1969年7月16日，美國宇航局成功執(zhí)行阿波羅計(jì)劃中的第五次載人任務(wù)，即阿波羅11號(hào)，在燒掉2000多噸燃料后完成了人類第一次登月任務(wù)。阿波羅11號(hào)上搭載3名宇航員，其中阿姆斯特朗與奧爾德林分別踏上月球表面，指令艙飛行員柯林斯則成為世界上最孤獨(dú)的人，在登月期間，他一個(gè)人留守指令艙，繞著月球飛了數(shù)十圈，看了一遍又一遍的月球背面，也算是體驗(yàn)了一回置身世外。 

 


阿波羅11號(hào)三名宇航員（圖片來源NASA） 

 


第一個(gè)登月腳印，圖片來源：NASA 

　　阿波羅計(jì)劃從1961年開始，持續(xù)到1972年，在阿波羅7號(hào)之前都是無人任務(wù)，旨在測(cè)試土星系列火箭、登月航天器等。阿波羅7號(hào)是第一次載人任務(wù)、8號(hào)驗(yàn)證了載人環(huán)月飛行和土星五號(hào)火箭、9號(hào)任務(wù)驗(yàn)證了載人交會(huì)對(duì)接、10號(hào)任務(wù)則是登月的一次模擬。自阿波羅11號(hào)成功登月之后，NASA又執(zhí)行了6次登月，其中5次成功，一次中途返回，所以阿波羅計(jì)劃共計(jì)7次登月，6次成功。 

 

阿波羅11號(hào)發(fā)射時(shí)的場(chǎng)景，圖片來源：肯尼迪航天中心 

　　美蘇太空競(jìng)賽加速了登月探索 

　　阿波羅登月的背景是在美蘇太空競(jìng)賽時(shí)期，1957年蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星斯普特尼克1號(hào)，震撼了整個(gè)西方，強(qiáng)勢(shì)打擊了美國在航空航天領(lǐng)域夜郎自大的心態(tài)。美國國內(nèi)將其稱為斯普特尼克危機(jī)，直接導(dǎo)致了美蘇正式進(jìn)入太空競(jìng)賽。針對(duì)斯普特尼克1號(hào)衛(wèi)星的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，美國成立了國防部高級(jí)研究計(jì)劃局的前身，啟動(dòng)水星計(jì)劃并且獲得大量科研經(jīng)費(fèi)支持。從蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星到1969年實(shí)現(xiàn)登月，人類只用了12年的時(shí)間。在這12年的時(shí)間內(nèi)，美蘇對(duì)月球進(jìn)行了全面勘探，基本上掌握了月球的基本參數(shù)，包括月球表面到底能不能站人。我們?nèi)缃癞?dāng)然明白月球上可以站人，但在1960年代還不清楚，需要無人探測(cè)器軟著陸進(jìn)行驗(yàn)證。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，在1950年代末到1970年代中期，美蘇各發(fā)射了20多個(gè)月球探測(cè)器、載人飛船，完成了人類第一次對(duì)月球的大規(guī)模科研活動(dòng)。 

　　  

　　登月的難度不小 

　　登月無疑是太空競(jìng)賽最巔峰的動(dòng)作，誰第一個(gè)完成，誰就是勝利者。阿波羅11號(hào)登月期間，蘇聯(lián)月球15號(hào)自動(dòng)采樣返回探測(cè)器在危海墜毀，不僅未能完成任務(wù)，還與阿波羅11號(hào)成功實(shí)現(xiàn)載人登月形成了鮮明的對(duì)比。對(duì)NASA而言，要在短短12年內(nèi)實(shí)現(xiàn)登月，技術(shù)上的飛躍是必然的。登月首先需要一款大推力火箭，由德國科學(xué)家馮布勞恩主導(dǎo)研發(fā)的土星五號(hào)火箭在阿波羅4號(hào)任務(wù)期間測(cè)試成功，其設(shè)計(jì)起源甚至可追溯到德軍V-2火箭。二戰(zhàn)結(jié)束后，馮布勞恩和多名曾經(jīng)的德軍火箭專家在白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)重新打造了一枚從德國運(yùn)回的V-2火箭，由此開啟了美國運(yùn)載火箭高速發(fā)展的時(shí)期。 

