月船3号确实打低了(顺便科普)_风闻
肆意追风-只聊常识,别吹技术。07-16 10:38
根据美国人的报告,月船3的近地点大约是138千米,而印度之前公布的高度是170千米。所以网上就有朋友在讨论是不是打低了。实际上远地点低了200左右不算事,近地点要是低30多,这个误差就有点吓人了。
首先,这个差距不是地球基准不同造成的。因为地球的赤道半径比平均半径多7千米,比极半径多21千米,无法解释32千米的误差。更何况如果印度人用极半径为基准,美国人反而用赤道半径为基准,总让人觉得哪哪不对。结合其他的一些航天器跟踪网站的数据,大概可以认为以地球赤道半径为基准时:138千米,以地球平均半径为基准时:145千米,是月船3号真实的近地点高度。
其次,中国打GTO近地点都是200左右,美国人从来没给我们报一个170出来。至少中美的基准是一致的。所以美国人报138,就意味着我们报也是138。这个高度确实很低。
第三,印度人是故意打低的。原因有两个,1、直播画面看速度高度曲线与预期结合得很好。2、轨道周期是一个整数。个人判断,ISRO在媒体发布的消息是早前的计划,不是真实的轨道,他们出于某些原因改变了轨道设计,将初始轨道打低了一些。然后宣传口多少有点官僚主义,发布的东西跟实际不符。
轨道打低之后的影响:
1、节省燃料,增加有效载荷。印度的月球和火星探测器的轨道设计和嫦娥1号类似,都是用近地点的多次加速来节省燃料。由于火箭的原理是基于动量而不是动能,同一支火箭消耗相同的燃料获得的速度增量是不变的。于是初始速度越快,获得的动能增量就越大。近地点是速度最快的点,在这里加速最有利,而且近地点越低,近地点速度越快,加速越有利。但是如果加速时间太长,航天器飞过近地点之后还在加速,这时候航天器的速度下降了,加速的效率就会下降。于是就把一次加速分解成多次加速,每次加速只持续很短的时间,确保火箭总是在近地点附近工作。这样就能最大限度地节省燃料。注意,这里跟所谓“引力弹射”没有关系。
2、空气阻力变大,增加燃料消耗。很简单,地球轨道上也是有空气阻力的,高度越低,阻力越大。但印度的工程师综合取舍之后大概会认为1和2累加之后还是赚的。
3、增加风险,减小裕度。以上都是理想状态,如果降低近地点高度真的有得赚,那么大家都会打那么低,而不至于GTO普遍都打到200km上下了。然而如果后续变轨不顺利,比如某一圈的轨道提升出现问题,造成月船3号错过奔月窗口,它就有可能需要在目前的轨道上等待一个月才能等到下一个窗口,那么这么低的近地点就会导致任务失败的风险极大提高。因为空气阻力会造成轨道高度的迅速衰竭,即使不掉下来,也会大量的消耗燃料。
总的来说,近地点打低那么多,目的是在现有基础上再抠出一些运力,而代价则是任务失败的风险大大提高。接下来我们要看印度会不会在后续变轨中像嫦娥1号一样将近地点抬高(还要与美国的数据相印证,不能以ISRO的数据为准)。如果没有,那么就算我说中了。