2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。至此，中国航天事业又翻开了新的篇章。至今嫦娥系列已经发射了五颗探月卫星，正在逐步为我们揭开月球神秘的面纱。2020年，天问一号历时大约7个月后到达火星附近，被火星捕获后进入环火轨道，并成功进行着陆、巡视等火星科学探测任务。那么这些深空探测器是如何从地球轨道飞到月球和的呢？

为什么深空探测要采用“霍曼转移轨道”？

人类运载火箭技术经过60余年发展，最核心的推进方式依然是通过化学推进剂燃烧释放化学能转化为火箭的动能，但这依然太“弱”了。

对于有环绕器的任务，抵达火星制动后所剩推进剂多少成为影响工作寿命的重要因素。且对于动辄数亿千米的火星探测之旅，期间也要尽力减少推进系统工作次数，提高整个任务安全性和成功率。

最终，地火转移轨道最重要的设计逻辑就是：最大限度节省推进剂，最大限度减少操作。

由于推进剂燃烧后的喷气速度和能量密度限制，一枚运载火箭运输有效载荷到近地轨道的能力仅为总重的1-5%，随着距离提升效率会进一步降低，例如天问一号。

天问一号在脱离地球后，天问一号在地球轨道上飞行，速度大约29.8km/s。通过加速，探测器速度变为32.7km/s,从而进入地火转移轨道。经过大约260天飞行后，探测器来到火星轨道，此时探测器的速度是21.5km/s，再通过点火加速，让探测器的速度变为24.1km/s，就会进入火星轨道了。

什么是“霍曼转移轨道”？

太空的距离以天文单位和光年计算，空间探测器飞行少则几年，多则几十年。怎样用人类智慧战胜遥远距离？空间探测器怎样才能飞得更快、更远?沃尔特.霍曼为星际探测开辟了一条最佳航线，从而为太空科学做出了贡献。

行星之间的距离太远了！如地球与金星间的平均距离为4150万千米，地球与火星间的平均距离为7860万千米，地球与土星间的平均距离为12.5亿千米，但作为深空探测，这样的距离不能算远。

星际飞行要求飞得高、飞得远， 时间还要飞得长，充满了危险。探测器要尽量多带科学仪器，多带燃料并节省燃料，自身还要尽量...这些问题难住了科学家。直到1925年，才有一个叫沃尔特.霍曼的德国科学家出版《天体的可得性》一书，提出了两条圆形轨道的倾角相同、高度相异、非常省力的转移轨道→霍曼转移轨道。

霍曼转移轨道的优点是:可以从低轨道向高轨道转移，也可以从高轨道向低轨道转移，既节省燃料和缩短时间，又可以远距离连续访问多颗行星。它的缺点和遗憾是:飞行时间较长。霍曼认为:当空间探测器离开地球时，必须获得11.2千米/秒的第二宇宙速度，才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。

空间探测器先沿着地球轨道一圈一圈飞行，当接近两星相交会的切点时，探测器在霍曼转移轨道两个交叉的切点点火加速，进入目标行星的轨道运行。也就是说，探测器加速，改变飞行轨道，可以缩短飞抵目标行星的时间。如美国“旅行者-2”号探测器的速度，比双切线轨道所要求的大每秒0.2千米，结果到达木星的时间缩短了近四分之一。为了保证探测器沿双切线轨道的切点转移，必须计算好提前量。当探测器飞到与目标行星轨道相会处时，目标行星恰好也运行到切点。所以，要计算好提前量，必须选择在地球和目标行星都处于某特定相对位置时发射探测器。

根据一定的相对位置要求，可以计算出提前量，也可以从天文星历中查到相应的日期。这个有利的发射日期，又称发射窗口，一般每隔一两年甚至几十年才出现次。霍曼转移轨道的好处是:探测器可以在绕飞行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多颗行星，进行多星探索和远距离飞行。

通俗地说，霍曼转移轨道就是在行星之间荡秋千。空间探测器算好时间，在行星之间荡秋千，从一颗行星荡向另一颗行星，一 步步接近目标行星。这是一个智慧的秋千 ，西方科学家又称它为引力弹弓、引力跳板和星际运输轨道。

由于霍曼转移轨道理论应用在“嫦娥”探月、“天问”探火、“阿波罗”载人登月计划及“先驱者”号、“海盗”号、“旅行者”号等空间探测器的星际旅行上都非常成功和精确，沃尔特. 霍曼被公认为太空旅行的先驱。