双椭圆转移

✍ dations ◷ 2025-07-11 16:13:33 #双椭圆转移

在航天科学中，双椭圆转移是一种将航天器从一个轨道移动到另一个轨道的轨道机动，在某些情况下，消耗的ΔV（速度变化量，用以衡量一个航天器的机动能力）可能比霍曼转移更少。

双椭圆转移的轨迹由两个半椭圆组成。航天器在初始轨道的第一次加速会将航天器推进到第一个转移轨道，该轨道的远拱点（距离星球中心最远的点）为 ${displaystyle r_{b}}$ ₀ = 6700 km的圆形近地轨道转移到半径为₁ = 93 800 km的轨道，使用霍曼转移需要的Δv为2825.02 + 1308.70 = 4133.72 m/s。然而，因为₁ = 14₀ > 11.94₀，所以使用双椭圆转移可以做得更好。如果航天器先在近地轨道将速度增加3061.04 m/s，让远地点变为₂ = 40₀ = 268 000 km，然后在远地点将速度增加608.825 m/s，使近地点半径变为₁ = 93 800 km ，最后第二个转移轨道的近地点将速度降低447.662 m/s以圆化轨道，那么总的Δv将只有 4117.53 m/s，比霍曼转移方案小了16.19 m/s (0.4%)。

可以通过增加中间轨道的远地点来进一步增加Δv的节省量，但代价是转移时间的进一步延长。当远地点为75.8₀ = 507 688 km （地月距离的 1.3 倍）时，双椭圆转移将比霍曼转移节省 1%Δv，但需要 17 天的时间。当远地点为1757₀ = 11 770 000 km （到月球距离的 30 倍）时，双椭圆转移将比霍曼转移节省2%的Δv，但转移将需要 4.5 年（并且在转移过程中会受到其他太阳系天体的引力影响，相当不切实际）。相比之下，霍曼转移只需要 15 小时 34 分钟。

显然，双椭圆轨道在第一次加速中花费了更多的Δv。这对轨道能量产生了更高的影响，即奥伯特效应，导致了所需Δv的减少。

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