乘火箭上月球有什么危险吗_百度作业帮
乘火箭上月球有什么危险吗
乘火箭上月球有什么危险吗
只考虑去的话,除了火箭不出事之外,宇航员本身也要经过特殊训练才行.火箭发射的过程中加速度产生的压力非常大,一般的人根本承受不了,很可能会导致非常严重的昏阙、胸闷、窒息等.所以要坐火箭必须经过专门的训练并且身体无先天健康缺陷,不是随便拉个人就能坐得起的.另外在月球上着落是旅途中最危险的过程,一旦指挥中心和宇航员的操作没有配合好,飞行器很可能会出事坠毁.总之去月球的飞行非常大,美国第一次登月计划时科学家估计仅有30%的成功率,剩下的70%中的大部分都是以死亡作为结局,不过他们很伟大的做到了.
现在的火箭不是返回式的，所以上去只要火箭不爆炸就可以，你可以保住全尸。。。下来的时候就只能如航天员一样，用降落伞了，一般人的体质真承受不住那加速度...飞船从地球到月球的航行会走怎样的轨道路径？为什么如此选择？
最初标题：为什么不可以从地球直接飞到月球？最近标题：为什么「地球 - 月球」之旅不走直线而要在发射后、着陆前分别绕地、绕月转圈？从地球到月球为什么不可以直接飞过去降落（直接进入地月转移轨道），而是要经历好多次环绕（近月轨道）才可以降落在月球上，不可以飞到月球附近后直接降落在月球表面么？------------------ 修改：我（@猫杀）把题主这个问题用专业术语复述了一遍，这样更接近题主所描述的现象。题主所纠结的，应该不是轨道为什么不是直的、为什么要绕圈（题主的用语是”直接“而非”直线“），而是轨道设计的问题。标题里我加了「有时」二字，因为据我所知，是有月球探索任务直接进入地月转移轨道，而没有进入近地轨道的，比如嫦娥三号：嫦娥三号进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。嫦娥一号在地球轨道上经历多次变轨，才从近地轨道进入地月转移轨道。嫦娥二号成功突破直接地月转移轨道发射技术，为“嫦娥奔月”探索出了一条“快速路”。虽然在问题里说不合适，但这显然是一个工程的考虑，有在轨测试评估飞行器状态的余地，火箭推力限制。还有就是轨道窗口的问题，比如嫦娥三号绕月着陆前，其实就是在等待虹湾区着陆的窗口。注意以上只是对这次修改做出背景上的补充，而非对原始问题增加了限定。
航天器当然可以直接从地球飞到月球，而且说实话也没什么难度，不过前提是，着地前得有减速——应该没人会喜欢在着陆时附送一个蘑菇云或者火球什么的吧～既然大家都喜欢轻轻的落在月球表面，那也就意味着最好航天器到达月球表面时的速度为0。既然大家都喜欢轻轻的落在月球表面，那也就意味着最好航天器到达月球表面时的速度为0。一个可行的方案，是在快到达月球时发动机反向工作来减速，而对于观众而言，火箭呼啸而去，然后一个漂亮的转身急停无疑的确是非常帅气……But，绝大部分航天工程师的审美和大众是不同的，漂亮的转身急停在他们看来是一种愚蠢的浪费推进剂的行为，来个精准的“抛球”更符合他们的审美——“抛出”航天器，利用地球引力逐渐减速，当到达月球时速度恰好减速到0。而我们知道，如果一个物体只在引力作用下绕另外一个物体运动，根据，其轨迹必然是一个椭圆形，因此在发动机结束工作，航天器接近月球前，其轨道将是一个近地点在地球附近，远地点为距离地球38W公里的椭圆轨道，至于把它叫做还是地月转移轨道，都没什么关系。此图中地球和月球不是真实比例。当然，这个轨道没有考虑到月球引力，加入月球引力后，真实的转移轨道如下图。之所以是8字形，是因为这个是阿波罗的轨道，阿波罗轨道最大的特点是：它上面有人。所以NASA选择了一条“自由返回轨道”，也就是说如果阿波罗飞到月球后，不启动发动机减速的话，它会自动返回地球，而不会被月球捕获成为月球的卫星。这个设计在阿波罗13号上发挥了作用——在主发动机无法工作的情况下成功返回地球。很显然，”自由返回轨道“的参数是高度受限的，因此阿波罗的着月点之所以是8字形，是因为这个是阿波罗的轨道，阿波罗轨道最大的特点是：它上面有人。所以NASA选择了一条“自由返回轨道”，也就是说如果阿波罗飞到月球后，不启动发动机减速的话，它会自动返回地球，而不会被月球捕获成为月球的卫星。这个设计在阿波罗13号上发挥了作用——在主发动机无法工作的情况下成功返回地球。很显然，”自由返回轨道“的参数是高度受限的，因此阿波罗的着月点而对于其他登月器而言，地月转移轨道的选择就可以很多了——只要远地点超越了地月引力平衡点L1，接下来登月器就可以利用月球引力重新加速，滑向月球。当然，这个轨道忽略了地球和月球的相对运动，所以阿波罗的轨道其实是这样的：由于阿波罗是分体式设计，虽然有一个登月舱被丢到月球上了，但大部分的设备、燃料，或者说大部分的质量需要环绕月球运行，显然，登月器进入绕月轨道后再丢下登月舱，比在下落过程中分离要更有效一些。因此阿波罗是先进入绕月轨道，然后在分离着陆。显然，对于其他登月器，尤其是嫦娥这样的只有登月器的，直接落到月球上也没问题。