引言：
月球登陆、火星探测和星际旅行是人类千百年来的梦想，这些高大上的项目到今天大都实现了，但随着人类视野的扩展，人们发现还有太多的未知领域和更多的困难挑战。
在航空领域，特别是月球登陆、火星探测和星际旅行的轨道设计、轨道跃迁、共核系变换和返航轨道等计算仍依靠经典物理学理论，主要运用万有引力定律、开普勒定律、能量守恒定律和微积分运算，其过程繁琐复杂，且求解难、准确度小，误差大，同时还有很多计算无法进行。
而有了共核惯量守恒定律，运用其推导出的天体运动共核常量恒等方程、共核动量守恒定律、广义三大宇宙速度计算式和引力分界线方程，就可以大大简化计算，做到高效，准确和更广泛用途的计算。
利用共核惯量守恒定律运算几乎可以完全抛弃万有引力定律、能量守恒定律和微积分，只要利用初等数学知识，一个普通初中生就能顺利完成卫星发射、入轨、变轨、轨道跃迁、以及共核系变换下的引力捕捉与弹弓效应的运算。
20.1月球着陆器发射步骤与计算
一是选择最适合的发射点的节能计算
二是停泊轨道入轨速度的计算
三是霍曼转移轨道近远点的计算
四是轨道跃迁速度的计算
五是引力分界线的计算
六是月球引力捕捉的速度计算
七是绕月轨道的计算
八是着陆月球降速值的计算
九是返航轨道和着地的计算
要实现完成以上计算，需要理解共核惯量守恒定律的基本内容：
在不受任何外作用下，孤立共核系中的共核运动，其任意时刻轨迹点上的共核惯量守恒。
共核惯量等于共核运动中物体质量、核心距离与速度平方的乘积。即：
（20.1.1）
宇宙一切运动形式都可以确定是以一个点（轴）为参照系的运动，而这个点或轴就叫做核心；
相对核心的运动称为共核运动；
以同一个核心（点或轴）作共核运动的所有质量物体则形成共核系；
把不受外作用下，满足任意时刻轨迹点上共核惯量守恒的共核运动，称为共核惯性运动；
在共核惯性运动中，任意时刻轨迹点上核心距离与速度平方的乘积恒等于一个常量，称为共核常量；
在天体运动中，公转、自转和自由落体（抛体）运动都是共核惯性运动的不同形式，因此有天体运动的共核常量恒等方程（附参数量纲表20-1-1）：
（20.1.2）
把共核惯量与轨迹点速度之比叫做共核动量，即：
（20.1.3）
因此，共核动量就是动量与核心距离的乘积。
在共核惯性运动中任意轨迹点的共核动量，叫做惯性共核动量。
在天体运动中，共核系变换前后、天体碰撞前后、引力捕捉与弹弓效应前后、以及轨道跃迁和变换前后的共核动量保持守恒，这就是天体运动中的共核动量守恒定律。
两个邻近天体引力分界线上任意轨迹点到两个天体的距离比等于其共核常量比：即
（20.1.4）
共核常量较大的共核系变换到较小共核系中时，当越过引力分界线将促发引力弹弓，产生速度助推效应，其计算式是（正反方向不同）：
（20.1.5）
有了上述五个计算式，就可以对卫星发射进行轨道等相关计算。
附常用共核系的共核常量值表，如图（20-1-2）
20.2卫星发射的选址、发射和入轨停泊轨道
卫星发射要求携带最小的能量达到发射所需，以此来减小自身质量，因此节能是一个很重要的设计环节，而卫星发射位置选择与能耗有重要关系，这是为什么呢？
卫星发射的本质是将质量物体从自转转变为公转，是共核惯性运动形式的变化的一个过程，两种共核惯性运动都遵守共核惯量守恒定律，同时，卫星发射实现了从自转变换为公转，其前后的共核动量保持守恒。
自转和公转的共核惯量守恒方程是：
（20.2.1）
方程第三项是自转共核惯量，质量物体保持作惯性自转运动；
第四项是广义第二宇宙速度的逃逸速度共核惯量，质量物体保持作自由抛体运动；
最后一项是公转共核惯量，质量物体保持作惯性公转运动。
虽然其运动形式不同，但共核惯量守恒，当质量不变时，上式约去质量m就是共核常量恒等方程，即：
（20.2.2）
这表示地面上的卫星在发射前随地球自转；然后若以地面第二宇宙速度发射，或抵达到确定位置具有广义的第二宇宙速度，则其作离心自由抛体运动；最后变航作绕行地心的公转运动，具有惯性公转速度，这三种共核惯性运动其任意时刻轨迹点上的共核惯量守恒，共核常量恒等。
在卫星发射过程中，从地面发射到入轨作惯性公转，其前后的共核动量守恒，有共核动量守恒方程：
（20.2.3）
该方程表示，地面待发卫星所处地面位置的自转速度是V自，与自转轴的距离为d，若将其发射到核心距离为R的位置点时，其公转速度是V，入轨绕行速度为V入，则入轨前后的共核动量守恒。
这里特别提示：入轨前卫星发射采用垂直向上发射是离心直线速度，在抵达确定位置点时要改变航向绕行地心，因此这里的入轨速度是绕行速度。
