“阿波罗”飞船登月

1969年7月16日，美国肯尼迪角发射场，喷吐着长长火舌的“土星”5号巨型火箭，载着“阿波罗”11号飞船开始了人类首次登月的太空征程。由阿姆斯特朗、奥尔德林、科林斯组成的成员组将飞跃38万千米，前往月球。

“阿波罗”计划或称称“阿波罗”工程，是美国从1961年到1972年进行的一系列载人登月飞行任务。虽然直到现在都有人在质疑“阿波罗”计划的真伪，但是，更多的人还是相信“阿波罗”工程是人类有史以来征服太空最伟大的壮举。

美国于20世纪60年代至70年代初组织实施的载人登月工程或称“阿波罗”计划是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。整个工程始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功结束，历时约11年，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。

从一开始，“阿波罗”计划就遭遇严重挫折，由于在进行训练时座舱意外失火，“阿波罗”1号航天员格里森、怀特和查菲不幸牺牲，为实现人类征服宇宙的梦想而捐躯。

“阿波罗”计划的起因颇有戏剧性。1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘坐“东方”号飞船首次进入太空。刚从床上被叫醒的美国总统约翰·肯尼迪，知道这个消息后十分震惊，这表明苏联在航天技术上已领先美国一步，也就是说在科技竞赛中美国处于劣势了。“这是继苏联第一颗人造地球卫星上天之后，对美国民族的又一次奇耻大辱！”肯尼迪愤愤地说道。为了迎接苏联人的太空挑战，美国人决心不惜一切代价，重振昔日科技和军事领先的雄风。

“阿波罗”飞船宇航员拍摄的月球照片

肯尼迪召集美国各有关部门头脑们商量对策，宣布：“美国最终将第一个登上月球。”1961年5月25日，肯尼迪提出“国家紧急需要”特别咨文，提出在10年内将美国人送上月球。他说：“我相信国会会同意，必须在本10年末，将美国人送上月球，并保证其安全返回”，“整个国家的威望在此一举”。于是，美国航宇局制订了著名的“阿波罗”登月计划。

“阿波罗”是古代希腊神话传说中的一个掌管诗歌和音乐的太阳神，传说他是月神的同胞姐弟，曾用金箭杀死巨蟒，替母亲报仇雪恨。美国政府选用这位能报仇雪恨的太阳神来命名登月计划，其复杂心情可想而知。

如何才能尽可能安全、经济、可靠地将宇航员送上月球。科学家们曾考虑过4个方案。

（1）直接起飞方案：由一枚推力巨大的火箭携带一艘登月飞船直接飞往月球；火箭和飞船一起在月球降落，完成月球考察任务后再次起飞，返回地球。

（2）地球轨道集合方案：以两枚火箭而不是大型的土星5型那样的大型火箭将登月航天器的两个部分分别送入地球轨道，对接后再飞往月球。整个航天器降落在月球表面。由于当时在地球轨道进行航天器对接的经验较少，且在地球轨道拼装登月飞船存在太多未知因素，最终此计划未被采纳。

（3）登月后对接方案：分别发射两枚登月飞船：一枚不载人飞船携带火箭推进器先抵达月球；然后发射载人登月飞船。载人登月飞船在完成考察任务后，把另外一艘飞船携带的火箭推进器转移到载人飞船上，然后返回地球。

（4）月球轨道集合方案：由约翰·C·霍博尔特团队提出的方案与众不同，从一开始就吸引了大家注意力。这种方案是一艘较大的称为指令/服务舱的航天器，携带一艘称为登月舱的乘坐宇航员的登月飞船一同起飞。指令/服务舱携带从地球到月球以及返回地球所需的燃料和生活必需品，以及进入地球大气层所需要的隔热板。

具体来说，登月飞船在进入月球轨道之后，登月舱与指令/服务舱分离，登月舱携带登月航天员降落在月球表面；指令/服务舱则在月球轨道绕月球飞行。3名宇航员中的1名留在指令/服务舱中。完成考察任务之后，登月舱重新起飞，与在月球轨道等候的指令/服务舱集合，宇航员一起返回地球。

这个方案的特点在于，在月球轨道集合只需要一艘很小的登月飞船降落在月球表面，这样在返回地球时在月球上起飞的飞船质量就大大减小。如果再把登月舱的一部分留在月球上，登月舱的起飞质量就可以进一步减小。

登月舱本身分为降落部分和起飞部分两部分，降落部分用于在登月时降落，起飞部分在完成考察任务后起飞与留在月球轨道的指令/服务舱会合并返回地球。由于航天器质量减轻，一次登月任务只需要发射一枚火箭。当时的顾虑是这个方案需要进行多次分离和对接，技术难度也比较大。

经过对飞船登月飞行轨道和载人飞船总体布局全面论证，最后从4种飞行方案中选定月球轨道集合方案作为“阿波罗”号飞船的实行方案，确定由指令舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局方案。

为保证登月飞行顺利进行，在登月飞船正式起飞前实行4项辅助计划作为准备。

（1）发射徘徊者号探测器：在1961～1965年期间共发射9个探测器，在不同的月球轨道上拍摄月球表面状况的照片1.8万张，以了解飞船在月面着陆的可能性。不过，发射徘徊者号探测器并不顺利，其中曾多次失败。(www.xing528.com)

