霍曼轉移軌道:智慧的鞦韆

太空的距離以天文單位和光年計算，空間探測器飛行少則幾年，多則幾十年。怎樣用人類智慧戰勝遙遠距離?空間探測器怎樣才能飛得更快、更遠?沃爾特.霍曼為星際探測開闢了一條最佳航線，從而為太空科學做出了貢獻。

行星之間的距離太遠了!如地球與金星間的平均距離為4150萬千米，地球與火星間的平均距離為7860萬千米，地球與土星間的平均距離為12.5億千米，但作為深空探測，這樣的距離不

能算遠。

星際飛行要求飛得高、飛得遠，時間還要飛得長，充滿了危險。探測器要盡量多帶科學儀器，多帶燃料並節省燃料，自身還要盡量...這些問題難住了科學家。直到1925年，才有一個叫沃爾特.霍曼的德國科學家出版《天體的可得性》一書，提出了兩條圓形軌道的傾角相同、高度相異、非常省力的轉移軌道-霍曼轉移軌道。霍曼轉移軌道的優點是:可以從低軌道向高軌道轉移，也可以從高軌道向低軌道轉移，既節省燃料和縮短時間，又可以遠距離連續訪問多顆行星。它的缺點和遺憾是:飛行時間較長。霍曼認為:當空間探測器離開地球時，必須獲得11.2千米/秒的第二宇宙速度，才能克服或擺脫地球引力，實現深空飛行。空間探測器先沿著地球軌道一圈-圈飛行，當接近兩星相交會的切點時，探測器在霍曼轉移軌道兩個交叉的切點點火加速，進人目標行星的軌道運行。也就是說，探測器加速，改變飛行軌道，可以縮短飛抵目標行星的時間。如美國「旅行者-2」號探測器的速度，比雙切線軌道所要求的大每秒0.2千米，結果到達木星的時間縮短了近四分之一。為了保證探測器沿雙切線軌道的切點轉移，必須計算好提前量。當探測器飛到與目標行星軌道相會處時，目標行星恰好也運行到切點。所以，要計算好提前量，必須選擇在地球和目標行星都處於某-特定相對位置時發射探測器。

根據一定的相對位置要求，可以計算出提前量，也可以從天文星曆中查到相應的日期。這個有利的發射日期，又稱發射窗口，-般每隔一-兩年甚至幾十年才出現次。霍曼轉移軌道的好處是:探測器可以在繞飛行星時，利用行星引力場加速，實現連續繞飛多顆行星，進行多星探索和遠距離飛行。

通俗地說，霍曼轉移軌道就是在行星之間盪鞦韆。空間探測器算好時間，在行星之間盪鞦韆，從一顆行星盪向另一顆行星，一步步接近目標行星。這是一個智慧的鞦韆，西方科學家又稱它為引力彈弓、引力跳板和星際運輸軌道。

由於霍曼轉移軌道理論應用在「阿波羅」載人登月計劃及「先驅者」號、「海盜」號、「旅行者」號等空間探測器的星際旅行上都非常成功和精確，沃爾特.霍曼被公認為太空旅行的先驅。