多年来，为了更好地研究宇宙，人类已经将宇宙飞船部署到一些狂野、古怪和极其聪明的轨道配置中。

 

从一个非常遥远的地方开始，我们太阳系的引力场——由于一颗中等大小的恒星和各种各样的行星以及数十亿个小块的质量的结合——会减弱到近乎完美的对称性。宇宙实际上认为我们是一个简单的“质量点”，是银河系中2000多亿其他简单碎片中的一个微小组成部分。

 

但是放大来看，我们的星际空间的引力场是一个复杂的，起伏的，动态的景观。例如， 杏耀主管 ，木星的质量是地球的318倍，在它12年的轨道上，它的引力横扫整个系统，搅动和扰乱其他行星。土星的引力也有95倍地球质量。在大行星的轨道上也有一些非直觉上稳定的区域。靠近任何行星，杏耀疯狂而美妙的宇宙飞船轨道特别是有卫星的行星，还有其他微妙的和不那么微妙的引力变化，以及平衡和不平衡的区域。

 

我们是聪明的小原始人，我们已经学会了用宇宙飞船在看不见的地心引力中导航。细节可以是令人惊讶的，甚至是惊人的。以下是一些我们在过去几十年里练习的非凡芭蕾的例子。

 

跨月注入和自由返回轨道

 

这张NASA的老照片描绘了阿波罗8号的任务轨迹。和其他一些阿波罗任务一样，它的下轨道是8。为什么?这条轨道提供了一个从月球“自由返回”的机会，如果出了什么问题——而不是纠正插入月球轨道，你只是绕着月球转一圈，然后回来——更清晰地显示在下面的图中。

 

这个版本的“自由返回”轨道曾在阿波罗8号、10号和11号上使用。失败的阿波罗13号任务最初并不在这条轨道上，但它能够利用登月舱将自己插入一个自由返回——这对宇航员来说是幸运的。

 

时光飞逝，到了今天，任务的类型完全不同了。在过去的十年里，美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船一直在土星上，这是一次非凡的科学探索之旅。在此期间，它还重新配置了轨道结构，以更好地观测土星系统，创建了这里所示的轨迹网络。目前，卡西尼号正在执行夏至任务——以2017年5月土星即将到来的夏至命名(此后29年都没有重复)。

 

“卡西尼号”和“阿波罗号”的轨道相对来说都比较好理解，因为它们都是绕着目标飞行的。但是那些平衡和不平衡的特殊区域呢?这是一个很少听说的NASA任务的好例子。2007年发射，在次风暴期间(THEMIS)事件和大尺度相互作用的时间历史最初由5个研究地球磁气圈的宇宙飞船组成。

 

在完成主要任务后，两个航天器被重新设计成月球与太阳或阿尔忒弥斯P1和P2相互作用的加速度、重连、湍流和电动力学(少了很多)。它们被缓慢地移离地球，进入月球轨道。

 

但这些不是你祖母的月球轨道，它们是地球-月球的天平轨道。在这里，航天器围绕月球的近、远侧的两个拉格朗日点(L1和L2)移动，在这些点上，引力势场的梯度实际上是平坦的(由于地球和月球在旋转框架内的共同引力)。换句话说，当地月系统围绕太阳运行，测量磁层条件和太阳风的性质时，杏2杏耀阿尔忒弥斯航天器可以在动态稳定状态下“悬浮”。