就在昨天下午，嫦娥六号成功再入大气并着陆于内蒙古四子王旗的预定区域，实现了世界首次月球背面采样返回。嫦娥六号任务取得圆满成功之际，是不是有许多读者已经难掩激动的心情，恨不得自己扒在下一个嫦娥探测器上，成为第一个登月的中国人了呢？我们来教一教大家，如果想自己亲自往返一次月球都需要哪些步骤。
在学会登月之前，我们得先学会如何上天。和飞机不同，太空飞行器所处的宇宙空间中并没有空气来提供升力或浮力，那么它们为什么不会在地球引力的作用下坠回大地呢？
高中物理学的比较好的读者朋友都知道是因为万有引力提供向心力，使他们绕着地球作近似的圆周运动。但如果没学过这章的话，接下来作者将会用更简明易懂的方式来讲解一下。如果我们让一个物体从空中自由下落，在忽略空气阻力的情况下，这个物体会在重力的作用下在空中划出一条直线，加速撞向地面。如果我们一开始给它一个水平的初速度，它就会做平抛运动，在空中的轨迹也就从直线变成了一条抛物线。
这个初始的水平速度越大，物体落地前走过的水平距离就越大，抛物线就越平缓。继续加大水平速度，直到物体下落的弧线和地面下落的弧线一样平缓——地球是圆的，此时物体便永远无法落到地面上。地心引力指向的是地球的中心，因此在物体轨迹的每个点上，重力方向都与速度方向垂直。这个物体做起了永恒的平抛运动，轨迹也成为了一个圆。也就是说，这个物体入轨了。
可地球的半径是如此之大，要多快的速度才能划出这么平缓的弧线？那便是第一宇宙速度——7.9 千米每秒。这个速度足足是地面附近音速的二十多倍，以这个速度仅需两分钟就能从北京抵达上海，一个半小时就能环绕地球一周。当然，如果卫星在大气层里以这个速度运行，顷刻便会因为摩擦产生的热量而变成一颗火流星，所以卫星运行的轨道起码在距地面几百公里，几乎没有空气的宇宙空间中。地球半径有一万六千多公里，在距地面几百公里的近地轨道上受到的万有引力和地表受到引力的相差无几。月球和人造卫星并不是因为不受重力而在太空中不掉下来，而是因为它们处于永恒的下坠中，只是下落的轨迹和地面弯曲的轨迹相同，而永远坠不到地面上。那么为什么说空间站中处于“失重状态”呢？这是因为卫星在太空中做自由落体运动，部件之间不会因为万有引力而彼此间产生压力，这和我们坐电梯加速下坠或减速上升时都会感觉一阵轻快是一个原理。
同样我们可以知道，卫星在太空中不需要一直打开发动机来对抗重力——那样太消耗燃料了。如果一个卫星上的部件脱落，它会继续和卫星一起沿同样轨道在太空中运行，而不是坠向地面。为了入轨，火箭垂直发射后不久就要进行重力转向，逐步变为倾斜飞行，并在离开大气层后转为与地面平行飞行，最终到达第一宇宙速度并入轨。
现在我们已经学会了入轨，该如何前往月球呢？
在原有的圆轨道上继续加速，初速度增加，下落的轨迹变会更加平缓，以至于离地表越来越远。而离地面越来越远的同时地球的引力也越来越弱，但总归最后还是会被引力拉回来。这时我们的轨道变成了一个椭圆，而地球位于其中的一个焦点上。也就是说，当我们在轨道上的一点加速时，轨道的另一端就会升高。这就是变轨。当轨道的远端进入月球引力范围时，我们就进入了地月转移轨道，此时我们就会在惯性的作用下飞抵月球。
速度是矢量，而矢量的相加遵循平行四边形法则。只有当加速的方向与初始速度相同时，才能起到 1+1＝2 的效果，获得最大的效率。如果仅凭直觉，让火箭垂直向上加速的话，加速方向与运动方向垂直，反而只能起到"1+1＜2"的效果，凭空增加了许多燃料消耗。那么问题来了，为什么我们不直接一点，不用重力转向和变轨，直接预判一下月球的位置然后垂直发射火箭直奔月球呢？这就要提到另一个因素了: 那就是奥伯特效应(Oberth Effect)。航天器加速变轨时轨道速度越大，效率越高。因为火箭获得的动量与喷出工质(即燃气)的动量相同，即燃料消耗相同时，火箭获得的动量是固定的。但动量为 mv，而火箭的动能为 1/2mv²，速度更快时，火箭获得相同的动量时，获得的动能更多，轨道提升的高度也就更高，这就是奥伯特效应。如果一直开启火箭引擎来对抗地球引力的话，也可以通过较低的速度前往月球。但由于奥伯特效应，低速航天的能量利用效率低的令人发指，需要消耗多得多的燃料才能到达。除非航天器的推力非常大，在刚发射几分钟内就完成了前往月球所需要的加速——但那样航天器会直接烧毁或解体在大气层里，还是老老实实重力转向并入轨再进行下一步吧。这也是嫦娥一号在前往月球时在轨道近地点数次加速的原因，而嫦娥六号的推力够强，足以在一次点火中就完成入轨+变轨到地月转移轨道的过程。
当我们在惯性的作用下离月球越来越近之后，接下来又该怎么做呢？欲知后事如何，且听下回分解！
什么？你说你看到这里的时候已经自己动手搓了个火箭上天，现在已经在地月转移轨道上了？祝你好运…
