轉載請註明：【文章轉載自公號：中國航天科普（id：space-more）】
火箭飛行的終點，是它所攜帶的航天器飛行的起點。為了能讓火箭將航天器送入預定軌道並提供更大的運載能力，就需要對火箭的飛行軌道進行細緻的設計。那麼，哪些因素對火箭軌道有影響呢？
通常，航天器都飛行在100km以上的高空中，火箭要將航天器精確的送入軌道，其難度確實是古人的百步穿楊無法比擬的。
神舟十號飛船發射
以我國的長征2F載人火箭為例，它的飛行終點就是神舟飛船的飛行起點，是火箭與飛船分離的位置，也是火箭將飛船送入軌道的位置點。所以，飛船的入軌點必定在飛船的初始飛行軌道上。
神舟飛船在軌飛行模擬圖
從原理上講，入軌點可以是飛船軌道上的任意一點，但是從節省能量的角度考慮，通常選擇近地點或近地點附近的位置點作為入軌點。
飛船的軌道
經過分析，飛船軌道對火箭軌道設計產生影響的三個參數是近地點高度、遠地點高度和軌道傾角。為了將神舟飛船送入預定軌道，就需要設計火箭軌道在飛船入軌點上，火箭的高度、速度和軌道傾角滿足一定要求。
除了飛船，火箭軌道設計還受到很多條件的約束。
火箭在稠密大氣層內飛行時，會受到空氣的各種影響。為了減少空氣對火箭飛行方向的影響，要求箭體軸向與火箭的速度方向的夾角儘量接近於零。
火箭箭體軸向與火箭速度方向的夾角儘量接近零有利於減少空氣對火箭飛行的影響
為了減少氣流與飛行中的火箭箭體摩擦併產生熱量，就要求火箭降低飛行中受到的空氣阻力，儘快穿越大氣層。
火箭分離也對火箭的軌道設計有一定的限制。火箭級間分離時需要足夠的飛行高度，並且要求箭體軸向與火箭的速度方向的夾角要小。出於安全方面的考慮需要，分離後的火箭各級箭體要墜落在人口相對稀少的地區。
墜落到地面的火箭殘骸
影響火箭軌道設計的因素不少，那麼，火箭軌道設計是由哪些具體參數決定的呢？在火箭總體參數確定的條件下，決定火箭軌道設計的因素主要有：
1）火箭發射方位角，也就是從火箭發射點的經線切線的指北方的線與發射方向線之間的水平夾角，它決定火箭飛行軌道面在空間中的定向；
火箭發射方位角示意圖
2）飛行中火箭推力方向隨時間的變化規律，它決定火箭軌道曲線的形狀和飛行速度及其方向的變化；
火箭推力方向隨時間的變化規律會影響火箭軌道設計
3）合理設計火箭發動機的工作時間。長征2F載人火箭二級發動機由主發動機和遊動發動機組成。遊動發動機具有獨立工作能力，在推進劑消耗總量不變的條件下，可合理設定遊動發動機獨立工作時間，實現二級主發動機關機後由遊動發動機進行小推力飛行。這樣做，不僅能夠提高火箭的運載性能，而且可以降低飛行中火箭軸向受到的阻力；
4）二級飛行段的機動，它可解決航區安全和軌道傾角之間的矛盾。
火箭軌道設計流程示意圖
來源/《中國載人航天科普叢書——通天神箭》
改編/楊斯爽
審校/楊潔
閱讀更多 中國航天科普 的文章
