探月史话

daewoo · 发表于 2007-6-3 10:37:32

在早期的冷战太空竞赛中，苏联一直占据着优势地位，先后领先美国成功发射了人造卫星、月球探测器和载人飞船等一系列航天器。在载人登月计划被提上议事日程后，美国决心反超苏联。

“阿波罗”计划
　　在早期的冷战太空竞赛中，苏联一直占据着优势地位，先后领先美国成功发射了人造卫星、月球探测器和载人飞船等一系列航天器。在载人登月计划被提上议事日程后，美国决心反超苏联。
　　1961年5月25日，就在第一名美国航天员阿伦·谢泼德乘坐“水星”飞船升空3周后，美国总统约翰·肯尼迪宣布，将在10年内把航天员送上月球。经过数千名美国科学家和工程人员8年的不懈努力，“阿波罗”-11飞船的指令长尼尔·阿姆斯特朗最终于1969年7月20日走出登月舱，在月球表面留下了第一个人类的脚印。
　　继“阿波罗”-11之后，从1969年11月到1972年12月，美国又成功进行了“阿波罗”-12～17五次载人登月任务。共有12名美国航天员登上了月球，他们在月球表面开展了针对太阳风和月震等现象的一系列科学试验，并搜集了大量月球土壤和研制标本带回月球。
　　历时11年的“阿波罗”登月计划所取得的科研成果，带动了20世纪60～70年代美国和全世界在计算机技术、通信技术、测控技术、火箭技术、激光技术、材料技术、医疗技术等方面的全面发展，将人类科技整体水平提高到了一个全新的高度。整个计划耗资240亿美元，但带来的收益达到了投资的5倍。
“土星”V火箭和
“阿波罗”飞船
　　在“阿波罗”计划中，“土星”V火箭和“阿波罗”飞船堪称把人类送上月球的两大功臣，两者采用的技术代表了当时世界上最先进的水平。
　　“土星”V是一种三级液体火箭，由在NASA马歇尔航天中心工作的著名德国火箭专家沃纳·冯·布劳恩主持设计。该火箭长度超过110米，最大直径超过10米，总质量超过2700吨，近地轨道运载能力达118吨，是人类有史以来发射过的最大的和运载能力最强的火箭。
　　“土星”V第一级安装了5台F-1发动机，第二级和第三级分别安装了5台和和1台J-2发动机。J-2为液氢液氧发动机，单台推力为890千牛；F-1为煤油液氧发动机，单台推力6700千牛。两种发动机在当时都是同类发动机中的推力最大的型号，它们在试车时引起的地面振颤在80千米之外的地方都能感觉到。
　　在1967～1973年间，“土星”V火箭共进行了13次发射，全部取得成功，除“阿波罗”系列飞船外，还发射过“天空实验室”空间站。
　　“阿波罗”飞船是航天员飞往月球、在月球着陆并返回地球的交通工具，主要由发射逃逸系统、指令舱、服务舱和着陆舱等模块组成。
　　发射逃逸系统长10.2米，直径0.66米，质量4170千克，用于在出现发射事故时将搭载航天员的指令舱带离火箭并在安全地区着陆。
　　可容纳3名航天员的指令舱呈圆锥形，长3.47米，直径3.9米，质量5806千克，是整艘飞船的控制中心兼航天员生活区，包括加压乘员舱以及航天员座椅、控制和仪器面板、光电导引系统、通信系统、环控系统、电池、防热罩等设备。
　　服务舱呈圆柱形，长7.56米，直径3.90米，质量24523千克，装有飞船的主发动机、科学仪器和其它服务系统，主要用于飞船进入并脱离月球轨道。在飞行任务中，服务舱在绝大多数时间内与指令舱连为一体，直到飞船再入大气层前才与指令舱脱离。
　　可容纳2名航天员登月舱的质量约14700千克，直径约4.3米，高约7米，分为下降级和上升级两部分。下降级包括着陆支架、着陆天线、着陆发动机和容纳月面探测设备的货舱等，上升级则包括乘员舱、返回发动机和飞行控制设备等。
登月方案
　　在“阿波罗”计划中，采用了被称为“月球轨道集合”的登月方案。
　　搭载3名航天员的“阿波罗”飞船先由“土星”V火箭发射升空。随着高度的增加，耗尽燃料火箭第一级和第二级先后与火箭分离。火箭第三级发动机在第一次关机时将飞船送入一个暂泊轨道。在暂泊轨道上运行一段时间后，火箭第三级发动机二次启动，将飞船送入地球-月球过渡轨道，随后飞船与火箭第三级分离。