（2）发射勘测者号探测器：在1966～1968年期间共发射5个自动探测器在月球表面进行软着陆，通过电视发回8.6万张月面照片，同时探测了月球土壤的理化特性数据，为选择“阿波罗”飞船在月球着陆做准备。

（3）发射月球轨道环行器：在1966～1967年期间共发射3个绕月飞行的探测器，对40多个预选着陆区拍摄高分辨率照片，获得1000多张小比例尺高清晰度的月面照片，据此选出约10个预计的登月点。

（4）双子星座号飞船：1965～1966年期间，先后发射10艘各载2名宇航员的飞船，进行医学—生物学研究和操纵飞船机动飞行、对接和进行舱外活动的训练。

“阿波罗”号飞船使用大推力“土星”号运载火箭发射。运载火箭研制分两个阶段进行：

（1）研制“土星”1号和1B号，用以获取大型运载火箭的研制经验并进行“阿波罗”号飞船的飞行试验。

（2）研制“土星”5号巨型3级运载火箭作为飞船登月的运载工具。

1966～1968年几年间，美国进行了6次不载人飞行试验，在近地轨道上鉴定飞船的指令舱、服务舱和登月舱，考察检验登月舱的动力装置。1968～1969年，发射了“阿波罗”7、8、9号飞船，进行载人飞行试验。主要作环绕地球、月球飞行和登月舱脱离环月轨道的降落模拟试验、轨道机动飞行和模拟会合、模拟登月舱与指令舱的分离和对接。按登月所需时间进行了持续11天的飞行，检验飞船的可靠性。1969年5月18日发射的“阿波罗”10号登月飞船进行了登月全过程的演练飞行，绕月飞行31圈，2名宇航员乘登月舱下降到离月面15.2千米的高度。

最后准备携带宇航员踏上月球的“阿波罗”11号由指令舱、服务舱和登月舱3个部分组成。这个结构一直延续到“阿波罗”计划结束。

（1）“阿波罗”飞船指令舱：指令舱是宇航员在飞行中的生活和工作舱，同时是整个登月飞船的指挥控制中心。指令舱为圆锥形，高3.2米，重约6吨。指令舱内部分为前舱、生活舱和后舱3部分。前舱为着陆舱，里面安装有着陆设备、回收设备和姿态控制发动机等；生活舱为全气压密封舱，携带有可供宇航员在太空生活14天的生活必需品和必要的救生设备。后舱内装有10台姿态控制发动机、各种仪器和燃料贮箱，以及飞船姿态控制、制导与导航系统以及船载计算机和太空联络系统等。

（2）“阿波罗”飞船服务舱：“阿波罗”飞船的服务舱前端与指令舱对接，后端有推进系统主发动机，舱体为圆筒形，高6.7米，直径4米，重约25吨。主发动机用于进入太空和环月飞行时轨道转移和变轨机动。姿态控制系统由16台火箭发动机组成，他们还担任登月飞船与第三级火箭分离、登月舱与指令舱对接和指令舱与服务舱分离等任务。

（3）“阿波罗”飞船登月舱：“阿波罗”飞船的登月舱由下降段和上升段组成，在地球地面起飞时重14.7吨，直径4.3米，最大高度约7米。

下降段包括着陆发动机、4条着陆腿和4个仪器舱。在完成登月任务后，下降段将留在月球表面，以降低登月飞船的起飞重量。

上升段为登月舱的主体。宇航员在完成登月考察活动后，抛弃下降段，只驾驶上升段与在环月轨道飞行的指令舱会合。上升段由宇航员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成。上升段座舱内可容纳2名宇航员，并安装有返航时必要的空间导航、飞船控制、与地球通信联络、宇航员生命保障和电源等设备。

1969年7月16日，“土星”5号运载火箭携带“阿波罗”11号登月飞船升空，终于开始了人类踏上月球的第一次尝试。各级运载火箭按照预定程序，分别将登月飞船送至环绕地球运行的低高度停泊轨道、地—月过渡轨道，登月飞船沿过渡轨道飞行了2天半后开始接近月球，由服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月飞行轨道。宇航员N·A·阿姆斯特朗和E·E·奥尔德林进入登月舱，驾驶登月舱与指令舱分离，下降至月面实现软着陆。阿姆斯特朗在全球观众的注视下，在月球表面印下清晰的人类足迹。

“阿波罗”11号宇航员在月球的足迹

“阿波罗”11号宇航员登月成功

另一名宇航员仍留在指令舱内，继续沿环月轨道飞行。登月的宇航员在月面上展开太阳电池阵，安设月震仪和激光反射器，采集月球岩石标本和土壤标本。在完成预定考察任务后，阿姆斯特朗和奥尔德林携带者他们在月球表面采集的22千克月球岩石和月壤标本、驾驶登月舱上升段离开月球返回环月轨道，与指令舱会合对接、抛弃登月舱，起动服务舱主发动机进入月—地过渡轨道。在接近地球时飞船抛掉服务舱，使指令舱的圆拱形底朝前，在强大的气动力作用下减速。进入低空时指令舱弹出3个降落伞，进一步降低下降速度。“阿波罗”11号飞船指令舱于7月24日在太平洋夏威夷西南海面安全降落。

“阿波罗”11号成功登月后，美国又相继6次发射“阿波罗”号飞船，5次成功登月，其中“阿波罗”13号因出现意外事故中途返航。前后一共有12名航天员登上月球。