探测器飞离地球时，速度方向指向月球。

这是太空飞行中的一个基本动作——霍曼转移(图1)。以地月转移轨道为例，我画了一个大概的示意图(图2):

霍曼转移是指在圆形轨道上加速或减速，形成远地点较高(对应加速)或近地点较低(对应减速)的椭圆轨道。这是最简单也是最节能的变轨方式。详情可参考百度百科:

/view/485553.htm

在近地轨道到月球转移轨道的变轨过程中，关注相位是非常重要的。简而言之，就是在飞行器方向对准月球的情况下，把速度从第一宇宙速度提升到第二宇宙速度。每次绕地球近四分之一圈后，飞行器和月球会同时到达交点。这就是楼主说“探测器飞离地球时速度方向指向月球”的深层原因？目的是为了接近月球，是绕月飞行还是利用月球打引力弹弓，见仁见智。

PS推荐一款游戏给楼主——坎巴拉太空计划(KSP)。本来想在里面拍个火箭演示一下霍曼转移，突然觉得专门为了几张示意图拍个火箭有点夸张...= =.这个游戏是极难入手的。从P社的孟思钢铁和十字军之王的野心入手太难了，但是和这个游戏完全不一样。但是，对于太空迷来说，这种很难上手的游戏却有着无穷的魅力。