当前位置:首页 > 天文 > 正文

阿波罗登月探险计划是怎样实现的

2019-11-06 天文

阿波罗登月探险计划是怎样实现的
 
迄今为止,阿波罗登月是历时最长、规模最大、投资最多、最富传奇性的人类对太空的探险行动。早在 1957 年就开始设想阿波罗登月计划,经过若干年科学、技术和财政支持的多方面综合论证,1961 年 5 月 25 日,美国正式宣布实施该项计划。历时 10 年多时间,于 1972 年 12 月底阿波罗登月计划结束。参加阿波罗登月计划的,除美国航空航天局宇航中心外,先后有 120 所高等学校、 20 000 家工厂、400 多万人,耗去资金 250 亿美元。
 
在执行阿波罗登月计划的 10 年时间里,共进行了 17 次飞行试验,包括 6 次无人亚轨道和地球轨道飞行、1 次载人地球轨道飞行、3 次载人月球轨道飞行、7 次载人登月飞行(其中 6 次成功,1 次失败)。
 
阿波罗重 50 吨、高 25 米,装在高 85 米的土星 V 运载火箭上,合成高度达 110 米,相当于一座 36 层现代化大楼的高度。飞船由 3 部分组成。指挥舱高 3.6 米,最宽处近 4 米,约有一辆旅行车大小;服务舱长 7.3 米,内装飞船主要发动机、电源、水、氧以及仪器设备;登月舱高 6.9 米,直径 9.2 米,重约 16 吨,分上升和下降舱段两部分。土星 V 火箭由三级组成。第一级火箭工作 2.5 分钟,可使飞船速度达每秒 2.7 公里。飞船飞到离地 60 公里高度时,第一级火箭脱落后坠入海洋中。接着第二级点火,第二级火箭点火后工作约 6 分钟,飞船速度可达每秒 6.8 公里,当飞行高度达 180 公里时,第二级火箭脱落,第三级火箭接着点火,工作约 2 分钟,即起飞后 12 分钟,飞船速度达到每秒 7.9 公里的第一宇宙速度。进入地球轨道后,第三级火箭再启动工作约 5 分钟,使飞船达到每秒 10.9 公里的第二宇宙速度。这时飞船逸出地球飞往月球。若干小时后,飞船与第三级火箭脱离,靠惯性飞行约 3 天进入月球轨道。当飞船飞至距地球约 32 万公里时,它受地球和月球的引力正好抵消,速度降到最低。在这之后月球的引力影响逐渐增加,当飞船速度增至每秒 12.2 公里时,制动火箭降低速度,进入月球轨道。由于月球围绕地球公转原因,月球从飞船发射时的位置转过约 30 多度。飞船进入月球轨道后,2 名准备登月的航天员从指挥舱进入登月舱。登月舱与指挥舱脱离并开动下降发动机。离月面 20.4 公里时,用自动控制降落器控制降落;离月面 2 公里时,进行盘旋,选择登月位置;在降落点上空 150 米时,以每秒 0.9 米的速度下降,在月球的探险活动结束后,航天员再爬上登月舱准备返航。航天员控制推力 1.6 吨的上升发动机点火,使上升舱段以下降舱段作发射台发射起飞,飞行 4 分钟进入 16~83 公里的月球轨道,逐步接近指挥舱并最后完成和它的对接。航天员进入指挥舱后,抛掉登月舱,并开动服务舱发动机使飞船获每秒 2.4 公里的速度,脱离月球轨道,开始返回地球。离地球约 640 公里时,  
开制动发动机,离开轨道,飞向溅落区,抛掉服务舱,进入稀薄大气层,在南太平洋上溅落,由航空母舰上的直升飞机进行搜索打捞工作。
 
