国外航天爱好者观测认为嫦娥五号轨道器进入环月逆行轨道了，是真的吗？
首先，我们需要明确一点：官方对嫦娥五号轨道器在完成月面采样返回任务后的具体轨道状态，特别是是否进入了“环月逆行轨道”，并没有公开给出非常详细和确切的说明。 航天任务的轨道设计非常复杂，存在多种可能性，而且公开的轨道信息往往是经过简化或者针对特定阶段的。
那么，为什么会有“环月逆行轨道”的说法呢？这背后可能涉及到一些技术原理和任务设计的考量。
什么是环月逆行轨道？
我们先来解释一下“环月逆行轨道”这个概念。
环月轨道（Lunar Orbit）： 就是航天器绕月球运行的轨道。
逆行（Retrograde）： 在天文学和航天学中，逆行通常是指一个天体（或航天器）相对于另一个主要天体（如月球）的运行方向与该主要天体自身自转方向相反。对于月球来说，它本身是绕地球公转，并伴随着自转，但我们通常说的“逆行轨道”是指航天器绕月球的公转方向与月球绕地球公转的方向是相反的，或者更狭义地，与月球自转方向相反。不过在讨论绕月轨道时，更常见的“逆行”是指相对于月球的“正常”公转轨道方向相反。
为什么航天任务会选择逆行轨道？
一般来说，大多数探测器绕月都是顺行轨道（与月球自转方向一致，或者说与月球绕地球公转的大致方向一致），因为这样轨道设计和能量消耗相对更经济。然而，选择逆行轨道也有其特定的优势和目的：
1. 科学观测： 某些科学载荷，特别是需要覆盖月球不同区域的观测，逆行轨道可能提供独特的观测视角，避免仪器过热或过冷，或者覆盖到顺行轨道难以观测到的区域。
2. 任务规划和变轨： 在某些复杂的任务阶段，例如为了躲避月球的引力异常区域，或者为了更精准地进行轨道调整，逆行轨道可能提供更灵活的操作空间。
3. “特殊”轨道设计： 有些任务会设计一些非常规的轨道，例如极高的轨道、倾角极大的轨道，甚至是周期非常长的轨道，这些都可能包含逆行的元素，以达到特定目的。
嫦娥五号任务的特殊性
嫦娥五号任务是中国的首次月球采样返回任务，其设计目标是成功采集月球样品并安全返回地球。这涉及到月面着陆、采样、月面起飞、月球轨道交会对接、携带样品的返回器再入大气层等多个极其复杂的环节。
在完成月面采样后，嫦娥五号的轨道器（以及上升器）是需要与返回器进行交会对接的，之后轨道器将携带返回器飞向地球。
爱好者们为何会推测“环月逆行轨道”？
考虑到嫦娥五号任务的复杂性，轨道器在完成月面起飞和交会对接后，其接下来的轨道调整可能有很多种。
1. 节省燃料和优化返回： 为了将携带样品的返回器送往地球，轨道器需要进行一系列的变轨操作。这些操作会根据预先设计的轨道力学计算来进行，以达到最优化的能量消耗和飞行时间。
2. “绕月飞行”并非必然是返回前最后一步： 轨道器在完成对接后，并不一定是立即就进行地月转移。它可能还需要在月球附近进行一些轨道调整、测试，或者等待一个有利的“窗口期”来开启地月转移。
3. 对公开轨道数据的解读： 航天爱好者们通常会通过各种公开渠道获取航天器的大致轨道信息，比如雷达追踪数据、遥测信号的公开披露（虽然非常有限），或者通过分析公开的遥感图像来推测航天器的位置。他们可能会从这些零散的信息中，结合轨道力学知识，推断出航天器可能运行在一个非传统的轨道上。
关于“环月逆行轨道”的推测，可能的解释：
一种临时性的轨道： 轨道器可能在完成某个阶段的任务后，为了执行下一步操作（比如进行特定的姿态调整，或者等待某个时间点），而临时进入了一个逆行轨道。
为了与其他设备协同： 如果有其他中国航天器在月球附近活动，轨道器可能需要调整到特定轨道以避免干扰或进行协同观测。
为后续任务做准备（可能性较低，但并非完全排除）： 虽然嫦娥五号任务的核心是采样返回，但理论上，轨道器在完成主要任务后，也可以通过剩余的燃料进行一些其他轨道机动，为后续的科学探测留下可能性。当然，这并不是其主要设计目标。
