地球同步转移轨道

地球同步转移轨道（GTO）是指近地点在1000公里以下，远地点为地球同步轨道高度（约36000公里）的椭圆轨道。

这种轨道是作为地球同步轨道或地球静止轨道的转移轨道（Geosynchronous Transfer Orbit）。在发射地球同步卫星时，首先使卫星进入这种椭圆轨道，然后在远地点点燃星上变轨发动机，使其变为所需的目标轨道。

在上世纪90年代开始的重返月球热潮中，航天专家又提出了一种新的方法，这种方法是在发射地球同步转移轨道(GTO)的基础上，在近地点作一次轨道机动，使远地点达到月球，从而成为地月转移轨道。GTO轨道的近地点高度约200千米，远地点高度约36 000千米，近地点速度是10.239千米/秒，要把它变成地月转移轨道，只需在近地点提供0.677千米/秒的速度增量。

将GTO轨道变成地月转移轨道，比起将200千米的圆形停泊轨道变成地月转移轨道，大大减小了对速度增量的需求，但因为这个速度增量一般是由月球探测器的轨控发动机提供，这个速度增量需求仍然很大，发动机的连续工作时间很长，重力损耗会很大。减小这种损耗的有效做法是将一次机动分成几次进行，逐步提高近地点的速度。这种新的设计方案就是在GTO轨道与地月转移轨道之间增加几条调相轨道(phasing orbit)。在国际上，我国的嫦娥1号月球探测卫星首次采用这种方案来发射。

嫦娥1号具体的发射方案是，先由长征3号甲运载火箭将探测器送入近地点高度200千米、远地点高度51000千米、运行周期约为16小时(15.81小时)的“超GTO轨道”；探测器与运载器分离后，先在这条轨道上运行两圈，在这期间将在远地点作一次小的轨道机动，将近地点抬高到600千米；在16小时轨道上运行第三圈到达近地点时，进行第一次大的轨道机动，将轨道周期变为24小时；在轨道上运行一圈，再次到达近地点时，作第二次大的轨道机动，将运行周期增加到48小时。探测器在这三条大椭圆轨道上共运行约5天。探测器在调相轨道运行结束到达近地点时，再作第三次大的轨道机动，使探测器进入地月转移轨道。随后探测器将沿着这条转移轨道飞向月球，飞行116小时后到达近月点。

嫦娥1号选择这种方案有几个优点，一是可以确保重力损耗控制在5%以下。二是将运载火箭的入轨点和三次机动的近地点安排在同一地区，有利于轨道机动时的地面监测。三是由于中间安排了24小时的轨道，可以比较方便地解决发射日期后延的问题。具体的做法是：在确定了地月转移轨道近地点的时点后，我们不是提前5天，而是提前6天发射。如果能按时发射，则在24小时的轨道上运行两圈；如果不能，则可推迟到第二天发射，相应在24小时的轨道上只运行一圈，两种情况都可以使探测器在预定的同一时刻到达转移轨道的近地点。