阿波羅計劃,又稱阿波羅工程,是美國從1961年到1972年組織實施的一系列載人登月飛行任務。目的是實現載人登月飛行和人對月球的實地考察,為載人行星飛行和探測進行技術準備,它是世界航天史上具有劃時代意義的一項成就。阿波羅11號宇宙飛船首次載人登月,尼爾·阿姆斯特朗成為第一個踏上月球表面的人類。

阿姆斯特朗

阿波羅計劃設想之初,NASA的技術人員曾認為登月的途徑無外乎兩種:直接登月法和地球軌道對接法。

第一種方法用火箭直接將飛船送到月球上。在登陸月球時火箭翻轉,使其發動機對著月球表面,然后,發動機按照和發射相反的程序令下降停止。離開月球時,再由同一枚火箭把航天員帶回地球。這種方法需要研制推力5450噸的新星級運載火箭,而且使大型火箭實現垂直著陸在技術上也面臨很多問題。

第二種方法是發射幾枚土星火箭,把大型飛船的幾個部分分別發射到地球軌道上,然后對接起來。對接后,飛船利用自身的發動機加速向月球飛去。當靠近月球時,飛船調轉方向,啟動發動機減速,最后在月面上著陸。當工作完畢后,拋掉這一發動機,載人飛船部分利用上升發動機離開月球返回地球。雖然這種方法所需的火箭只有新型火箭的一半大小,但當時對于軌道會合、如何在軌道中組裝零部件還不是完全清楚。

后來蘭利實驗室的霍伯特提出了另一種方案。此方案需要發射一個主飛船和一個較小的運輸艙,在地球軌道對接后,進入月球軌道。然后,運輸艙下降到月球上,完成任務后,再返回月球軌道,與主飛船對接,但需要考慮月球軌道對接的安全性。與其他幾個方案不同,月球軌道集合最大的特點是,只需要一艘很小的航天器降落在月球表面,使返回時在月球上起飛航天器的質量大大減小,通過將登月艙的一部分留在月球上,月球起飛質量得以再次減小。

登月艙

1961年底NASA決定發展土星5號運載火箭,以及雙子星計劃的開展,更為該計劃的通過提供了有利的條件。NASA的技術人員對這三種方案經過了長時間的研究、分析和論證,最終于1962年6月22日確定了載人登月的方案為月球軌道對接法。據保守的估計,這一方案使阿波羅的登月著陸至少提前了兩年。

根據此計劃設計的“阿波羅”號飛船由指揮艙、服務艙和登月艙3個部分組成。其中,登月艙本身分為兩部分,包括降落部分和起飛部分。由于航天器質量減輕,一次任務只需要一次單獨的火箭發射。

登月艙中的下降級中包括了登月裝備、雷達天線、降落火箭引擎、以及降落所需的燃料。下降級上還帶有幾個裝載其他貨物的隔間,比如阿波羅月面實驗包、移動儀器推車(阿波羅14號)、月球車(阿波羅15號、阿波羅16號和阿波羅17號)、月面攝像機、月面工具和月面樣品采集箱。 而且登月紀念牌也安裝在下降級的爬梯上。

起飛部分包括艙蓋、反應控制系統、雷達和通信天線、起飛火箭引擎以及回到月球軌道并與指令/服務艙對接所需的燃料。

1969年7月16日,由“土星”5 號火箭運載“阿波羅”11號飛船升空。第三級火箭熄火時將飛船送至環繞地球運行的低高度停泊軌道。第三級火箭第二次點火加速,將飛船送入地—月過渡軌道。飛船與第三級火箭分離,飛船沿過渡軌道飛行2.5天后開始接近月球,由服務艙的主發動機減速,使飛船進入環月軌道。

登月成功

宇航員N.A.阿姆斯特朗和E.E.奧爾德林進入登月艙,駕駛登月艙與母船分離,下降至月面實現軟著陸。另一名宇航員仍留在指揮艙內,繼續沿環月軌道飛行。登月宇航員在月面上展開太陽電池陣,安設月震儀和激光反射器,采集月球巖石和土壤樣品22千克,然后駕駛登月艙的上升級返回環月軌道,與母船會合對接,隨即拋棄登月艙,起動服務艙主發動機使飛船加速,進入月—地過渡軌道。在接近地球時飛船進入載人走廊,拋掉服務艙,使指揮艙的圓拱形底朝前,在強大的氣動力作用下減速。進入低空時指揮艙彈出3個降落傘,進一步降低下降速度。“阿波羅”11號飛船指揮艙于7月24日在太平洋夏威夷西南海面濺落。

至此,人類第一次登月計劃完滿成功。阿波羅計劃是美國國家航空航天局執行的迄今為止最龐大的月球探測計劃,阿波羅計劃詳細地揭示了月球表面特性、物質化學成份、光學特性并探測了月球重力、磁場、月震等。后來的天空實驗室計劃和美國、蘇聯聯合的阿波羅-聯盟測試計劃也使用了原來為阿波羅建造的設備,也就經常被認為是阿波羅計劃的一部分。

阿波羅計劃的各次登月任務共帶回了381.7千克的月球巖石標本,大部分目前儲存在休斯敦林頓·約翰遜太空中心的月球物質回收和回歸宇航員檢疫實驗所中。

通過放射測年后,研究人員發現月表巖石標本與地球相比都很古老。最年輕的月表巖石都比地球上已知的最古老巖石要久遠。月海中的玄武巖標本的年齡多在32億年左右,高地中的標本甚至達到46億年的年齡。由此可見,月球是在太陽系早期形成的。

月球營地

阿波羅計劃取得了巨大的成功,但計劃中也有過幾次嚴重的危機,包括阿波羅1號測試時的大火造成維吉爾·格里森、愛德華·懷特、羅杰·查菲的死亡;阿波羅13號的氧氣罐爆炸以及阿波羅-聯盟測試計劃返回大氣層時排放的有毒氣體都幾乎使執行任務的宇航員喪命。

阿波羅計劃歷時約11年,計劃總耗資255億美元。在工程高峰時期,參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構,總人數超過30萬人。從1969年11月至1972年12月,美國相繼發射了“阿波羅”12、13、14、15、16、17號飛船,其中除“阿波羅”13號因服務艙液氧箱爆炸中止登月任務外,均登月成功,可謂是人類航天史上的一個重大里程碑。

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人類的一大步——阿波羅計劃

圖文簡介

阿波羅計劃,又稱阿波羅工程,是美國從1961年到1972年組織實施的一系列載人登月飛行任務。