连接内外轨道的椭圆

以绕太阳从地球飞往外侧行星为例,转移椭圆的近日点可放在地球轨道附近,远日点放在目标轨道附近。航天器沿其中半圈向外飞行,太阳位于这条椭圆的一个焦点。

出发时,航天器已经随地球绕太阳运行,并非从日心静止状态开始。把日心速度适当增加,会提高轨道能量及远日点;这与仅仅竖直升到太空是不同的任务。

参考:[1] [2]

出发与到达的速度衔接

在理想的外向转移中,出发端加速进入转移椭圆,到达外端还需把速度调整为目标圆轨道所需的速度。若目标是绕火星运行,到达时还要考虑相对于火星的速度与捕获条件,不能把日心轨道衔接和火星入轨当作同一操作。

向内侧行星飞行时,通常先降低日心轨道能量,使近日点下降到目标距离;航天器仍可沿原有公转方向前进。所谓减速指明了参考系与速度变化,不意味着把航天器掉头开向太阳。

参考:[1] [2]

目标会移动,轨道也有适用条件

到达火星轨道时,火星必须恰好也在交会区域。因此出发日期需要配合两颗行星的位置,而不是任意一天进入同样形状的椭圆就都能抵达火星。抵达后的飞越、入轨和着陆还对应不同的能量处理。

霍曼模型便于理解推进需求与飞行时间的取舍,但不应被当作所有任务的全局最优答案。真实轨道的倾斜和偏心、到达日期、引力助推以及持续低推力推进,都可能使任务采用其他轨迹。

参考:[1]