簡單解釋一下，其實就是四個關(guān)鍵字：省錢省事

咱們先聊聊怎么節(jié)約資源的，其實關(guān)鍵在于節(jié)省燃料，燃料用得少，自然就省錢了。

對于那些對航天了解不深的旁觀者來說，他們很難想象航天活動有多么昂貴。我也是個普通的旁觀者，雖然了解不深，但通過查閱一些資料，足以做些基本的科普。

相信許多人都目睹過運載火箭發(fā)射的壯觀場面，火箭在發(fā)射塔臺上顯得格外龐大，你知道為何火箭要設(shè)計得如此龐大嗎？

沒辦法，因為化學燃料的能效實在太有限了，為了讓火箭有足夠的力量推進，不得不把它做得足夠巨大，才能裝得下足夠的燃料。這就導致了整個發(fā)射系統(tǒng)的重量，絕大部分都是由燃料構(gòu)成的，而有效載荷卻少得可憐。

通常情況下，火箭的有效載荷僅有1%的比例，這是什么概念呢？比如一個重達100噸的火箭，其中只有1噸屬于有效載荷質(zhì)量，也就是人類能夠利用的部分，其余的質(zhì)量（主要是燃料）在發(fā)射后就廢棄了。

當年阿波羅登月所用的土星五號運載火箭，發(fā)射重量高達驚人的3038噸，但實際的阿波羅飛船質(zhì)量只有45噸，其余的質(zhì)量都最終被廢棄。

中國的嫦娥五號探測器所用的長征五號運載火箭，起飛重量是870噸，而嫦娥五號本身只有8.2噸。

即便飛船成功進入預定軌道，擺脫火箭束縛，燃料依然占據(jù)了飛船的大部分重量。例如嫦娥五號的8.2噸質(zhì)量中，還有4噸是燃料，這些燃料用來在軌道上變軌、加速和減速。

如果火箭直接飛往月球，當然可以，但需要攜帶更多的燃料，操作難度也會增加。

目前的運載火箭通常如何將飛船送至月球呢？

首先，把飛船送入地球軌道，然后火箭與飛船分離，意味著火箭的任務(wù)完成了，并在進入大氣層時焚燒殆盡。但此時飛船的速度還不足以飛往月球，該如何是好？

為了掙脫地球引力的束縛并獲得足夠的速度，飛船必須借助地球的引力彈弓效應(yīng)，通過多次繞圈變軌來逐步提升速度。

經(jīng)過數(shù)次繞圈后，飛船的軌道變得越來越扁，近地點與遠地點的距離越拉越大。

當近地點達到200公里時，遠地點的距離可以延長至40萬公里。此刻，飛船實際上已經(jīng)進入了地月轉(zhuǎn)移軌道，相當于已經(jīng)抵達月球。因為地月間的平均距離大約為38萬公里。

當然，如同先前所說，也可以選擇不繞圈變軌，直接飛往月球，但這需要更大的速度，更大的速度意味著需要更多的燃料。無論是將更多燃料搭載在火箭還是飛船上，都會增加整體的起飛重量，而增加燃料的同時又必須攜帶燃料罐，這其實是一個成指數(shù)增加的過程。

當?shù)诌_月球時，過程與離開地球類似，需要利用月球引力輔助減速，這也意味著飛船要繞月球軌道飛行，從而減少燃料消耗。如果直接飛到月球表面，由于月球上沒有大氣，無法通過摩擦力或降落傘減速，只能依靠飛船自身的發(fā)動機剎車減速。

這樣一來，就需要攜帶更多燃料，并提前很遠就開始減速。這種飛往月球的方法注定會增加大量燃料，得不償失。

從技術(shù)難度上講，直接飛往月球同樣不劃算，因為直飛意味著起飛重量大增，這不僅大大增加了發(fā)射成本，還讓發(fā)射的技術(shù)難度、危險性成倍上升。無論從哪個角度看，都是得不償失。

這就是為什么通常的火箭發(fā)射都會經(jīng)歷不斷變軌，利用天體的引力彈弓效應(yīng)加速和減速的原因，這相當于利用了大自然的原有力量，既節(jié)省資源又安全，何樂而不為？

實際上，飛往月球的過程，和我們平時騎自行車爬坡非常相似。在爬坡之前，我們通常需要一個加速過程，獲得一定速度后才能輕松上坡。

如果在爬坡前沒有加速獲得速度，能否爬上去？當然可以，但需要極大的力量，并且持續(xù)不斷才能爬上坡。

現(xiàn)在，你應(yīng)該明白了，火箭發(fā)射探測器過程中，為何總是“繞圈子”。這些“繞圈子”看似走了彎路，實際上卻是在積蓄能量。就像沒有冬季的漫長積累，怎能迎來春天的溫暖和花開？