But.. 你要知道，航天工程师都是恨不得给一个部件加上10个功能的主，辛辛苦苦花了这么多钱把这么多设备发射到了月球，你居然要它们只能在月球表面工作？任何一个登月器都一定要绕月球转上几圈，好充分发挥设备的作用。接下来，再回到地球轨道上，目前大部分登月器都要绕地球转几圈才进入地月转移轨道，为何不从地球直接发射进入转移轨道呢？为了提高火箭效率，所有的化学火箭都采取了的设计，同时，登月器的不规则形状决定了它留在火箭上时，太阳能电板、天线等突出部位要折叠，外面要套整流罩，因此，当最后一节火箭被抛弃后，登月器需要一定的时间来分离、展开、上电、测试等等工序，而200公里高的轨道上，环绕一圈仅仅需要90分钟——不是不想快点进入转移轨道，而是时间实在来不及啊。所以，目前为止的登月器轨道，大致遵循同样的规律——先在200公里高度绕地球几圈，然后进入转移轨道，到达月球后再转几圈，着陆。But.. 嫦娥的轨道和阿波罗还有非常显著的区别嫦娥的绕地轨道，是逐圈增大的，最后才进入转移轨道，对应的，绕月轨道，是逐圈减小的，最后才进行着陆。而阿波罗要简单的多。其地球轨道上不存在调相轨道，月球轨道上进入300公里高的圆形轨道后只进行一次降低轨道即可完成登月器分离。一次变轨机动，变化的轨道参数越大，意味着发动机需要更大的推力，需要更长的工作时间，控制的精度更高，失败的可能性更大.....变化的轨道参数越小，则反之，而两者之间最大的区别在于花费的时间。对阿波罗，由于装载了人员，在轨道上多停留一点时间，就需要更多的食品和空气，而更重要的是，越过后，空间辐射骤增，对宇航员的影响很大，因此阿波罗的总任务时间是有其上限的，工程师设计时必须优先考虑节约任务时间的方案。而对于无人登月器来说，不值得为了节约时间牺牲可靠性，相反，更多的轨道时间有助于更多的观测任务。对于绕月轨道，从圆形绕月轨道先进入近月点不超过20公里的椭圆轨道再进行登月的主要目的，是为了能够近距离目视检查预计着陆地点，做登月的最后准备工作，这一点登月器没有区别。
咦，这么经典的经典力学问题居然没人来说？没有人讲orbital dynamics？绕地球和月球转大家也都说了，我从更理论的角度来讲讲从地球到月球的轨迹吧。有人提到了曲率，但是说得很不完整。先放张图，今天的课上完之后来讲讲怎么样能够最省燃料地从地球到另一个星球==================来更新了。这个要用经典力学(classical mechanics) 里的哈密顿力学(Hamilton Principle) 来解释。大家熟知的牛顿力学F=ma在这里用会比较捉急。要想把飞行器发射出去，就算钱足够也不能简单粗暴地直接飞过去。最重要的问题是重量。你需要驱动飞行器的时间越长，你需要携带的燃料越多，你的重量就越大，你就需要携带更多的燃料。。。所以想办法用尽量少的燃料来达到目标是最合算的。而从一个星球到另一个星球最省燃料的方法叫Hohmann Transfer。简单来说就是利用星球之间的引力场走椭圆形。我们来看图，以从地球到火星为例一开始飞行器和地球一样绕太阳公转。然后我们稍稍加一下力，让飞船以椭圆形轨道逐渐趋紧火星的公转轨道（这中间不需要推进），然后再点火修改轨道，让飞行器进入火星轨道并着陆。这个方法最关键的地方就是整个从地球轨道到火星轨道的过程中完全不需要推进。飞船完全是在太阳的引力场作用下运动的。我们可以把整个系统简单地想象成一个只有太阳和飞行器的中心力问题(central force problem)。通过应用哈密顿力学，飞行器的轨迹可以表示为其中m是飞行器的质量，M是太阳的质量而是两个跟能量和角动量有关的常数在这里就是曲率，曲率不同代表的轨迹也不同，如下图所以当我们改变一个2-body system的能量和角动量的话，他们之间的轨迹可以是圆形，椭圆形，抛物线或者双曲线。当飞行器绕地球旋转的时候，可以说大致成立（根据开普勒定律，地球也是椭圆形的轨迹，不过这里我们只是简单的计算）。我们可以求出这时飞船的速度我们需要把飞行器从以太阳为中心的圆形轨道修正到以太阳为焦点的椭圆形轨道，所以要改变它的角动量和能量。回头看第一张图，我们可以发现，我们知道这个椭圆从焦点（太阳的位置）到轨道最短的距离就是地球公转的半径，而最长距离是火星公转的半径。这两个信息就足够求出来我们需要给飞船加到多少速度了。所以我们只需要把飞船从v1加速度到v2的燃料，就可以坐下来喝杯茶，等着飞船靠近火星轨道了。把飞船并入火星轨道也是同样的步骤。就不提了。把飞船从地球送到月球用同样的计算方法和模型，只不过这次我们是以地球为圆心以及椭圆形轨道的焦点来计算。如果感兴趣的话可以去看 Stephen Thornton & Jerry Marion 的 Classical Dynamics of Particles and Systems 5th Edition的第八章。图也都引用自这本书。