1969 年 7 月 16 日,载着 3 名航天员的阿波罗 11 号载人飞船,史无前例地启程飞往月球,开始执行人类首次对月球的冒险探测行动。经过长途跋涉,飞行约 38 万公里的距离,5 天后的 7 月 21 日,阿波罗 11 号终于飞抵月球轨道。人类的两位使者,航天员阿姆斯特朗及其同伴奥德林要进入登月舱,开始驾驶登月舱进行登月下降。另一名航天员则驾驶指挥舱继续绕月球轨道飞行,在进行科学考察的同时,和登月舱的同事保持通讯联系,一旦登月活动发生意外或危险,负责救援。好在一切顺利,登月舱在月球的静海着陆。指令长阿姆斯特朗首先爬出舱门,站在 5 米高的小平台上,面对这陌生、荒凉和神秘的月球,举目四望片刻。不知他此时此刻怀着怎样的心情,他先伸出左脚,一步一步地爬下扶梯。这时全世界数亿人围坐电视机前观看了这一轰动全球的登月创举。只见阿姆斯特朗的左脚小心翼翼地首先触及月面,而右脚还停留在登月舱上。当他发现左脚陷入月面很少后,才鼓起勇气将右脚也踩上月面。就这样,阿姆斯特朗作为地球人类的使者,首先登上了月球表面。随后同伴奥德林也踏上了月球,为纪念这伟大的有意义的探险行动,两位使者在月球上安放了一块金属纪念牌,上刻“1969 年 7 月,地球人在月球首次着陆处,我们为人类和平来到这里”。他们在月面停留 21 小时 18 分钟,进行了一系列实地月球考察,然后带上采集的月球土壤和月岩标本,启程返航。他们搬动登月舱的控制器,炸开爆炸螺栓,使上升发动机点火,起飞升入月空,登月舱进入月球轨道,航天员从登月舱顶端的光学观察窗可以在对接时观察指挥舱,用调节高度和方向的小型变轨发动机调节飞行轨道,使其逐渐接近指挥舱。然后通过仪器使登月舱对准指挥舱,以每秒 7.6 厘米的速度实施并完成对接。两位航天员带着月球样品及其他物件,费力地爬过连结通道,回到指挥舱和指挥舱驾驶员会合,然后抛掉登月舱,使它撞击在月球上并进行一次月震试验。启动服务舱发动机,飞船获得每秒 2.4 公里速度后,逸出月球轨道,正式进入返回地球航程。7 月 24 日,飞船安全溅落在南太平洋上,从而完成了人类历史上的首次登月探险任务。
 
阿波罗登月飞行共进行 7 次,参加的航天员共 21 人,其中有 12 人登上月球。登月航天员的平均年龄 40 岁左右。其他几次登月飞行的时间是:阿波罗 12 号的飞行是从 1969 年 11 月 14 日至 24 日,在月球的风暴海降落;13号的飞行从 1970 年 4 月 11 日至 17 日,因故障中途返航,未能登月;14 号的飞行从 1971 年 1 月 31 日至 2 月 9 日,在月球的薄拉莫勒地区降落;15 号的飞行从 1971 年 7 月 26 日至 8 月 7 日,在月球的亚平宁山哈得利峡谷降落; 16 号的飞行从 1972 年 4 月 16 日至 27 日,在月球的迪卡尔高地降落;17 号的飞行从 1972 年 12 月 6 日至 19 日,在月球的曹拉斯利特罗山脉降落,它历时 12 天又 14 小时,为飞行时间最长的一次。
 
阿波罗登月,除考察外,还在月球上建立了核动力科学站;驾驶月球车进行活动;采集的月岩月土标本达 400 千克,都带回地球做进一步科学分析。
 
阿波罗登月的成功,无疑具有伟大的科学和技术意义,因为它是人类第一次离开地球而到达别的天体,是人类向太空渗透的新里程碑,是一次飞跃。在人类向太空继续渗透、探索宇宙的奥秘时,月球还将成为桥头堡。登月的成功,也为人类开拓新的疆域,开发利用月球创造了条件。
 
阿波罗登月计划完成之后,美国决定在以后的几十年内不再进行。这样,  
为登月飞行研制的精良技术设备,其中包括土星运载工具、飞船和许多实验设备就不再需要了,这一事件曾引起各种议论。至于美国为什么要做出这样的决定,则是一个谜。