该式第二项是绕行入轨前的共核动量，它等于绕行速度共核动量和位置点的自转共核动量和，而第三项是入轨后的惯性公转共核动量。
例如：将一颗在赤道地面上的卫星发射到离地200km停泊轨道上，求入轨速度是多少？
为了计算方便，将地月系的相关参数计算值列表如下（20-2-1）：
在（20-2-1）表中可以查到停泊轨道相关参数，由共核动量守恒方程得到：
（20.2.4）
上式分子表示位置点单位质量的公转共核动量与单位质量的自转共核动量差，查停泊轨道表值，可以计算得到停泊轨道的入轨绕行速度，即：
（20.2.5）
这是停泊轨道入轨前的绕行速度，前提是公转绕行方向与地球自转方向一致，显然，入轨速度7.299km/s小于其公转速度7.779km/s，但入轨以后，其公转速度将保持7.779km/s，这是因为自转共核动量提供了一个速度，这是利用自转共核动量达到节能的目的。
那么火箭发射入轨前推送卫星的直线上行的离心速度是：
（20.2.6）
这是入轨停泊轨道前火箭必须具有的离心直线推送速度，实际就是该位置点的广义第二宇宙速度，这明显低于地面位置的第二宇宙速度11.2km/s，原因是广义的第二宇宙速度与位置点核心距离有关，以及地球自转具有部分共核动量，从而降低了停泊轨道位置点的第二宇宙速度（关注参看第十篇文章）。
赤道海拔位置较高的区域是卫星发射的最好位置，为什么呢？
因为自转速度和自转轴距离在赤道位置最大，而随纬度增大而递减，因此赤道位置的自转共核动量值最大，这就是卫星发射为什么要选择发射接近赤道位置的原因，这可以节省大量能耗而达到发射预定轨道的目的。
20.3霍曼转移轨道与轨道跃迁的计算
卫星发射采用入轨停泊轨道，目的是实现无动力惯性公转，从而保持其共核动量。
若入轨停泊轨道前保持绕行地心为恒速7.299km/s后关闭动力，那么停泊轨道即为圆形轨道；如果入轨后关闭动力仍保持一段时间加速运动，且速度大于7.299km/s，那么停泊轨道将是椭圆轨道。
停泊轨道若是完美圆形轨道，那么其任意时刻轨迹点上的共核惯量守恒，共核动量也恒等，入轨以后的公转速度是7.779km/s；若是椭圆轨道，则任意轨迹点上只有共核惯量守恒，但各个轨迹点的公转速度不等，共核动量也不相等。
停泊轨道是稀薄大气层轨道，由于空气阻力作用，公转速度会不断下降，要完全摆脱空气阻力，其轨道要距地面1000km以上。
停泊轨道仅仅是卫星发射过程中的中继停歇站，用来轨道变换或跃迁的临时绕行轨道，可以实现无动力绕行而又能保持共核动量，因此可以实现保能和节能目的。
如何实现停泊轨道卫星变换或跃迁到离地1000km的轨道上去呢？
一种最常用的方法就是霍曼转移轨道：就是对停泊轨道上的卫星加速，让其变成椭圆形轨道，第一步通过椭圆轨道拉伸把远地点定为离地高度为1000km，第二步通过加速变换近地点轨道。
参看（20.-2-1）表，查看离地高度1000km轨道的公转速度，单位质量的公转共核动量等参数，那么把停泊轨道拉伸到1000km的远地点，可以通过霍曼转移轨道来实现。
那么加速到多大的速度可以实现呢？
霍曼转移轨道前后的共核动量是守恒的，可以列出共核动量守恒方程：
(20.3.1)
前一项是停泊轨道的共核动量与增速共核动量和，后一项是离地1000km轨道的共核动量。
那么增速计算式就是：
（20.3.2）
霍曼转移轨道的实现方式是：对停泊轨道的卫星持续增速，但增速一直小于459m/s，这样把停泊轨道不断拉伸为椭圆轨道，通过不断调整后让卫星抵达离地1000km远地点。
霍曼转移轨道只要有增速，就可以实现椭圆轨道拉伸，从而抵达预定的远地点，其过程需要不断计算和调整，时间较长，准确度不高，并需要两次以上远地点变换才能实现变轨，但增速对动力要求较小，且比较节约能耗。
当然可以直接一次性实现变轨，这样可以缩短变轨时间，但需要快速有效增速，对动力提速要求较高。
在上例中，若在极短时间内将卫星快速提速459m/s，即提速到绕行速度为8.237km/s，就能快速实现停泊轨道变换到离地1000km的公转轨道，这叫轨道跃迁。
所以，霍曼轨道转移和轨道跃迁都可以实现卫星轨道变换，都是通过增速加大共核动量实现的，但实现方式不一样，但其前后的共核动量守恒。
而关于月球登陆中的其它过程计算，包括引力分界线的计算、地月共核系变换后的引力捕捉与弹弓效应计算、月球环绕与着陆计算，登陆舱返航的轨道计算等，这在前面第16篇和17篇文章中进行了计算和分析，请关注翻看，这里略。
后篇将分述和计算月球舱返航的计算，请关注期待。