 


轉(zhuǎn)運(yùn)中的土星五號(hào)第一級(jí)，圖片來源：Daily Mail 

　　  

歷次阿波羅任務(wù)中發(fā)射的土星系列運(yùn)載火箭，圖片來源：Daily Mail 

　　  

　　相比之下，蘇聯(lián)N-1火箭4連炸失敗直接導(dǎo)致了蘇聯(lián)登月計(jì)劃的失敗。許多人認(rèn)為N-1火箭的失敗是30臺(tái)NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)數(shù)量太多，但SpaceX的重型獵鷹第一級(jí)也采用了27臺(tái)默林1D發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，因此第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)數(shù)量太多并非設(shè)計(jì)問題，而是蘇聯(lián)在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)。土星五號(hào)將第一級(jí)演化成5臺(tái)F-1發(fā)動(dòng)機(jī)，在土星C-5配置中火箭方案實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)，NASA決定繼續(xù)按照馮布勞恩的設(shè)計(jì)方案研發(fā)土星火箭，這是登月成功的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 

　　  


30臺(tái)NK-15發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的蘇聯(lián)N-1火箭，圖片來源：reddit.com 

 

　　

27臺(tái)默林1D發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的重型獵鷹火箭，圖片來源：spaceX 

　　  

重型獵鷹第一級(jí)的27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)特寫，圖片來源：spacex 

1964年5月在馬歇爾空間飛行中心辦公室內(nèi)的馮-布勞恩，身后為土星系列火箭模型清晰可見，一手奠定了美國運(yùn)載火箭的基石。 

　　  

　　登月另一個(gè)難點(diǎn)在于登月方案，NASA采用了月球軌道交會(huì)對(duì)接的方案，節(jié)省了大量的燃料和工程開發(fā)時(shí)間。該方案利用地球軌道離心力將登月航天器送入月球軌道，登月艙分離，主航天器留在軌道上，從月面返回時(shí)在月球軌道上完成對(duì)接后前往地球。在確定登月方案之后，格魯曼飛機(jī)公司開始研發(fā)登月艙，正式有了土星五號(hào)的強(qiáng)大推力，登月艙總質(zhì)量達(dá)到了14噸，還能攜帶一輛月球車。由于月球上幾乎沒有大氣，從月球軌道下降到月球表面無需隔熱控制，大大簡化了登月流程。事實(shí)上載人登月集合了美國當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的科研生產(chǎn)力，涉及科學(xué)家、工程師、技術(shù)人員等400多萬人，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都可能因?yàn)榧夹g(shù)問題而致命。 

 

　　

登月艙，宇航員和月球車的合影，圖片來源：spacenews 

　　  

　　險(xiǎn)象環(huán)生 

　　在阿波羅11號(hào)登月起降，阿姆斯特朗和奧爾德林在控制登月艙下降時(shí)也出現(xiàn)各種警報(bào)響起、錯(cuò)過著陸點(diǎn)數(shù)千米等潛在危機(jī)，在鷹號(hào)登月艙距離月面還有9米時(shí)，燃料只剩30秒，萬一著陸艙下方是個(gè)碎石坑，那么登月艙就可能出現(xiàn)傾覆，導(dǎo)致阿姆斯特朗和奧爾德林無法返回。在月球軌道調(diào)整時(shí)，奧爾德林的背包意外將登月艙上升段發(fā)動(dòng)機(jī)保險(xiǎn)開關(guān)給接觸了，休斯敦地面控制中心一度擔(dān)心上升段發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)。阿姆斯特朗和奧爾德林駕駛登月艙與指令艙分離時(shí)，留在月球軌道上的柯林斯也只能希望登月的兩位同仁多保重，任何一個(gè)小問題都可能導(dǎo)致阿姆斯特朗和奧爾德林無法從月面起飛，那么最終只有柯林斯一人返回地球。位于休斯敦航天中心內(nèi)的飛行控制指揮官貝爾斯在登月抉擇上甚至依靠直覺要求阿姆斯特朗不要理會(huì)鷹號(hào)登月艙的各種故障報(bào)警，尼克森總統(tǒng)也準(zhǔn)備了一份宇航員無法返回地球的演講稿。由此看出，登月不僅靠的是400多萬科研人員創(chuàng)造出過硬的硬件，還要有足夠的運(yùn)氣。 