玩玩KSP就知道了。强烈推荐:）PS：应知友建议，贴图两张，图片来自网络。
============= 感谢知友 ==============做一个补充和两个修改 以及
都提出了如果没有自转会怎样？比如在北极南极发射。并且 指出了我的一个错误，今天做一下修改和说明。其实无论怎样都不会采用“直飞”的设计，因为到现在为止我们都没有考虑大气层的感受。为了让火箭的速度顺利突破音障【4】，要采用一个特殊的角度插入大气层，这个称为零攻角【5】。（有时候我会错写成零抗角，攻和受我比较混淆）网上有很多音障和攻角的资料和照片，我就不引用了，还是手绘一张让所有人都能懂的（但不正确），好吧，我承认火箭很邪恶。另外，在设计轨道的时候，还有很多因素，比如另外，在设计轨道的时候，还有很多因素，比如轨道倾角【6】的因素，如果真的感兴趣可以看看轨道设计专业的相关书籍。但是ANY WAY，在这个问题中，主要考虑的不是理论物理，而是工程技术问题。这个希望航空航天大学以及各种高大上的飞行器相关专业大神来解答。/*
这里存在争议， 指出，火箭在垂直阶段就突破了音障，但是百度上显示大气层内飞行段[9]：火箭从发射台垂直起飞，在离开地面以后的10几秒钟内一直保持垂直飞行。在垂直飞行期间，火箭要进行自动方位瞄准，以保证火箭按规定的
方位飞行。然后转入零攻角飞行段。火箭要在大气层内跨过声速，为减小空气动力和减轻结构重量，必须使火箭的攻角接近于零。*/还有另外一个错误，我在图中写了一个“同步旋转”，这个是不对的，会让人理解成“同步卫星”的那个轨道，这个轨道是特定的高度，改变高度就不能同步了，我后面会做修改，并且感谢 大神还指出我对软着陆【7】的理解有误，软着陆不是垂直降落，而是航天器经专门减速装置减速后，以一定的和轨道安全着陆的着陆方式。简单地说就是用最舒服的方式，不再手绘啦！再次感谢 大神。再说一下广义相对论在这个问题中的作用，如果你说“空间是不平坦的，因此要绕圈飞”，这句话等价于“火箭受到地球的引力，因此要绕圈飞”，这个高中物理的范畴。除了说法不一样之外，没有带来任何的新东西。原题可能被修改过了，不过也没关系，因为这相当于
的原回答只说了这样一句话，而这句话连破题都不算，更没有回答出关键的考虑因素，没答到点上，因此我说他的答案是不正确的。对他修改后的答案，我仍然坚持这样的观点。当然我很敬佩他的认真态度，很尊重。我尊重并感谢每一位知友，都是我的老师。（这些话还要在知乎上说吗？没有这样的心态你还来知乎做咩？）如果一定坚持用广相来解释，那么不妨提一个问题：如何用广义相对论来计算卫星轨道？答案其实很简单。但是如果你不能回答这个问题，怎么能证明你对广相的理解是正确的，怎么能证明科普读物没有毒害你？很多时候，我们自以为懂了，其实还没懂。我IQ很低，经常是错的，那就承认，那就改，自己求知学习最重要——饭碗都是师傅给的。（这些话还要在知乎上说吗？没有这样的心态你还来知乎做咩？）===========
以下是原来的回答
============我觉得有些观点有必要澄清。
的解释是最重要的，我来图解一下。这里要考虑地球和月球的引力和自转，我们先看火箭静止的时候， 的经济论观点也很赞，自转的能量也是可以利用的！========== 当火箭发射的时候当火箭发射的时候发射之后的情况是这样的：发射之后的情况是这样的：如果你想让火箭"直线"飞向月球，那么就需要有一个特别奇怪的初始角度，并且在空中需要不停地修正姿态和轨道，以对抗地球和月球引力带来的弹道弯曲（就是那种抛物线啦），保证火箭直接喷射到月球。然后当我们的小宝贝降落在月球上的时候，月球一边绕着地球转，一边也在快乐的自己旋转呢，但是跟我们的宝贝方向是不同的啊，这个时候，直线喷射过来的宝贝就会发生类似于两个car测脸碰撞。上图的前列腺刹车是个示意图，考虑到月球的引力，大概是这个样子的。上图的前列腺刹车是个示意图，考虑到月球的引力，大概是这个样子的。保险的做法是先跟月亮一起愉快的玩耍一会，等进入绕月轨道之后/*第一写的是旋转同步之后，这是不对的*/，就等于垂直于月球表面了，这个时候慢慢下降，然后采取向月球表面喷火或者放屁等刹车手段，反正月球上没什么人就随便搞搞啦。@ 大神指出，这里需要理解软着陆[7]的概念，当然相对的就是硬着陆[8]，相当于不减速直接撞上去了。考虑了很多因素之后，你看到的登月轨道以及返回轨道大概就是这样子的了：（如果有版权问题，我立即删除，邪恶的手绘！）-------------------------------------------------------------------------------下面说一说其他知友的误解：第一，不是现在的动力达不到直接射向月球，而是有可能达到，但是谁都不会浪费宝贵的燃料和电脑做姿态调整对抗星球的引力和自转以及这件事情. 大家应该有逃逸速度[1]这个概念，登月大概需要约大于第一宇宙速度【1】的初始速度，旅行者二号【2】的初始速度达到了第二宇宙速度[1]，现在已经飞出太阳系 。第二，空间的不平坦在通俗的意义上讲是等价于万有引力，