　　在过渡轨道上经过2.5天的飞行后，飞船开始接近月球，服务舱主发动机使飞船减速并进入环月球轨道。随后2名航天员进入登月舱（另一名航天员留守在指令舱中继续绕月飞行），登月舱与指令/服务舱分离并下降到月球表面着陆。航天员出舱活动，在完成探测任务后再搭载登月舱的上升级返回环月球轨道与指令/服务舱会合。航天员返回指令舱后，登月舱即被抛弃。服务舱主发动机再次启动，使飞船脱离环月球轨道，进入地球-月球过渡轨道。在飞船接近地球后，指令舱抛弃服务舱并再入大气层返回地面。
历次“阿波罗”飞行任务
　　需要指出的是，“阿波罗”计划的成功并不是一蹴而就的，一度还遭遇了惨痛的失败。1967年1月27日，在“阿波罗”-1飞船的一次发射训练中，由于突然发生火灾，导致飞船中的3名航天员全部丧生。按照原计划，“阿波罗”-1将搭载航天员在同年2月21日进行发射。
　　“阿波罗”-1事故迫使美国在登月活动中采取更为谨慎的步骤，随后的“阿波罗”-4～6皆为无人飞行任务，对火箭和飞船进行了全面的试验。
　　1968年10月11日，“阿波罗”-7（不包括登月舱）由“土星”IB火箭发射升空。这是“阿波罗”计划中第一次载人飞行任务，飞船在环绕地球飞行11天后于10月22日成功返回地球。
　　1968年12月21日，“阿波罗”-8（不包括登月舱）由“土星”V火箭（之后的“阿波罗”飞船发射任务皆由此型火箭执行）发射升空。搭载3名航天员的“阿波罗”-8成功完成了首次载人绕月飞行并于12月27日返回地球。在环绕月球轨道运行期间，飞船上的航天员在平安夜向地球进行了电视直播。
　　1969年3月3日，“阿波罗”-9发射升空，这是首次携带登月舱的载人飞行。在环绕地球飞行10天后，飞船于3月13日返回地球。
　　1969年 5月18日，“阿波罗”-10发射升空，包括登月舱的完整飞船进行了绕月飞行并于5月26日返回地球。这是“阿波罗”计划的最后一次载人试验飞行。
　　1969年7月16日，“阿波罗”-11发射升空。飞船中的3名航天员分别是指令长尼尔·阿姆斯特朗、登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林和指令舱驾驶员迈克尔·科林斯。最终阿姆斯特朗和奥尔德林乘坐登月舱于美国休斯敦时间7月20日下午4时17分43秒在月球表面的静海南部地区着陆。着陆6个半小时后，阿姆斯特朗走出登月舱并在月球表面留下了人类的第一个脚印，随后，他说出了那句不朽的名言：“对于个人而言，这只是一小步；对于人类而言，这却是一大步。”阿姆斯特朗和奥尔德林在月面拍摄了一些照片并获取了一些月球土壤和岩石标本。着陆21小时后，两人乘坐着陆舱的上升级返回指令舱。7月24日，“阿波罗”-11的指令舱返回地球。
　　1969年11月14日，“阿波罗”-12发射升空，并于11月19日降落在月球表面风暴洋地区。航天员除了进行了拍照和取样活动外，还从于两年半前降落在附近的“勘察者”-3探测器上取下了部分零件以带回研究。“阿波罗”-12于11月24日返回地球。
　　1970年4月11日，“阿波罗”-13发射升空。在进入环月球轨道前，由于氧气罐发生爆炸，登月任务被迫取消，飞船利用月球引力加速返回并最终于4月17日回到地球。
　　1971年1月31日，“阿波罗”-14发射升空，并于2月5日降落在月球表面的“弗拉·毛罗”环形山附近。第一名美国航天员谢泼德担任了此次任务的指令长。在完成探测后，飞船于2月9日返回地球。
　　1971年7月26日，“阿波罗”-15发射升空，并于7月30日降落在月球表面的“哈德利”沟纹附近。两名航天员在月球上停留了3天，并第一次驾驶月球车对月球表面进行了巡视，于此同时，在环月球轨道上运行的指令舱中的航天员利用多种仪器对月球表面进行了探测和研究。飞船最终于8月7日返回月球。
　　1972年4月16日，“阿波罗”-16发射升空，并于4月20日降落在月球表满的笛卡儿高原地区。在完成探测后，飞船于4月27日返回地球。
　　1972年12月7日，“阿波罗”计划中最后一艘登月飞船“阿波罗”-17发射升空，并于11月11日降落在月球表面的“金牛座-利特罗”山区。此次登月创造了“阿波罗”计划中的多项纪录，包括：最长的奔月飞行时间、最长的月面活动时间、最长的绕月飞行时间等。飞船最终于12月19日返回地球，为“阿波罗”计划上了一个完美的句号。

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