对“轨道”的理解差异： 有时候，“环月逆行轨道”的说法也可能是一种通俗的理解，比如航天器在绕月过程中，其姿态或者某个特定的飞行路径与通常认知的“顺行”有所不同。
官方的回应与公开信息
正如前面所说，关于嫦娥五号轨道器进入“环月逆行轨道”的说法，官方并没有给出明确的确认。通常，官方发布的信息会集中在任务的关键节点，比如发射、着陆、采样、起飞、交会对接、返回器成功着陆等。关于轨道器在完成任务后的具体轨道细节，如果不是对其后续任务有重大影响，可能不会被详细公开。
总结：
官方信息是关键： 在没有官方明确证实的情况下，我们不能断定嫦娥五号轨道器“真的”进入了环月逆行轨道。
爱好者推测的来源： 这种推测很可能来自于航天爱好者们对公开数据的解读、轨道力学的理解以及对复杂任务设计的分析。他们可能会观察到一些非典型的轨道参数，并将其归结为“逆行轨道”。
轨道设计的灵活性： 航天任务的轨道设计具有高度的灵活性，为了完成复杂的任务目标，进入某些特殊轨道（包括可能包含逆行元素的轨道）是完全有可能的。
任务结束的轨道： 即使轨道器在某个阶段进入了逆行轨道，那也可能是为了后续的地球转移而进行的某个中间步骤。嫦娥五号的主要任务完成后，轨道器最终会与返回器分离，并可能根据任务设计进行后续机动，直至燃料耗尽或被月球引力捕获，或者按照预定计划解体。
所以，对于“嫦娥五号轨道器进入环月逆行轨道”的说法，我们可以理解为这是爱好者们基于现有信息进行的一种推测和讨论，它反映了他们对航天技术的深入关注和理解。但要将其视为确凿的事实，还需要等待更权威的公开信息。
网友意见
这件事情的来源是国外天文学家、卫星追踪爱好者Scott Tilley，他在1月初的时候在推特上首次提出了嫦娥五号进入月球远距逆行轨道的假说，并在后续的持续跟踪中逐渐补充了他的观测证据，目前他在自己设立的专门追踪卫星的网站上整理了一篇观测记录。
2月15日，国外长期跟踪报道中国航天新闻的记者 Andrew Jones 在太空新闻网站 Space News 发表文章，首次通过正规媒体公开报道了 Scott Tilley 等人的这一发现。
所以目前的情况是，一群国外业余爱好者通过无线电观测和多普勒分析，认为嫦娥五号进入了一条 DRO 轨道，国外航天正规媒体进行了报道，但探月工程官方尚未发声。我在下面分享了Scott Tilley 等人的跟踪观测过程，感兴趣可以往下看，但同时也希望大家留个心，尽管存在证据支持，但天文学家根据正确数据推断出错误结论的情况也曾有发生，参见最近刚发生的乌龙（美天文学家承认误将中国探月火箭末级识别成 Space X 猎鹰 9 火箭残骸，为何会发生这种错误？），所以一切定论最终以中国探月工程办公室官方消息为准。
1.14 更新
观测结果显示，嫦娥五号的多普勒数据趋势与此前的模型（见本文1月10日内容）相吻合，图中的红线代表多普勒偏移趋势，可以看到嫦娥五号的频率偏移随着其接近地月L2拉格朗日点增加，基本符合模型的预测。
Scott Tilley 表示：
- 因为 DRO 轨道固有的混沌性，指望多普勒数据完全吻合模型是非常困难的。所以他认为通过大体趋势来看待这些数据是最佳的分析方法。
1 月 14 日 Jean-Luc 提供的嫦娥五号位置更新：
目前信号源与月球的角距离不足2度，嫦娥五号探测器很可能即将从地月 L2 拉格朗日点后方通过。
Scott Tilley 提供了一张用 GMAT 模拟的嫦娥五号 1 月 14 日轨道位置的概念图
Tilley 补充道：
- 他通过 GMAT 建模验证了一种带倾角的 DRO 轨道的稳定性，在添加一定的Z轴速度分量之后，模拟结果证实 DRO 轨道仍然可以保持稳定1年以上，这可以解释为什么嫦娥五号并没有从月球背面通过，而是稍稍偏上。DRO 轨道的不规律性得以再次显现。