从牛顿的眼里，物体之间存在引力，而在爱因斯坦的眼里，引力就是空间弯曲（不平坦），空间弯曲就是引力，他们两个是一回事。爱因斯坦是希望用引力场这个概
念来描述引力的，电磁场（尤其是）磁场的概念想必大家都很熟悉了，只不过牛顿和老爱两个人看待同一件事情的角度和高度是不一样的，至于老爱为什么要这么看
问题，这么看有什么好处，就是另外一个论题了。在地球和月球这个尺度上，用牛顿的引力做计算就能够得到一个非常精确的结果了，而这个计算与弹道的计算原理是一样的，就是计算炮弹轨迹的那些东西。主要就是力的合成，速度的合成什么的，如果要精确定位，可以考虑狭义相对论的修正，做微调。用广义相对论的概念，实际上是重新说了一遍地球和月球对火箭都是有引力的这个事实，而这个事实牛顿就已经知道了，没有增加任何新的原理。因此在这个问题上扯出空间不平坦对这个问题没有任何帮助，反而增加另外的麻烦。广义相对论【3】的主要目的，不是解决此类问题的！-----------------------------------------以下来自百度（阅读请注意挑百度的毛病）：1.逃逸速度 （Velocity of Escape）：在星球表面垂直向上射出一物体，若初速度小于某一值，该物体将仅上升一段距离，之后由星球产生的加速度将最终使其下落。若初速度达到某一值，该物体将完全逃脱星球的引力束缚而飞出该星球。需要使物体刚刚好逃脱星球引力的这一速度叫逃逸速度。2. 旅行者2号：3. 广义相对论 4. 音障 5. 攻角 6. 轨道倾角 7. 软着陆 8. 硬着陆 9. 三级火箭
发射入轨时有火箭的入轨误差需要修正，修一次还不行，因为要标校轨控发动机，所以一般中途修正会有2~3次，到了月球之后还不能直接降落，因为有落点的精度要求，一般要将圆轨道变成椭圆轨道，再进行制动，制动之前为得到精密的轨道，需要进行至少几个小时至几十个小时的测定轨，大致过程就是这样，希望能帮到你。----------------------补充：很多人将绕圈和直线轨迹等同，卫星飞行走的测地线在重立场中是圆锥曲线的一种，肯定不是直线，要走惯性系中所谓直线，火箭燃料肯定承受不起。至于绕圈问题，绕圈绝不是火箭燃料的问题，请自行搜索“自由返回轨道”，即将发射的嫦娥五号就是入轨直接到达月球，知乎堕落了
简言之，省劲儿。请看下图：想象你站在高处，向远处抛掷物体，由于地心引力的存在，物体总是落回地球上。但是，你抛掷的初速度越大，物体飞得就越远。如果你给物体的初速度足够大，物体就会绕地球做圆周运动，不在调回地球上。忽略阻力作用的话，即使不为物体继续加速，物体也不会掉下来。想象你站在高处，向远处抛掷物体，由于地心引力的存在，物体总是落回地球上。但是，你抛掷的初速度越大，物体飞得就越远。如果你给物体的初速度足够大，物体就会绕地球做圆周运动，不在调回地球上。忽略阻力作用的话，即使不为物体继续加速，物体也不会掉下来。这就是人造卫星的基本原理。相信题主是学过的。那么继续看。我们知道，当火箭以某一速度作圆周运动，成为地球卫星时，是不需要开动发动机持续为火箭加速的。因此，黑色细线表示的是，当火箭在近地点以相应速度关闭发动机后的飞行轨迹。我们知道，当火箭以某一速度作圆周运动，成为地球卫星时，是不需要开动发动机持续为火箭加速的。因此，黑色细线表示的是，当火箭在近地点以相应速度关闭发动机后的飞行轨迹。当火箭在近地点不断加速从v1-&v2-&v3，其飞行轨迹的远地点就越来越远。当其轨迹与月球月球引力范围重叠，即可关闭发动机，火箭会沿着v3轨迹飞行，进而被月球引力捕获，然后使火箭减速即可降落在月球上。看，多省劲~
实际经过环绕的轨迹才更接近于引力场下的“直线”。比如在地球上的平地上，（我们认为引力场是均匀的）有一定初速度的物体在不受外力的情况下直线运动。要想从A到B，一开始加个速，最后刹个车，中间不用管，走个直线就过去了。在地月引力场下，有一定初速度的物体不受地月引力以外的其他作用时怎么运动呢？基本上就是实际轨迹那样。一开始加个速，最后刹个车，也还是要像实际轨道那样绕着月球转圈落下去。要是非要走一般理解的那种直线，那相当于在地面上非要拐来拐去地走，多麻烦啊。还费油。至于为什么环绕多次，就是 先生提到的轨道校正和测定啊之类的要求了。