　　阿波羅13號(hào)則是一個(gè)非常典型的小問題導(dǎo)致大事故的案例。有了阿波羅11號(hào)登月為基礎(chǔ)，還有12號(hào)登月成功，因此阿波羅13號(hào)應(yīng)該說是四平八穩(wěn)才對(duì)。但阿波羅13號(hào)在抵達(dá)月球之前發(fā)生了氧氣罐爆炸這樣的事故，電力損失、氧氣含量下降，原本登月計(jì)劃變成了軌道逃生實(shí)戰(zhàn)。氧氣罐爆炸發(fā)生在前往月球的途中，當(dāng)時(shí)阿波羅13號(hào)計(jì)劃地球已經(jīng)有32萬公里，都快到月球了，氧氣罐爆炸導(dǎo)致氧氣含量大大降低，三名宇航員進(jìn)入到登月艙中避難。至于氧氣罐爆炸的原因，推測(cè)可能是微流星體撞擊導(dǎo)致，可見在深空任務(wù)中各種問題都可能導(dǎo)致任務(wù)中斷，防不勝防。好在三名宇航員最終安全返回，沒有提前上演科馬洛夫式災(zāi)難。 

　　  

　　繼阿波羅登月計(jì)劃后，為何沒有人登上月球 

　　1972年阿波羅17號(hào)之后，人類就再也沒有登月。通過阿波羅登月任務(wù)，NASA獲得了381.7公斤的月球巖石樣本，部署了月震儀等科研儀器，為1970年代探月奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)入1980年代后，美國轉(zhuǎn)向研發(fā)和運(yùn)營航天飛機(jī)，而蘇聯(lián)則致力于空間站運(yùn)行。 

 


阿波羅11號(hào)運(yùn)行軌道，圖片來源：NASA 

　　美蘇都從登月龐大的耗損中抽身出來，投入到更實(shí)際一些的近地軌道技術(shù)競(jìng)賽。因?yàn)榻剀壍郎婕皞刹煨l(wèi)星、空天飛機(jī)等軍事化平臺(tái)，比登月更符合實(shí)際一些。1990年代時(shí)蘇聯(lián)已經(jīng)解體，美國重返月球的愿望就更低了。進(jìn)入21世紀(jì)，美國再次提出星座計(jì)劃，試圖重返月球，但重返月球的目的并不明確，最大的原因是缺乏競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)高昂的成本也使得重返月球變得更加艱難。 

　　一直到2019年，美副總統(tǒng)彭斯宣布2024年重返月球，比2028年要提早4年完成。與此同時(shí)，美國民間私人航空航天企業(yè)也打算登月，因此在2020年至2030年，人類有望重返月球。這次重返月球?qū)崿F(xiàn)的可能性較大，月球有望作為登陸火星的跳板，同時(shí)中國、印度等新興探月力量已經(jīng)涌現(xiàn)，這讓美國感到了危機(jī)，也迫使其重返月球。 

NASA登月黑科技原來是德國制造

圖文簡介

摘要：1969年7月16日，美國宇航局成功執(zhí)行阿波羅計(jì)劃中的第五次載人任務(wù)，即阿波羅11號(hào)，在燒掉2000多噸燃料后完成了人類第一次登月任務(wù)。登月難度不小，美蘇的競(jìng)爭(zhēng)加速了人類登月的步伐。很多人不知道的是，美國登月的運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)其實(shí)來源是德國。