1.13 更新
「我现在可以肯定，嫦娥五号正在远距离逆行轨道（DRO）上运行。」
——业余卫星追踪爱好者 Scott Tilley 在1月13日的推文中写道。
在分析了 Jean-Luc 每日提供的嫦娥五号轨道器的无线电信号位置观测数据后，Tilley 表示：
- 在过去7天的观测中，嫦娥五号从上一个与月球的角距离最近的点移动到当前的最近点。时间上符合这类月球远距离逆行轨道（DRO）的12-14天的轨道半周期。剩下的就是确定这种DRO轨道的具体参数。
- 需要注意，DRO 轨道是一种不规则轨道（chaotic orbit），它对初始状态和后续微小的条件变化极其敏感。尽管它稳定，但轨道可预测性仅存在于确定的域和有限的时间范围内。
1.12 更新
“越来越有 DRO （远距离逆行轨道）的味道了！”
加拿大航天爱好者 Jean-Luc Milette 用他的 3 米 X 波段天线进行每日观测，并提供了位置更新：1 月 12 日嫦娥五号与月球角距离为 10 度左右，与月球赤道面齐平，昨天（1 月 11 日）的距离是 13.7 度，同样与赤道齐平。
1.10 最初的线索
总结一下目前（1月10日）得到的信息
首先
什么是远距离逆行轨道（Distant Retrograde Orbit）？
远距离逆行轨道（Distant retrograde orbit，DRO）是一种稳定存在的圆形逆行轨道（通常是月球远距离逆行轨道）。上述“稳定”指的是该轨道上的航天器在轨运行期间不需要消耗燃料进行轨道保持，可以稳定在轨运行数十年。月球的远距离逆行轨道是一种轨道半径约为61500km的高月球轨道，轨道周期为 13-14 天，这个概念在2017年由月球通道计划的轨道所提出，这类轨道在拉格朗日点L1和L2之外。
国内外均对远距离逆行轨道进行过研究，并发表了多篇相关论文，但截至目前，还没有任何航天器实际尝试过这种理论上的轨道。
从上面观察，月球远距离逆行轨道围绕地月 L1、L2 拉格朗日点运转，旋转方向和月球环绕地球的方向相反，因此叫做逆行轨道。从地球观测，在 DRO 轨道上运行的物体会在以数周计算的时间尺度上呈现出周期性绕月运动。
此外，今年 NASA 的 SLS 太空发射系统首飞任务，就打算将 Artemis I 飞船送往月球，并首次进入月球远距离逆行轨道。
假如嫦娥五号轨道器目前正在 DRO 轨道上运行，就意味着人类航天器首次进入了这种轨道。
远距离逆行轨道还能用来做什么？
比如说，从太空捕获一颗小行星，将其安置在长期稳定的月球 DRO 轨道上进行开采，有利于节约成本。
那么，国外航天爱好者对嫦娥五号的观测结果是什么？
业余卫星追踪爱好者 Scott Tilley 称：
- 此前在12月3日前后失去了嫦娥五号的信号，后于1月9日恢复，信号中断的时间大致符合DRO轨道的周期。
- 目前的多普勒数据还不够明确，为了得出结论，会在接下来的几天里持续观测，一旦有了足够的数据，就可以初步了解嫦娥五号的轨道类型。
- 他通过 GMAT 模拟了嫦娥五号在一条假设性的 DRO 轨道上运行期间与地球观测位置的距离变化，假如嫦娥五号真的在这种轨道上运行，那么接下来获得的多普勒数据进行比对，就应该和模拟结果相吻合。
参考资料：
Riddles in the Sky - Chang’e 5 Returns to the Moon
Asteroid Redirect Mission - Distant Retrograde Orbits
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