这看上去是一个不错的想法，但在现有技术条件下不一定是个好的方案在重力作用下，飞行器的轨迹是有曲率的，速度越快，曲率越小假如说你有个非常非常牛逼的发动机提供动力，你想让它加速度多大它就能多大，直到能瞬间让飞船速度大到接近光速的程度，那么你在地球上对着月球在你预定飞船到达的方向上让你的飞船来那么一发……好吧这个轨道确实足够直，你的飞船也能“到”月球，但是估计这下月球要被打穿了，而且你还停不下来（加入你的飞船撞不坏的话）……嗯哼我的征途就是星辰大海你月球算个毛？假如说你还想完整地在月球上拍两张照片回来发微博的话呢，你就得考虑怎么停下来不是？所以说呢，怎么让你的飞船被月球的引力场捕获并且小于“月球的第一宇宙速度”也是很重要的一件事。当然咯，我们还可以假设你有好多非常非常牛逼的发动机，可以提供你减速所需的加速度……好吧我们又要“但是”了……假如你是想自己乘飞船去月球的话，你可有考虑过这个加速度是否是人体可以承受的？别说人了，各种飞船内部的结构所用材料是否都能耐受这样的加速度的考验？就算不用考虑哪些，那么我们现在应该有此次月球之旅的路线（也就是预定轨道）了，接下来就是该解方程算这个飞行器该怎么造了是吧？自重多少？用啥燃料？气动外形？各种各种参数全都试完之后，不知道能不能找到这么一个解……要是题主不小心在历经千辛万苦之后算出了这么一个方案的话……孩子，去北航吧，祖国需要你……假如你没有算错的话相信我，你看到的嫦娥号的那个蛋疼的轨迹已经是我们现在技术水平下最好的选择了。
嗯，题主你的问题其实变了，真的变了。你一开始问的是“为什么地月飞船不能走直线”而后来这个问题变成了“地月飞船为什么要绕圈（圈数》1）“这两个问题其实不等价，不走直线也可以不绕圈的，或者只绕一圈就走。但是飞船绕地球好几圈再出发这和轨道设计关系不大。第一个问题的答案是节约燃料，减少整体的燃料消耗。而第二个问题，绕圈其实不省燃料甚至还有点浪费，选择绕圈是为了让发动机工作在最省燃料的状态。当然也有轨道测定和调整的需求。回答者中大部分都是针对你第一个问题，得票最多的其实是针对的第二个问题而且说对了但是他自己貌似没发现？第二个问题你要转化一下看。F*T=M*V，要物体获得更大的速度，要么给更大的力，要么力量持续更长时间。正常来说，1牛的力推100秒，和10牛的力推10秒，产生的冲量是一样的，消耗的燃料也是一样的（不考虑自身燃料质量的情况下）。但是火箭发动机的特性不是这样的，同样的燃料，1牛的力可以推100秒，但是10牛的力只能推8秒，0.1牛的力可以推10000秒，最后产生的冲量差了10倍（大致意思吧）。这个参数在火箭发动机上叫比冲，你可以理解为利用燃料的效率。同样的技术条件下，火箭推力越大，比冲越难做高。火箭在发射初期，需要克服空气阻力，而且要尽快达到第一宇宙速度否则就栽下去了，所以它的工作时间是被限制死了的，这个时候就要选择推力尽量大的发动机，比冲可以牺牲。而到了地球轨道上，能稳定绕圈了，这个时候就可以选择比冲尽量大的发动机，用时间换速度，推力可以牺牲。因此最省燃料的做法就是尽可能多的绕圈，慢慢积累速度，这就是pollydiary说的自行车先绕圈然后改变方向的思路。同一个飞船，宇宙航行时的发动机比冲有3000秒，推力零点零几牛顿，而从地面起飞时用的发动机比冲才300秒，推力几千牛顿。这种差别决定了它肯定要浪费时间来换取速度。这是阿里安5进入GTO时的速度图，明显可以看出各级火箭的推力是不同的。火箭发射过程分几个阶段：海平面空气阻力大，所以要垂直向上尽快脱离大气，到了一定高度后，火箭抛弃下面级发动机，转而往平行于地面的方向飞，这时火箭速度还不够快，但已经处于一个抛物线中了，即使没有动力，落到地上需要很长时间，有了充足的时间慢慢加速。这样节约燃料但是推力小的上面级发动机就可以发挥威力了。进入地球卫星轨道后，火箭即使没有动力也不会掉下来，而且加速是积累的，这时就可以慢慢加速，每绕一圈，轨道直径（长边）都在加大，直到轨道轨道直径超过地月距离，这样就上月球啦。嫦娥采取的就是这样的轨道：它在进入地月轨道之前，需要变轨3次，每圈都在近地点时开始加速，速度分几次提高，每圈直径都比上一次大，最后进入地月转移轨道。而美国人的火箭发动机比较强，不需要多次变轨，可以一次加速就进入地月转移轨道。采取一次性加速不是因为美国人浪费，而是因为有宇航员在，不可能花好几天慢慢加速。对比看一下，这是阿波罗11号的运行轨迹，进入地球卫星轨道后先绕圈做准备工作，然后一次性加速，进入地月转移轨道，飞向月球。而这是嫦娥1号的轨道，进入地球卫星轨道后先绕圈做准备工作，然后分几次加速，进入地月转移轨道，飞向月球。到月球后减速也是分好几次的。话说回来这些事当初嫦娥直播时都有说吧？看来关注中国航天的人还是少啊。
我也是外行，但是我的观点是，这样子飞是为了减少能耗/工质损耗，因为携带的燃料/工质是很有限的。为了减少燃料和工质的损耗，就要充分利用一切可以利用的能量，比如发射的时候就带着的地球自转速度、进行轨道飞行时的地心引力等。如果不考虑燃料/工质的限制，完全可以直接对准月球冲过去。好比你要从开车 A 地到 B 地，你可以一开始狂踩油门，快到的时候再来个急刹车，这样当然可以最快的方式到达目的地，但是油耗之大就不用说了。你也可以把车控制在比较适当的速度上，让空气阻力不要太大以减少额外能耗，快到的时候把油丢掉利用惯性慢慢滑到目的地，这样子油耗就会小很多了，自然时间也耗得多了。
