月球探测器轨道设计-讲义.pdf

第 一 章 　　绪 论 月球 ，俗 称“月亮 ”，古 时又称“太 阴 ”，是地 球 唯一 的天然 卫 星 （在 天文学 中常用符号 表示 ），是 除流星和人造 天体 之外离我们 最近 的天体 ，很 自然地成为空间探测 的第一个 目标 。 在讨论月球探测器轨道设计之前，本章首先介绍月球的概况、 月球探测器 的飞行方式和轨道类型 、月球探测活动 的历史和展望 以及月球探测器轨道设计简介 。 月球 的概况 月球的一般特征 对月球的精密观测表明，月球的平均半径 ，约为 地球半径的 。月球并不是理想的正球体 ，令其指 向地球方 向、轨道运动方 向和极方 向的半径分别为 和 ，则 ，但在一般计算 中可将月 球作为 圆球看待 。 月球 的体积为 ，约为地球体积 的 月球 的质量 ，令 月地质量 比为 ，则 约 为 。这一质量 比远 大于太 阳系 中任何其 它双星系 统 的质 量 比。 月球 的平均密度为 ，约为地球平均密度 的 月球表面 的引力加速度为 ，约为地球表面引力加速 度的 月球上 的逃逸速度约为 ，约为地球上逃逸速度的 月面 上 山岭起 伏 ，峰峦密布 ，其 特征 以环形 山、月海、月 陆、山 脉和峭壁 、月面辐射纹、月谷和月溪等表示。 月面上最明显的特征是环形山 （或称月坑），它是月面上的碗 状凹坑结构 ，大的直径可超过 ，小 的只是一些 凹坑 ，直径大 于 的环形 山总数约为 个 。环形 山大 多 以著名天文学 家或其他学者的名字命名，月球背面 （背向地球的一面）有 座环 形山分别以中国古代天文学家石 申、张衡 、祖冲之、郭守敬命名。 月面 最 大 的几 个 环 形 山分 别 是 南 极 附近 的贝利 环 形 山 （直径 ，克拉维环形 山（直径 ，牛顿环形 山（直径 月海是月面上的广阔平原，在月球正面 （面 向地球的一面）月 海面积约 占整个半球面积 的一半 。已知整个月面共有 个 月海 ， 月面最大的几个月海分别是风暴洋 （面积约 ，雨 海 （面积 约 ，月面 中央 的静海（面积 约 。此 外较大的还有澄海 、丰富海、危海、云海等。月海大多为山脉所包 围，月球表面没有水（ 年 月 日，美 国宇航局宣布 ， 年 月发射的 “月球勘探者”探测器发现在月球南、北两极陨石坑深 处有冰冻的水存在），称之为海只是在形态上有某些相似之处。 月陆、山脉和峭壁是月面上高出月海的部分 。月陆一般高出 月海 ，月球正面的月陆与月海面积大致相等 ，而背面则月 陆面积大些 。月面上也存在 一些 山脉 ，山脉往往 高 出月海 ，最长 的山脉达 ，山脉大多以地球上的山脉命名。如 亚平宁山脉、高加索山脉、阿尔