月球振動軌道將有美國宇航局首次使用探測器

眾多的探測器和衛(wèi)星，目前。例如一些空間望遠(yuǎn)鏡就定點于地球與太陽間的拉格朗日點，一旦地球與月球間的軌道被成功開發(fā)，將是空間探測史上的一個重要里程碑。這項軌道優(yōu)化任務(wù)的意義不只僅在于其本身，同時也為研究月球磁場提供了一個理想的空間環(huán)境，定點于這片宇宙空間的探測器可以研究通過月球的太陽風(fēng)以及如何形成，日冕物質(zhì)的等離子體對磁場的干擾等。

美國宇航局經(jīng)過半年的嘗試和超過 90 次的推演對地球至月球間的轉(zhuǎn)移軌道進行詳細(xì)的論證。證明了進行這類軌道轉(zhuǎn)移需要的燃料比當(dāng)前值要少，據(jù)國外媒體報道。就能將探測器從地球軌道轉(zhuǎn)移到月球軌道。隨著 ARTEMIS 任務(wù)的進行，兩個探測器將進行一次類似橢圓形花飾的空間飛躍，從一個軌道轉(zhuǎn)移到另一個軌道。這處宇宙空間最大的特點就是一個平衡點，既沒有宇宙天體也沒探測器存在而這兩個探測器最初的目的則是研究地球極光的變化。

即使對于美國宇航局幾十年豐富的經(jīng)驗而言，進行地月軌道轉(zhuǎn)移的優(yōu)化。也不是一件容易的事情，而且還能稱得上是一個壯舉。同時也需要模擬推演，其中包括探測器在月球左右兩面進行數(shù)個月的飛行，飛行軌跡有些像兩個對稱的橢圓形。根據(jù)美國宇航局戈達(dá)德空間飛行中心飛行動力學(xué)工程師 David Folta 介紹，此之前，歷來沒有任何空間機構(gòu)嘗試過對這個軌道優(yōu)化的開發(fā)，這是一條存在于地球與月球間的振動（平動）軌道，而且這是一個非常不穩(wěn)定的軌道，必需每天進行跟蹤和不時地調(diào)整。

旨在研究月球與太陽間相互作用，A RTEMIS 探測器的任務(wù)由 2009 年開始。具體包括軌道交錯時的短距離加速、軌道轉(zhuǎn)移和天體的電動力學(xué)。此前 THEMIS 已經(jīng)對地球磁場環(huán)境進行了 2 年的科學(xué)研究，特別是地球大氣中出現(xiàn)的極光，以及此現(xiàn)象與太陽的深層次的關(guān)系。

隨著地月位置的不時變化，這些參與地月軌道優(yōu)化的探測器都由太陽能供電。軌道間的細(xì)小變化在長時間上的積累后，將導(dǎo)致巨大的位移。 THEMIS 任務(wù)中兩個探測器已每日中有八小時位于太陽光照射不到區(qū)域，而這些探測器設(shè)計的電池只能接受 3 個小時左右的黑暗時期，長時間的接受不到陽光的照射，將導(dǎo)致電池完全放電，并且降低探測器的使用壽命。

每天都在不間斷地對探測器進行指令修正。小組首席研究員 Angelopoulo 指導(dǎo)小組成員探測器進入月球軌道之后首先進行磁場環(huán)境的研究工作。但是傳感器的數(shù)據(jù)顯示，加州大學(xué)伯克利分校和戈達(dá)德空間飛行中心的項目小組為了維持 THEMIS 探測器的軌道飛行。探測器所剩余的燃料頂多能維持變軌時的需要，而用于進入月球軌道后再進行方向調(diào)整以及速度等參數(shù)的軌道控制卻顯得力不從心。

Angelopoulo 研究員建議，因此。一些復(fù)雜的軌道探測任務(wù)進行改變，主要研究方向集中在地月軌道之間微小的引力變化環(huán)境。并且將這個主要研究方向與另外兩個來自發(fā)射小組和戈達(dá)德飛行中心的工程師 Folta 和 Woodard 交換了意見，最后得出結(jié)論，由這兩位工程師進行具體的軌道模型的建立，這也將是今后兩個進入月球軌道的探測器的主要任務(wù)。

向外擴展至少一半的距離。進行軌道調(diào)整過程中，該任務(wù)的具體方法是第一步先拉長軌道遠(yuǎn)地點。盡量使用較少的燃料，利用地球引力的作用，將探測器反作用彈射進入月球軌道，達(dá)到節(jié)約燃料的目的 ARTEMIS 探測器進入 P1 點則相對簡單一些，需要進行 5 次類似的軌道控制，而要進入地月軌道的 P2 點則需要進行 27 次軌道機動的控制。第二步：實現(xiàn)探測器由地球軌道進入地球與月球間的豎直橢圓軌道，這個軌道的中心點就是地月間的拉格朗日點，分別位月球的兩側(cè)，這個點是地球與月球間的引力平衡點。目前在這個點上的宇宙空間沒有任何物體存在進入地月間的拉格朗日點不只需要精確的時間和速度，還需要精準(zhǔn)的方向，這些都建立在一些深空推演的基礎(chǔ)上。