题主明显被课本上的地月系模型给忽悠了……如果我们以精确的比例放大地球和月球的关系，你可以这样想象他们的大小：一个篮球场，这端摆了一颗蓝球是地球，那边摆了个苹果是月球，月球的公转时速大约是36000公里，也就是说这就好像你要登上10公里外的一辆正在飞奔的汽车，看到车在前面直接走过去肯定不行，等你过去了汽车早没影了，所以首先要掌握好提前量，你需要正好走在汽车和你同时到达的交点上去才能正好赶上这辆车。至于为什么要绕圈圈，别人都说的很清楚了，我就不废话了
我是个外行，我的解释会很业余：因为地球和月球都在转啊！你想象两颗静止的球，你觉得从一颗球到另一颗可以走直线。但是这是两颗在高速狂转的球啊，你从第一颗球出来的方向就不可能垂直指向另一颗啊，是被甩出来的你能脑补不？不转向变轨能行？其实我不知道对不对，坐等专业人员来纠正。
PS：注意看文章最下面的说明（题目已经被编辑过了，本回答针对原题目：为什么不能直接从地球飞到月球？ 答主微博上有截图为证，微博@pollydiary）-------------------------------------------------------------------------------------------------------（04.21 补充声明：1、答主不是物理学专业，想看非常专业回答的请跳过。（当初回答这个问题很偶然，也没想那么多，但是后来不断有人提出批评，也在不断解释和补充，现在感觉很累，不想再继续了。恩，我只是一个物理学的粉丝，知识主要来源于科普书籍和纪录片，不相信的请直接跳过）2、关于为什么要反复转圈，原因有很多，答主回答的角度只提供了一种解释。就像@猫杀前面问题描述里面补充的：“有在轨测试评估飞行器状态的余地，火箭推力限制。还有就是轨道窗口的问题”。。。所以严格说这不是一个物理问题 ，而是一个工程问题（不止一个人的看法）。。想了解工程层面解释的请略过。请参见@Nano L的回答3、为什么要用广义相对论的时空模型，是因为广义相对论是最简洁的也是最容易理解的，用比喻就能把问题说清楚。关于这个理论本身还有人%&&我真的受够了，不想解释了，爱信不信吧：） 4、由于存在一些异议，我自己理论知识有限，一直很担心给人造成误导，本着认真严谨的态度，我专门去咨询过理论物理专业的大大，具体细节就不说了，那样显得有点仗势欺人狐假虎威的感觉（也没去征得人家同意曝光）。总之现在良心已安。总而言之…亲爱的，你爱信不信吧：）提供一张阿波罗登月轨道图，貌似这样就能有权威性？提供一张阿波罗登月轨道图，貌似这样就能有权威性？广义相对论时空弯曲想象图（来自科普书籍）广义相对论时空弯曲想象图（来自科普书籍）时空弯曲对光线的偏折时空弯曲对光线的偏折补充完---9：49分又对补充说明做一点修改-----11:23增加图片---以下原文未修改）-------原回答：--------------------------------------------------------空间不是“平坦”的，星体的重力场就像是一个大坑，如果想从地球飞到月球，就相当于从一个大坑跳到另一个小坑里。好吧用一个比喻。你现在忽然变小了，然后被困在一个碗里，你只有一辆自行车。如果你想从底部直接往碗上面骑显然做不到，因为你的力量很小，所以你就骑着自行车围着这个碗转圈，然后逐渐增加速度，等你的速度快到一定程度，你只要改变一下方向就能跳出这个碗了。这就是用离心力（惯性力）来克服重力。卫星之所以在轨道上掉不下来，是因为卫星的离心力抵消了星体的重力。实际上，重力场是无所不在的，在空间轨道上仍然受到来自于地球，太阳等星体的重力。你想直接从地球飞到月球，就是相当于直接把自行车骑上这个坑（地球），然后再下到另一个坑（月球）里。这样做应该是可以的，但是现在的化学能火箭推力可能做不到（效率不高？）。不如老老实实转圈。重力场想象图：PS：根据知友提示，补充说明一下，第一句“空间不是平坦的”，这里的平坦不是物理学意义上的没有边界，而是指由质量引起时空弯曲。就是把空间看做是一层膜，星体的质量会造成膜的塌陷（如图）。那个碗和坑的比喻也是想比较形象的描述引力场，因为我暂时想不到更容易听懂的描述。如果不是学物理的，平坦这个词在原文中没有歧义，我也可以改成这样说：空间是起伏不平的，就像大地一样。就只是一种形象的比喻。补充2：本回答没有考虑到星体自转和公转的的问题，参见其他知友回答补充。引入广义相对论的宇宙，是为了更好的能够理解空间。补充3：问题的题目已经被别人编辑过了，原题目是更有开放性的：（为什么不能直接从地球飞到月球？）。我的回答和很多早期的知友的回答都是包含从发射到降落阶段整个过程。而现在的题目只是变成了轨道设计的问题（为什么要转圈），而不再包括上升阶段和下降阶段要依靠惯性力来减小过载。（04:20 09:06 补充：刚看到修改题目的@猫杀对修改做了澄清，我也做一下解释。