阿波罗11号(阿波罗11号宇航员)

1年前 (2024-04-22)

阿波罗11号(阿波罗11号宇航员)

在太空竞赛方面,苏是给人“大”的印象。在未能完成一系列尴尬的任务后,他们最终输掉了太空竞赛。

1969年7月20日,美国阿波罗11号成功登月,正式宣告美国赢得太空竞赛。

阿波罗11号的运载火箭是土星5号,这是人类建造的最强大的火箭之一。

但是,我们知道,任何航天任务运载火箭在燃料耗尽时都会逐渐被抛弃,土星5号也是如此。它被留在了地球上,只有阿波罗11号进入了月球轨道。

那么问题来了。登月后,阿波罗11号在没有火箭的帮助下是如何从月球返回地球的?

阿波罗11号的一部分

当阿姆斯特朗说出那句著名的话“对我来说这是一小步,但对人类来说却是一大步”时,是时候插旗、拍照、钻孔和取石了。做完该做的事情后,剩下的就是回家。

如果你想回答他们需要经历什么?简单来说,就是从月球表面发射一艘飞船,在月球轨道上与另一艘飞船对接,然后推动乘员飞行几十万公里,在返回地球时的炎热环境中生存!

事实上,在随后的阿波罗登月任务中,他们也是这样返回地球的。

听起来很容易,但做起来很难,因为任何失败都会导致他们不再回来。

所以当时的美国总统准备了两个演讲,一个是成功登月,一个是失败。

然而,我们今天要讨论的只是如何在月球上发射航天器,以及如何在没有运载火箭的情况下在月球轨道上返回地球。

那么,我们就不需要知道到底存在什么样的风险。我们只要知道阿波罗11号的构成,就能清楚地理解这个过程。

传奇:阿波罗11号在运载火箭的顶部。

?这是50多年前土星五号发射的场景(如上图)。阿波罗11号飞船在火箭的顶部,下面基本上有火箭燃料的储藏室。

传奇:阿波罗11号飞船

?这就是阿波罗11号的样子(如上图)。土星5号在耗尽燃料后被完全放弃,阿波罗11号在三天多一点的时间内进入月球轨道。

你可能看过一些科幻电影。当宇宙飞船到达一个未知的星球时,往往会留下一些人在星球的轨道上做技术支持和信息分析,然后另一些人驾驶宇宙飞船进入星球进行探索。

传奇:哥伦比亚(左)老鹰(右)

?其实阿波罗11号的任务也是这样的。它分为两部分,服务舱(或哥伦比亚)和登月舱(或鹰)。

阿姆斯特朗和奥尔德林是驾驶登月舱进入月球科学研究的宇航员,而柯林斯则是留在服务舱检查和调整机器,并为返航做准备的人。

然而,与科幻电影中的飞船有些不同。阿波罗11号的登月舱很丑,边缘粗糙,金属箔起皱,腿像蜘蛛一样。总之,完全没有飞船的美感。

图例:顶部为升级,底部为降级。

?情况也是如此。登月舱装在土星5号的保护罩里。它只能在太空的真空中运行。幸运的是,月球上的空气非常稀薄(几乎是真空),所以它的设计与土星5号不同。

没有考虑空气动力学,它十分轻巧和实用。

即便如此,登月舱还是分成了两部分,下降级和上升级,听这个名字就不难理解,一个是用来下降到月球的,另一个用来上升到月球轨道的。

其实,登月舱的这两部分,以及服务舱的情况或者功能和运载火箭是十分相似的,少两者都有助推的发动机,而且都存储了充足的燃料,以及用完之后就被抛弃。

月球的引力差不多只有地球的六分之一,它们本身又很轻巧,加上没有空气的阻力,所以它们的燃料也不需要像土星5号那样“大额”。图注:服务舱,顶部是狭小的指令舱

?宇航员如何从月球返回地球?

当一切准备就绪,登月舱就会和服务舱分离,在两者到达安全距离后,下降级发动机开始启动,使登月舱降速并降低轨道。

着陆月球之后,下?降?级的燃料基本耗尽,阿姆斯特朗和奥尔德林在月球行走2个多小时后,探险任务结束,接下去就是返回月球轨道。图注:阿波罗11号登月全过程

??宇航员回舱后,上升级的发动机启动,而下降级模块被抛弃(就像火箭升空一样),据信,上升级在435秒内产生约3500磅(1磅≈0.45千克)的推力,把重达32500磅的上升级加速到2000m/s的速度。

大约4个小时后,上升级与月球轨道上的服务舱完成对接,这时候的上升级燃料也就耗尽了,于是宇航员进入服务舱后,上升级模块也被抛弃了。

这时候,服务舱的发动机启动并加速返回地球,这个过程和地球过来的时候有点点相似。图注:留下的指令舱

?大约3天之后,服务舱到达地球上空,燃料也就耗尽了,它也被抛弃了,就只剩下它顶部狭小的、三个宇航员待了三天的“指令舱”(上图)。

有趣的是,当时预定降落的位置受到雷暴天气的预警,但是已经没有足够的燃料等待风暴过去了,所以他们选择着陆,这是老美最厉害的部分,这点意外也在他们的考虑之内。

他们把指令舱的钟形底部当作机翼,在重新进入大气层时,以一定的角度把着陆区拉长到几百公里之外,避开风暴。

之后的事情,就是三个宇航员被带上了“大黄蜂号”,出于对“月亮病菌”的担忧,他们被隔离在那里21天,并接受总统的慰问。

?

就像阿姆斯特朗所说的那样,这是人类的一大步,但也就像很多人质疑的那样,这么小的登月舱真的可以携带足够的燃料吗,人类“这一步”真的已经迈出去了吗?

答案是肯定的,不得不佩服老美的航天科技,这一切要归功于月球的低引力和接近真空,如果换成火星,或许它真的需要一个火箭发射台,不然宇航员买的就是单程票了。