月船3號確實打低了(順便科普)_風聞
肆意追风-只聊常识,别吹技术。07-16 10:38
根據美國人的報告,月船3的近地點大約是138千米,而印度之前公佈的高度是170千米。所以網上就有朋友在討論是不是打低了。實際上遠地點低了200左右不算事,近地點要是低30多,這個誤差就有點嚇人了。
首先,這個差距不是地球基準不同造成的。因為地球的赤道半徑比平均半徑多7千米,比極半徑多21千米,無法解釋32千米的誤差。更何況如果印度人用極半徑為基準,美國人反而用赤道半徑為基準,總讓人覺得哪哪不對。結合其他的一些航天器跟蹤網站的數據,大概可以認為以地球赤道半徑為基準時:138千米,以地球平均半徑為基準時:145千米,是月船3號真實的近地點高度。
其次,中國打GTO近地點都是200左右,美國人從來沒給我們報一個170出來。至少中美的基準是一致的。所以美國人報138,就意味着我們報也是138。這個高度確實很低。
第三,印度人是故意打低的。原因有兩個,1、直播畫面看速度高度曲線與預期結合得很好。2、軌道週期是一個整數。個人判斷,ISRO在媒體發佈的消息是早前的計劃,不是真實的軌道,他們出於某些原因改變了軌道設計,將初始軌道打低了一些。然後宣傳口多少有點官僚主義,發佈的東西跟實際不符。
軌道打低之後的影響:
1、節省燃料,增加有效載荷。印度的月球和火星探測器的軌道設計和嫦娥1號類似,都是用近地點的多次加速來節省燃料。由於火箭的原理是基於動量而不是動能,同一支火箭消耗相同的燃料獲得的速度增量是不變的。於是初始速度越快,獲得的動能增量就越大。近地點是速度最快的點,在這裏加速最有利,而且近地點越低,近地點速度越快,加速越有利。但是如果加速時間太長,航天器飛過近地點之後還在加速,這時候航天器的速度下降了,加速的效率就會下降。於是就把一次加速分解成多次加速,每次加速只持續很短的時間,確保火箭總是在近地點附近工作。這樣就能最大限度地節省燃料。注意,這裏跟所謂“引力彈射”沒有關係。
2、空氣阻力變大,增加燃料消耗。很簡單,地球軌道上也是有空氣阻力的,高度越低,阻力越大。但印度的工程師綜合取捨之後大概會認為1和2累加之後還是賺的。
3、增加風險,減小裕度。以上都是理想狀態,如果降低近地點高度真的有得賺,那麼大家都會打那麼低,而不至於GTO普遍都打到200km上下了。然而如果後續變軌不順利,比如某一圈的軌道提升出現問題,造成月船3號錯過奔月窗口,它就有可能需要在目前的軌道上等待一個月才能等到下一個窗口,那麼這麼低的近地點就會導致任務失敗的風險極大提高。因為空氣阻力會造成軌道高度的迅速衰竭,即使不掉下來,也會大量的消耗燃料。
總的來説,近地點打低那麼多,目的是在現有基礎上再摳出一些運力,而代價則是任務失敗的風險大大提高。接下來我們要看印度會不會在後續變軌中像嫦娥1號一樣將近地點抬高(還要與美國的數據相印證,不能以ISRO的數據為準)。如果沒有,那麼就算我説中了。