最初看到题目的时候没有太注意下面的注释，所以把它当成了一个很开放的问题，甚至没有把它局限到嫦娥任务上，因为还有阿波罗登月，以及其他的探月项目（国外）。所以我的回答主要是考虑了在起飞阶段要克服重力场的问题。而在空间轨道上进行多次绕飞的原因，实际要复杂的多。轨道设计要考虑精度调整测量等因素…说这句话很没底气：），这不是答主了解的领域，请看其他专业知友的回答-----补充完---原文未修改）实际上，在星体表面和附近的引力非常大，考虑火箭推重比不能过高，所以通过增加加速时间（行程），利用惯性力来抵消一部分引力，这样做是有效率的，所以火箭入轨才需要上千公里，而不是直接垂直加速到一百多公里的近地轨道。我不是学航天的，推重比的观点来源于果壳的文章关于推重比的小技巧1：合适的起飞推重比在1.3-2之间，推重比太低浪费燃料，推重比太高小心火箭散架 ，在FAR（真实气动）插件下，高推重比的火箭在转向过程中很有可能咔擦补充4：我同意@Angel的看法，自转其实不是问题关键。自转只是问题的另一个层面。纬度的影响并没有那么大，不然所有的发射场就全部建在低纬度的赤道附近了，实际上有些发射场的纬度并不低，比如俄罗斯的发射场，纬度都比较高。利用地球的自转能提高初速度，这只是绕飞的原因之一，但我认为不是主要的。@Sean Go只考虑了自转的问题，却否定了我的广义相对论时空弯曲的解释。做一个假设，火箭如果在南极点发射，实际上已经不受自转效应的影响，但是火箭仍然不可能直接垂直发射进入轨道，仍然需要倾斜轨道。此时用广义相对论对时空的模型才能解释：也就是我前面说的，因为火箭的推重比设计不能过高（就是不能在短时间内施加很大的推力，因为工程结构设计限制等问题），只能通过缓慢加速来减少过载（也就是减少单位时间内的推力）。这就相当于@曹梦迪的那两幅图（登山）的原理。也是我用碗和自行车比喻的原理。（04.19 20:39补充：原文不做修改了，只增加一些数据支持：在地球赤道上的自转线速度为 465米/秒。第一宇宙速度，也就是航天器环绕速度和最小发射速度是7．9公里/秒。假设火箭以第一宇宙速度垂直发射，进入近地轨道高度（100多公里）只需要不到20秒，就算考虑加速的过程，也在几十秒内。假设20秒的话，偏移只有不到9公里，但此时距离地面150多公里，大家可以算一下偏转角度。所以这（地球自转）不是主要因素。-------补充完
23:19修改一处：“进入近地轨道高度（100多公里），增加高度两个字”--------其他原文未修改，有疑问请看编辑记录。）（04.19 20:59补充：如果在南极点和北极点发射，不需要考虑自转的因素，如果在最低纬度的赤道发射，只需要很小的发射倾角就能克服自转的影响。-------补充完---原文未修改）说几句题外话：答主已经因为此问题疲惫不堪了。答主并非物理学专业，而只是一个物理学的粉丝，只是很偶然的表达了一下见解，没想到会有这么多的关注。我自己也有一种很无辜的感觉。上面已经做了很多补充，我觉得问题已经讲的很清楚了，不想再继续解释下去了。因为我不是学物理出身的，而且数学也不好，所以不能用很多公式和物理模型来解释，只能用很通俗易懂的语言。另外，感谢很多知友给的赞，我相信这里面有很多人的想法和答主是一致的，想到这一点就很欣慰，就觉得很满足了。暂时先不关注此问题了。谢谢！---补充5：------------------------------------------------------------------------------------------------------------以下内容和本话题并不直接相关，只是想用自己的理解谈一下广义相对论的时空观，对一些概念做澄清，也算是对自己前面观点的补充。（再次声明，本人非物理学专业，观点仅供参考）什么是引力？“在广义相对论上，万有引力来源于存在质量对时空的扭曲，而不是一种力的作用。”“在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）”引号内的内容来自百度百科看得懂前面引述的不用看下面我的解释我以自己的理解，用低俗物理语言（感谢知友给的评价：）解释一下：意思就是说，引力之所以存在，是因为时空本身被弯曲了，星体周围的空间就像被压出一个坑或碗（参考引力场的图片）。时空是弯曲的，所以我们才会感受到引力，用个形象的比喻，就像站在一个斜坡上，就会感觉自己被往下拽。（简单说，为什么会有引力，因为你站在高出）假设在不存在引力场的地方（实际不可能），我们是感受不到任何引力的，你不必担心被什么东西吸引过去（掉下去）。再说一遍，引力存在是因为我们在引力场里面，引力场存在是因为质量（星体）扭曲了空间，空间不“平坦”了（压出了一个坑）。什么是离心力（惯性力）？“离心力（Centrifugal force）是一种惯性的表现，实际是不存在的。为使物体做圆周运动，物体需要受到一个指向圆心的力－－即向心力。