在太空探索的歷史中,趨向月球的過程中,Trans-Lunar Injection(TLI)燃燒被認為是關鍵的技術之一。這一推進措施不僅是將太空船送往月球的第一步,也是天體運動的藝術與科學的結合。從1960年代阿波羅任務中受人矚目的TLI燃燒,直到今日的新興任務,其重要性亘古不變。
TLI是一個推進的操作,將太空船的速度提高至能夠由地球轉向月球的軌道。
一旦太空船達到環繞地球的低圓形軌道後,TLI燃燒便會開始。一個典型的TLI燃燒將太空船的速度提高,使其從地球的圓形低軌道轉變為一個高度的偏心軌道。這一過程涉及精確的燃燒時間和推進力,以確保太空船在正確的時候接近月球。」
一旦燃燒開始,太空船將沿著一條近似橢圓的軌道移動,目標是月球在運行時的位置。
隨著太空船進入月球的影響範圍,它們會進行一次超越月球的飛行,這樣的過程有效地降低了所需的推進燃燒次數。更進一步,在某些情況下,TLI甚至可以設計成免費返回軌道,這意味著太空船可以在不需要進一步推進的情況下自動返回地球。這種設計為載人太空任務增添了安全保障。
在阿波羅8、10和11任務中,太空船皆採用免費返回的軌道初始設計。
為了最佳化TLI的設計與實施,通常使用不同的數學模型來預測軌道。因此,Patch Conics方法被廣泛使用,使得地球和月球的影響成為主要考量。每一個模型都有其優缺點,取決於實際的任務需求。
在更真實的情況中,太空船受到多個天體的引力影響,這使得運行模型更為複雜,但也更為準確。
人類的首次月球探測任務中,蘇聯的Luna 1於1959年1月2日嘗試進行TLI燃燒,雖然沒能實現預期的目標,但隨後的Luna 2卻成功衝擊了月球,為後續的太空任務打下了基礎。從此之後,美國和其他國家接連向月球發射多個探測器,以完成各自的太空探索目標。
阿波羅任務中,TLI的成功發射更是成為一段輝煌的歷史。運用重啟式的J-2引擎,阿波羅太空船在進行TLI燃燒時,一次就可持續350秒,並能讓航艦進入10.4公里每秒的速度。在此過程中,觀測者得以從地面察覺到這一壯觀的燃燒時刻,成為了歷史的見證者。
阿波羅8的TLI在夏威夷的黎明時分被觀察到,成為驚嘆的話題,並廣為報導。
隨著技術的進步,近年來的月球任務也越來越多樣化、不斷創新。從日本的Hiten衛星到中國的嫦娥計劃,這些任務都依賴於高效的TLI燃燒,確保了它們的成功入軌。
無論是歷史使命還是未來的探索,TLI燃燒的設計與執行都是一個至關重要的步驟。探索月球這一千古夢想的旅程,是否能在未來開啟人類的新篇章呢?