商業衛星，在發射失敗後，它以低Delta-v方式繞月兩次，以到達其所需的靜止軌道。在距離月球表面 6200公里的高度處飛過月球。^[11][6]:203

2003年，歐空局的SMART-1技術示範衛星成為第一顆繞月飛行的歐洲衛星。在被發射到地球靜止轉移軌道（GTO）後，它使用太陽能離子發動機進行推進。由於其極低的Delta-v地月轉移機動性，該航天器花了13個多月才到達月球軌道，並又花了17個月才抵達其期望的軌道。^[6]:229

2007年，中華人民共和國於啟動了第一次月球太空任務，將嫦娥一號發射至月球軌道。衛星經歷了數次推進才使其遠地點緩慢遠離地球，直到抵達月球附近。^[6]:257

緊隨其後，在2008年, 印度將其的月船1號發射至地球靜止轉移軌道，然後和中國的飛行器一樣，使用數次緩慢的推進來提高遠地點到月球附近。^[6]:259

2019年，以色列航太工業公司製造的月球軟着陸器創世紀號同樣地使用了這種機動過程，但卻不幸在月球上墜毀。

2011年，NASA的GRAIL衛星選擇了一條低Delta-v路線抵達月球，經過了地日拉格朗日L1點，整個過程歷時3個月。^[6]:278

參考

1. Luna 01. NASA. [2021-07-27]. （原始內容存檔於2020-09-05）.
2. Soviet Missions to the Moon. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2021-07-25]. （原始內容存檔於2020-09-05）.
3. NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2021-07-27]. （原始內容存檔於2017-11-20）.
4. Soviet Missions to the Moon. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2021-07-27]. （原始內容存檔於2020-09-05）.
5. Ranger 4. NASA. [2021-07-27]. （原始內容存檔於2020-09-05）.
6. Beyond Earth (PDF). NASA. [2021-07-27]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-31）.
7. Mars, Kelli. 50 Years Ago: Apollo 8, You are Go for TLI!. NASA. December 20, 2018 [2021-07-27]. （原始內容存檔於2020-09-05）.
8. Apollo By the Numbers. NASA. （原始內容存檔於2004-11-18）.
9. Independent Star News, Sunday, December 22, 1968. [2021-07-27]. （原始內容存檔於2020-09-06）. "The TLI firing was begun at PST while the craft was over Hawaii and it was reported there that the burn was visible from the ground."
10. French, Francis; Colin Burgess. In the Shadow of the Moon. University of Nebraska Press. 2007: 372. ISBN 978-0-8032-1128-5.
11. Alexander M. Jablonski1a; Kelly A. Ogden. A Review of Technical Requirements for Lunar Structures – Present Status (PDF). International Lunar Conference 2005. 2005 [2021-07-27]. （原始內容 (PDF)存檔於2019-07-20）.

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