「天問一號」為何不走最近的直線而走上了尋常路還需進行中途修正

8月2日一早，「天問一號」傳來最新消息：在北京航天飛行控制中心和中國航天科技集團科研人員的攜手努力下，「天問一號」火星探測器成功實施了地火轉移軌道首次中途修正。

為什麼要進行中途修正？國家航天局探月與航天工程中心深空探測總體部部長耿言介紹，在地火轉移軌道飛行過程中，探測器會受到入軌偏差、控制精度偏差等因素影響。由於探測器長時間處於無動力飛行，微小的位置速度誤差會逐漸累積和放大。

後續，「天問一號」探測器還將經歷深空機動和數次中途修正，奔火飛行6個多月後抵達火星附近，通過制動被火星引力捕獲進入環火軌道，開展著陸火星的準備和科學探測等工作。

最近阿聯、美國以及我國都有火星探測器發射計劃，大家wq想說好了都集中在最近一段時間。之所以會如此，是因為最近一段時間屬於發射火星探測器的窗口時間。我們知道，火星，地球雖然都是太陽系的行星，但各自有各自的軌道，在運行到不同軌道時，兩者的距離也不同。

「天問一號」為什麼不走直線。火星距離地球最近的距離大概5500萬公裡，如果走直線，按5.8萬公裡每小時的速度，大概1個多月就可以到達火星了。但實際情況是，我們發射的探測器用這個速度需要7個多月的時間才能到達火星附近。為什麼呢？因為火星探測器走得不是直線，而是一條弧線，不是走得最近路線，而是相對最省油的路線。為了省油，火星探測器不僅不是在離火星最近的時候發射，反而是提前多半年在太陽另一側時就得發射，與火星交會時，探測器已經圍繞太陽轉了多半圈了。很多人直覺上會以為，這樣的「時機」特殊之處在於能讓探測器最快抵達火星，或者說用最短的時間、以最近的路程抵達火星。但恰恰相反，火星探測器優先選擇的是一條更加漫長和遙遠的旅途。這又是怎麼回事呢？為什麼不走直線呢？他們是公費旅遊？當然不是這個原因！因為引力！簡單理解就像汽車爬山，越陡峭的山峰，爬起來越困難。我們都知道，汽車爬山都是走盤山路，一般不會把上山的路從山腳直線修到山頂的，除非山不高而且不太陡。如果真有直線上山的路，對汽車來說絕對是極限挑戰，汽車得不斷加油，才能保證不溜車，得費很大的勁才能爬上山頂，稍有不慎就會溜下來。為了安全、省油，汽車寧可走盤山公路，也不會走超大的斜坡。

同樣的道理，地球到火星，雖然直線距離最近，但由於地球和太陽的引力，這也是最不划算的一種方式。要想從地球直線開到火星，要麼就是把速度提高到非常快，遠超過第三宇宙速度，要麼就是在路上不斷加油調整方向才能保障走最近距離。這兩種方式，都是非常耗費燃料的，從經濟上來說並不划算。但事情也不是絕對的，如果未來的飛船不使用化學燃料，改用核動力或者雷射推進的話，也許發射軌道真會改變為接近直線運動。當然所謂直線運動也是相對的，因為地球的公轉必然給飛船帶來一個慣性，整個太陽系也是運動的，飛船的實際路線是非常複雜的。

我們從地球上發射的太空飛行器，自身不可能攜帶太多燃料，因為攜帶太多燃料的代價太大。在火箭發射能力不變的情況下，增加燃料必然會擠壓探測器有效載荷的重量，從而減少探測器能完成的任務。對於按現有軌道正常發射的火星探測器來說，主要的燃料是用來靠近火星後減速用的，因為從地球到火星軌道的過程中，絕大多數時間是不需要消耗燃料在路上，只需要少量燃料在趕奔火星的途中定期修正軌道就可以，代價則是需要花費很長的時間。當然，後期圍繞火星進行探測，還要留一些燃料定期修正軌道延長在軌壽命。如果需要降落火星，還需要留很多燃料完成降落過程。這些燃料都是經過精確計算的，多帶燃料是很奢侈的想法。但為了順利完成任務，一般也會稍微多帶一點，以防備意外。