關(guān)于天體之間的距離我們一般都取直線，比如地球到月球的距離為38.4萬千米，或者地球到太陽距離大約為1.5億千米，但我們知道，當(dāng)年阿波羅登月飛船的速度大約是11.2千米，假如按直線飛行那么半天不到就到了，但事實上飛了三天，而現(xiàn)代很多探測器則可能更久，這又是為什么呢？

如何飛離地球？

300多年前牛頓就給我們畫了一張草圖，告訴大家怎么離開地球前往太空，方法很簡單，繞著地球做圓周運(yùn)動，當(dāng)這個圓周運(yùn)動的速度產(chǎn)生的“離心力”大于地球的引力時，那么它就可以完美的到達(dá)環(huán)繞地球的軌道，在地球表面時這個速度大約是7.9千米/秒，當(dāng)然低空大氣太過密集，要保持這個速度非常困難，因此在到達(dá)這個速度之前盡快爬高到幾乎沒有大氣的太空則是另一件重要事情！

但其實根本不需要牛頓那么麻煩，只要咱愿意我們甚至可以造一個梯子，慢慢的爬出去，或者駕駛一艘飛船，直接地面慢慢升起一直到宇宙空間，比如長征五號從文昌發(fā)射中心起飛后需要跨越上千千米才能到達(dá)近地軌道！但從地面起飛只需要數(shù)百千米即可到達(dá)太空，很明顯后者距離短得多，為什么要選擇路途遙遠(yuǎn)的方式而不選擇捷徑呢？

• 沒有如此高比沖的火箭

• 直接爬高距離可能更遠(yuǎn)

比如土星五號第一級火箭只能燃燒150秒，它只能將火箭推高到68千米的高空，在這150秒內(nèi)，它將燒掉2000多噸燃料！二級火箭工作流分鐘，將飛船送至170千米的高空，此時火箭速度約為7千米/秒，距離第一宇宙速度只有一步之遙！

三級火箭工作月2.5分鐘，到達(dá)了191千米的軌道，此時飛船速度7.75千米/秒，這個高度的第一宇宙速度會比地面的第一宇宙速度稍低，因此三級火箭到這里就完成任務(wù)了，因為飛船已經(jīng)可以環(huán)地球軌道工作了！

假如直接爬高呢，假設(shè)將其彈道豎直，那么這個高度可能已經(jīng)到達(dá)500千米，那么是否能滿足飛行器不掉落的水平呢？不能，因為它的垂直起飛，沒有水平速度分量，因此在這個高度上大約只有500米/秒的速度，距離7.7千米/秒大約還有7.2千米/秒！

其實靜止衛(wèi)星就已經(jīng)給我們算好了，大約3.6萬千米的軌道即可讓垂直爬升的火箭擁有不掉落速度（因為火箭起飛的時候帶了地球自轉(zhuǎn)的分量，按從赤道上發(fā)射計算）

事情就變得很簡單了，走直線需要飛3.6萬千米，在環(huán)繞地球軌道的線路只要幾千公里，哪個更劃算？很明顯是走環(huán)繞地球方式比較簡單，而且可以利用地球自轉(zhuǎn)的速度節(jié)省部分燃料，所以現(xiàn)代火箭發(fā)射不走直線，都是取橢圓軌道（閉合，會回到原點），拋物線（飛離地球），雙曲線（飛離地球）這三種！

引力場中走測地線是最近的

因此阿波羅飛船從地球待機(jī)軌道上前往月球時，它其實只將飛船軌道在近地點時加速將橢圓軌道的頂點拉高，使得飛船到達(dá)遠(yuǎn)地點時能夠著月球的引力范圍，如果到達(dá)遠(yuǎn)地點時，月球剛好在那個位置，那么大部分時候都是飛船減速，以便讓月球引力捕獲飛船！從而進(jìn)入換月球軌道！

但很多時候由于火箭推力的原因，一次加速并不能讓軌道頂點到達(dá)月球，那么需要第二次加速甚至第三次第四次，一直到這個軌道定點逐漸抬升，頂點可以夠著月球，這從中國早期的嫦娥任務(wù)中就是這么操作的，而印度的曼加利安號火星探測器，則是將這個霍曼轉(zhuǎn)移軌道方式發(fā)揮到了極致！

• 質(zhì)量告訴空間該如何彎曲，空間告訴質(zhì)量該如何運(yùn)動

地球和月球或者太陽與火星都是大質(zhì)量的天體，廣義相對論告訴我們大質(zhì)量天體彎曲了周圍的時空，在這些彎曲時空中的運(yùn)動需要遵守能量最低原理，它產(chǎn)生的軌道就是貼著測地線行走，而這個測地線的軌跡和質(zhì)量體本身的速度與方向有關(guān)，有的是正圓形軌道（這種情況極少而且是理想化的），大部分都是帶有離心率的橢圓軌道，而只要速度足夠，那么它將能到達(dá)拋物線和雙曲線軌道，那么它將不會回到原來出發(fā)的那個點！

所以咱只要不缺燃料，無論走直線還是曲線都可以到達(dá)，但就成本方面考慮，那么還是遵守質(zhì)量在引力場中的運(yùn)動方式比較合適！不過有一個要提醒一下，即使如旱地拔蔥般的飛向月球，它走的依然不是直線，同樣是一條彎曲的軌道，因為地球本身在自轉(zhuǎn)，除非它從南北極出發(fā)，否則它就會不自覺的走出一條彎路來！