论述“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理

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论述“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理



摘要：本文根据“嫦娥一号”探月过程中的升空变轨等活动，分析其中的物理过程，使读者详细了解这一过程。

关键词：“嫦娥一号”、万有引力、伽利略运动定律、圆周运动 1.引言：我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究 。

1996年完成了探月卫星的技术方案研究，

1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证

工作。

经过10年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。2007年10月24日18:05:04，经过科学家们十年的努力，我国的首颗绕月人造卫星“嫦娥一号”发射升空，神话变成了现实！科技的发展离不开物理的发展，无力的基本定律今天依旧是物理学的基础。打好基础才能更好的发展。 2.探月过程： 2.1环地飞行

（1）第一次变轨：2007年10月25日17时55分完成第一次变轨指令发出130秒后，卫星近地点高度由约200公里抬高到约600公里，变轨圆满成功。这次变轨表明，嫦娥一号卫星推进系统工作正常，也为随后进行的3次近地点变轨奠定了基础。这次变轨是嫦娥一号卫星在约16小时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：北京时间10月26日17时44分，远望三号测量船消息，嫦娥一号卫星成功实施第二次变轨。这是卫星的第一次近地点变轨。嫦娥一号卫星第二次变轨后，将进入24小时周期轨道。远地点高度由5万多公里提高到7万多公里。

（3）第三次变轨：北京时间10月29日18时01分39秒，远望三号测量船消息，卫星成功实施第三次变轨。10月29日第二次近地点变轨，卫星远地点高度由7万余公里提高到12万余公里，开创了我国最远航天测控的新纪录。进入绕地飞行48小时周期轨道。 2.2地月转移

北京时间10月31日17时28分，嫦娥一号卫星成功实施变轨，顺利进入地月转移轨道，开始飞向月球。卫星远地点高度由12万余公里提高到37万余公里，进入114小时地月转移轨道。这也是卫星入轨后的第三次近地点变轨。由绕地飞行轨道顺利进入地月转移轨道。11月2日上午10时33分，嫦娥一号卫星成功实施了首次轨道中途修正。10时25分，嫦娥一号卫星按照指令要求，星上装载的两个小推力发动机点火成功，对卫星飞行航向实施修正。 2.3脱离地球

“嫦娥一号”卫星在发射升空后要先围绕地球用5天的时间转5圈，第一个阶段是绕3圈，每圈16小时，第二阶段是用24小时绕一圈，第3个阶段是用48小时绕一圈。火箭把卫星送入轨道后，地面注入指令，卫星主发动机点火实


施变轨，将近地点抬高到约600公里，让卫星经过测控站上方时速度相对减少，便于后续控制。第二、三、四次点火实施变轨，让卫星不断加速：这3次变轨目的都是加速，每变轨一次，卫星的速度就增加一点，通过3次累积，卫星加速到10.916公里/秒以上的进入地月转移轨道的最低速度，向月球飞去。 2.3近月制动

（1）第一次制动：11月5日11月5日11时15分，嫦娥一号卫星主发动机点火，第一次近月制动开始，嫦娥近月制动将持续22分钟。11时37分，嫦娥一号卫星主发动机关机，第一次近月制动结束。到达距离月球420公里，第一次近月制动进入12小时月球轨道。

（2）第二次制动：11月6日第二次近月制动进入近月点200公里，远月点1700公里，周期为3.5小时的轨道，运行3圈。

（3）11月7日8时24分，第三次近月制动开始，这次近月制动将持续10分钟。8时34分成功完成第三次近月制动，卫星进入周期为127分钟，环绕月球南、北极的，高度200公里的极月圆形环月工作轨道。



3.“嫦娥一号”飞行过程中主要涉及的物理学原理

3.1升空过程：在长征三号甲运载火箭在将“嫦娥一号”送入太空过程中，其速度至少要达到第一宇宙速度（7.9km/m）。根据万有引力定律和圆周运动规律有

GmMR2

=mR （1）

GMR

v2

所以

v=

（2）

另外火箭升空过程中近似动量守恒，火箭通过向后喷出气体获得推力。火箭速度大小与其质量的关系

v=v0+uln

m0m

（3）

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