若以此物体为原点建立坐标，看起来就好像有一股与向心力大小相同方向相反的力，使物体向远离圆周运动圆心的方向运动。……“在惯性参考系下是没有惯性力的，在非惯性参考系下（如旋转参考系）才需要有惯性力”“物体在重力场中的运动等效于物体在非惯性系中的运动，或者说引力场与惯性力场等效”引号内的内容来自百度百科再用我的低俗物理语言解释一下（看得懂前面引述的不要看）：物体是依靠惯性直线往前的，但是你非要它转圈（比如卫星绕地球转），这样等于给它了一个拉力，其实是你拽住它了，但是你的感觉是，哎？它怎么在拽我呢？原来它有劲（离心力）儿啊。实际上是你拽的它。好了，前面说了引力场（坑或碗）让你往下掉，然后你骑自行车围着碗转圈（卫星围绕地球转同理），这时候按理说你应该能被甩出去，但是你在一个坡上，这个坡也在往下拽你，所以，这个拽你的力（引力）和你想走直线的力抵消了（离心力）抵消了。这就是为什么月球围着地球转，地球围着太阳转。这可以解释宇宙中的各种星系和星体的运动。其实很多人评论说没有离心力是对的，但是怎么没人说没有引力？其实这些力只是一种现象，为了能够让人理解，并且和日常经验结合，使用一下也没什么，因为我们的常识很多还停留在经典物理阶段。其实理解广义相对论的关键就在于对时空的全新的看法。PS：本来因为这个话题一直心情不好，甚至有点想躲开，但是又想这不是正确的态度。我来知乎只有很短的时间，对这里的很多大大都很仰慕，回答这个问题也只是一个偶然，引起了这麽多的关注，真的很不安。我已经做出了很多澄清，并且一再表示自己的非专业性，因为很担心给别人造成误导。但我又觉得我的基本观点是正确的，只是缺乏一些严谨性。另外，一个问题也有不同的层面，我只是给出一些我自己了解的角度。谢谢！
赞同前三名的回答。 加起来比较完整了提一点建议 题主可以去玩一下
， 然后感受一下所谓的“直达月球”的方式 。你会发现本来可以飞到太阳的燃料预算也很难经得住这样消耗。。。
可以参考这段游戏视频，下面是到B站的链接：
仿佛依稀又看到了4年前某道高中物理题的身影= =（我都已经这么老了么...）在说之前我们先来看一下一个很多人都用过但是可能不是很理解的向心加速度公式也就是说，对于地球这样一个参考系，切向速度会产生一个指向地心的力，我们叫它向心力，它是一个效果力，和引力不一样（引力是一种基本力），引力可以提供向心力。利用地球自转来获得一个较高的初速度从而更好地逃离地球是一个不错的选择，所以选择在一个低纬度的地方发射要好于高纬度，不过，这种速度差异对于真正的运行来说应该差别不是特别大，也就是说，利用这部分的初速度对真正离开地球的贡献不是特别大那么，接下来要考虑的，也就是最重要的问题是：到达了近地点轨道，这时候地球引力不能忽略，而月球又离得很远，火箭推力存在极限的情况下，应该采用何种轨道才能最“省力”地到达月球所以有以下两种情形：采取笔直从地球指向月球的路径采取先从近地点绕轨道加速，到达远地点，再加速奔向月球对于第一种情形，推力指向远离地心方向，引力指向地心，产生的加速度非常小（甚至可能抵不上引力），这时候你的运动方向和绕地运动方向垂直，切向速度为0，所以没有向心力，这时候相当于你用所有的推力去抵抗地心引力，从而获得一点可怜的法向加速度，一旦推力不能维持，你和你的飞船就会垂直奔向地心，然后，世人将会看到一道从天而降的掌法...第二种情景，当你环绕地球时会产生向心加速度，而这个力由引力维持，当你的速度到达环绕速度时你甚至不需要提供推力也可以不断绕着地球旋转，这时候你就可以放心大胆的用你的推力提供给火箭切向加速度，从而使你的速度越来越快，而且很明显，这样增加速度的效果比第一种要好得多。随着你切向速度的上升，引力一定的情况下，你的环绕半径也将越来越大。你很快到达了第二宇宙速度，这时候，地球君已经阻止不了你了，因为它的引力已经不足以提供向心力，于是，r将更大，而在离地球君更远的地方引力将更小，这意味着，你逃逸了。你将沿着最大半径上的某一点的切线飞离地球（当然引力还是会使你的轨道弯曲）。接下来的事情嘛，和这个很像，你和月球君回合，将以上的情景倒过来做了一遍嗯...从能量的角度上来看，直接上月球相当于攀爬一个陡峭的山崖，因为你要在一个较短的距离内提供较大的能量。采用环绕法相当于走盘山公路，走起来会舒服得多。比较上面两种情景你应该明白，瓶颈发生在推力的大小上。如果你能发明一种很强力的推力装置，也不排除将来会采用第一种方式上月球这种可能。
不知道题主怎么学的高中物理，不过我还是要推荐你玩儿一下《简单火箭》可以感受一下火箭直接飞向月球有多难受。
最根本的原因是观有火箭推力不能满足要求。或者说偏面追求题主所说的直达性价比不高。如果你要从北京到上海有必要用神舟X号吗，为什么不用飞机呢~
不就是因为万有引力吗？还是有更高深的？不是高中就学了吗？愤怒的小鸟不也是那样的吗？
因为火箭的功率不够
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