航天器当然可以直接从地球飞到月球，而且说实话也没什么难度，不过前提是，着地前得有减速——应该没人会喜欢在着陆时附送一个蘑菇云或者火球什么的吧～
既然大家都喜欢轻轻的落在月球表面，那也就意味着最好航天器到达月球表面时的速度为0。
一个可行的方案，是在快到达月球时发动机反向工作来减速，而对于观众而言，火箭呼啸而去，然后一个漂亮的转身急停无疑的确是非常帅气……
But，绝大部分航天工程师的审美和大众是不同的，漂亮的转身急停在他们看来是一种愚蠢的浪费推进剂的行为，来个精准的“抛球”更符合他们的审美——“抛出”航天器，利用地球引力逐渐减速，当到达月球时速度恰好减速到0。
而我们知道，如果一个物体只在引力作用下绕另外一个物体运动，根据开普勒定律，其轨迹必然是一个椭圆形，因此在发动机结束工作，航天器接近月球前，其轨道将是一个近地点在地球附近，远地点为距离地球38W公里的椭圆轨道，至于把它叫做霍曼转移轨道还是地月转移轨道，都没什么关系。
此图中地球和月球不是真实比例。
当然，这个轨道没有考虑到月球引力，加入月球引力后，真实的转移轨道如下图。
之所以是8字形，是因为这个是阿波罗的轨道，阿波罗轨道最大的特点是：它上面有人。所以NASA选择了一条“自由返回轨道”，也就是说如果阿波罗飞到月球后，不启动发动机减速的话，它会自动返回地球，而不会被月球捕获成为月球的卫星。这个设计在阿波罗13号上发挥了作用——在主发动机无法工作的情况下成功返回地球。很显然，”自由返回轨道“的参数是高度受限的，因此阿波罗的着月点
而对于其他登月器而言，地月转移轨道的选择就可以很多了——只要远地点超越了地月引力平衡点L1，接下来登月器就可以利用月球引力重新加速，滑向月球。
当然，这个轨道忽略了地球和月球的相对运动，所以阿波罗的轨道其实是这样的：
由于阿波罗是分体式设计，虽然有一个登月舱被丢到月球上了，但大部分的设备、燃料，或者说大部分的质量需要环绕月球运行，显然，登月器进入绕月轨道后再丢下登月舱，比在下落过程中分离要更有效一些。因此阿波罗是先进入绕月轨道，然后在分离着陆。
显然，对于其他登月器，尤其是嫦娥这样的只有登月器的，直接落到月球上也没问题。
But.. 你要知道，航天工程师都是恨不得给一个部件加上10个功能的主，辛辛苦苦花了这么多钱把这么多设备发射到了月球，你居然要它们只能在月球表面工作？任何一个登月器都一定要绕月球转上几圈，好充分发挥设备的作用。
接下来，再回到地球轨道上，目前大部分登月器都要绕地球转几圈才进入地月转移轨道，为何不从地球直接发射进入转移轨道呢？
为了提高火箭效率，所有的化学火箭都采取了多节火箭的设计，同时，登月器的不规则形状决定了它留在火箭上时，太阳能电板、天线等突出部位要折叠，外面要套整流罩，因此，当最后一节火箭被抛弃后，登月器需要一定的时间来分离、展开、上电、测试等等工序，而200公里高的轨道上，环绕一圈仅仅需要90分钟——不是不想快点进入转移轨道，而是时间实在来不及啊。
所以，目前为止的登月器轨道，大致遵循同样的规律——先在200公里高度绕地球几圈，然后进入转移轨道，到达月球后再转几圈，着陆。
But.. 嫦娥的轨道和阿波罗还有非常显著的区别
嫦娥的绕地轨道，是逐圈增大的，最后才进入转移轨道，对应的，绕月轨道，是逐圈减小的，最后才进行着陆。而阿波罗要简单的多。其地球轨道上不存在调相轨道，月球轨道上进入300公里高的圆形轨道后只进行一次降低轨道即可完成登月器分离。
一次变轨机动，变化的轨道参数越大，意味着发动机需要更大的推力，需要更长的工作时间，控制的精度更高，失败的可能性更大.....
变化的轨道参数越小，则反之，而两者之间最大的区别在于花费的时间。
对阿波罗，由于装载了人员，在轨道上多停留一点时间，就需要更多的食品和空气，而更重要的是，越过范艾伦辐射带后，空间辐射骤增，对宇航员的影响很大，因此阿波罗的总任务时间是有其上限的，工程师设计时必须优先考虑节约任务时间的方案。而对于无人登月器来说，不值得为了节约时间牺牲可靠性，相反，更多的轨道时间有助于更多的观测任务。
对于绕月轨道，从圆形绕月轨道先进入近月点不超过20公里的椭圆轨道再进行登月的主要目的，是为了能够近距离目视检查预计着陆地点，做登月的最后准备工作，这一点登月器没有区别。
作者：张水
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