在行星際空間飛行的人造天體稱為行星際飛行器﹐包括飛向和繞過行星的飛船﹑擊中行星（硬著陸和軟著陸）的火箭和行星的人造衛星等。
基本介紹
- 中文名：行星際飛行器運動理論
- 類型：理論
- 關於：行星際飛行器
- 階段：3
簡介,三個階段,主要階段,運動軌道,
簡介
行星際飛行器的運動基本上可以認為是在地球﹑太陽和其他行星的引力作用下的限制性多體問題。利用作用範圍可以把它簡化為幾個受攝二體問題。
三個階段
它除了受地球的引力(包括地球形狀攝動)作用以外﹐還受地球大氣的阻力和月球﹑太陽引力的作用。它相對於地球的運動軌道接近於雙曲線。這一階段的飛行時間很短。從離開地球作用範圍之後到進入目標行星的作用範圍之前──過渡階段。主要研究飛行器的日心運動﹐飛行器在太陽(有時還考慮某些行星)的引力作用下﹐相對於太陽的運動軌道基本上是一個橢圓。這一階段飛行時間最長﹐是飛行器運動的主要階段。進入目標行星的作用範圍之後。這時飛行器在目標行星和太陽的引力作用下運動﹐它相對於目標行星的運動軌道接近於一條雙曲線。如果要使飛行器成為行星的人造衛星或者在行星表面上軟著陸﹐則需要利用制動火箭使飛行器減速。這個階段持續時間也很短。
有些飛行器是同時飛往幾個行星的﹐例如“先驅者”11號﹑“水手” 10號和“航行者”2號等。這些飛行器的運動除了上述三個階段外﹐當進入“過路”行星的作用範圍時必須考慮這些行星的引力作用﹐直到完全脫離它們的作用範圍為止﹐對於需要回收的行星際飛行器﹐它的返回軌道也經歷上述幾個階段﹐只是過程相反﹐即把目標行星當作出發行星﹐把地球當作目標行星。
主要階段
行星際飛行器的運動主要是在軌道過渡階段﹐這個階段的軌道設計十分重要。最節省能量的過渡軌道是日心橢圓軌道﹐它在近日點和遠日點上分別與相應的兩個行星的運動軌道相切﹐故又稱雙切軌道。這種過渡軌道是霍曼在1925年首先提出的﹐也稱霍曼軌道。沿著雙切軌道運動的飛行器從地球到目標行星的飛行時間，是這個橢圓運動周期的一半。根據各個行星的平均軌道半徑，求出從地球沿雙切軌道向行星發射飛行器的速度Vp和飛行時間△t1，見下表。可以看出，採用雙切軌道固然可以最節省燃料，但是飛行時間卻很長，對於像天王星等較遠行星，採用這樣軌道顯然是不現實的。另外，雙切軌道對於發射時的精度要求較高。若過渡軌道取為拋物線軌道，相應的發射速度將大於雙切軌道所要求的發射速度，相應的發射速度V孡和飛行時間△t2，見下表。可以看到，對於較遠的外行星，只要增加一些發射速度就能大大地縮短飛行時間。因此，採用拋物線軌道甚至雙曲線軌道作為過渡軌道是比較合適的。事實上，目前發射行星際飛行器的軌道絕大多數是屬於雙曲線類型的。
為了便於修正軌道和節省燃料，在空間飛行中還設計一種駐留軌道，它們是圍繞著地球和目標行星飛行的衛星軌道。飛行器先發射到駐留軌道上,測定它的位置,用小火箭修正軌道後再進入過渡軌道。在到達目標行星時也先在駐留軌道上運動，選擇合適時機在行星表面的預定地區著陸。如果飛行器需要回收，可以把暫時不用的燃料儲存在駐留軌道上，以便返回時使用，這樣能夠節省燃料達90%之多。為了能使飛行器和儲存的燃料實現對接，在技術上要求是很高的。
運動軌道
行星的運動軌道不是圓形,而基本上是一個橢圓,它們的軌道也並不在同一平面上，因此，行星際飛行器的運動實際上將更為複雜些。目前都用天體力學數值方法計算它們的軌道。
