月球没有发射场,当初阿波罗计划宇航员,是如何返航的?

上个世纪美国登月,质疑声却延续到了这个世纪。到目前为止,人类一共成功登月6次,全都是来美国人,为什么就美国能登月,其他国家怎么就没人上去?

火箭在地球上升空,这个大家都能接受,但月球上没有发射台,没有那么多设施、后勤、准备,宇航员如何在月球上升空返回地球?这种看似显而易见又难以解决的问题,美国人在上个世纪是如何办到的?

土星五号

1967年7月16日,土星五号运载火箭带着阿波罗11号在肯尼迪航天中心缓缓升空。

土星五号就是在现在也是“最胖”的火箭(自重最大,3000吨),运载能力达到几十吨(月球轨道45吨,近地轨道118吨),可以说是专门为登月定制的。目前,它的推力也仅次于苏联能源号运载火箭。可见美国当时的航天水平就已经达到了一定高度,这是必须要承认的。

把人和飞船带过去是没问题,但这么个大家伙,在地球上把它组装起来都费劲,月球上它是如何稳稳降落,又再次升空返回,燃料够吗?

过程

我们基于美国50年内不断爆出的登月细节,重新演示一遍过程,看看美国是如何完成的。首先大背景是地月系统,这个很关键。

1.火箭不断加速起飞,在这个过程中不断克服地球的引力,部分推进器脱落,到达近地轨道,环绕地球。

2.到达既定近地轨道,再次加速克服地球引力,冲向最省力的地月转移轨道。

3.接近月球进入环月球轨道,绕月球并逐渐减速,让月球引力慢慢把它“拽下去”。

4.克服月球引力升空,环月,进入地月轨道,进入地球轨道,落入大气层。

出发时,进入月球轨道,一切都没有问题,很多国家可以办到,落到月球上,只要在环月轨道上减速,就是摔下去,那也算是下去了,关键点是怎么上来,这就要提到登月的一些细节了。

大部分人知道阿姆斯特朗与奥尔德林在月球上插小旗,蹦蹦跳跳,晃荡了一圈,地上弄了点土“特产”,就回阿波罗号了。但实际上背后还有一个功臣,迈克尔?柯斯林,他也上了火箭,登月时这人哪去了?为何他没有走两步,千古留名一下?

如何回来?

实际上,他肯定是想的,不过为了大局,他有更重要的任务就是开好返程班车,把所有人回家。

阿波罗号飞船分为指令舱、服务舱、登月舱,在去时的路上,进入地月轨道之时,指令舱与服务舱脱离了阿波罗号,来了一个“原地空翻180度”,进行反向对接。

登陆之时,指令舱与服务舱并没有下去,而是与登月舱分离,留在环月轨道转圈圈,而柯斯林就是留在了指令舱中,所以他无法出现在月球表面。

回家的班车是指令舱,因此回家的路程是从环月轨道发车的,而非月球表面,只要在月球轨道上进行加速就可以进入地月轨道。

整个登月过程,降落到月球表面与从月球表面升空是最难的。登月舱分为上升段与下降段,整个飞船下去再起飞是难以完成的,因此只让登月舱自己落地,相对于放了一个小型火箭下去。

登月部分质量的减小意味着升空时所需燃料更少。由于登月舱质量较小,因此不需要太大、太复杂的基地作为支撑,只需要一个相对简易的发射架。下降段在降落时通过燃料推进减速,缓落,升空时又充当小型发射架留在月球表面。

最主要这是在月球升空,月球的引力只有地球的六分之一,而且月球体积更小,意味着环月轨道离地表距离更短,升空距离也就更短。

当上升段点火升空到达环月轨道时再次与指令舱对接,阿姆斯特朗与奥尔德林带着土特产从上升段转移到指令舱中,指令舱与上升段脱离,服务舱点火加速进入地月轨道,抛掉服务舱,只剩下指令舱独自落入大气层中,至此土星五号最终只剩下指令舱返回。

地月背景的支撑

整个过程是在地月系统的背景下,地球引力大,逃逸速度大,月球引力小,逃逸速度小,在系统中地球主导了引力。

月球就像是在斜坡坡顶,一栋建筑的地下一楼,而地球是在坡底,一栋建筑的地下负十楼。你想带大量物质从地球到月球,你需要非常大的能量,首先负重(燃料与物质)爬十层楼梯到一楼,然后爬坡到月球一楼,你嫌背燃料太累了就把回家的燃料留在了一楼,然后你下楼了,扔下一部分物资,再爬一层楼到一楼,背上回程燃料燃料加速冲向出建筑,扔掉所有东西,一路下坡奔向坡底,用指令舱仅剩的燃料,减速掉回地下十楼的地球。

美国登月返回时,月球上没有火箭发射站,人是怎么回来的?

无论是卡纳维尔角,还是拜科努尔,又或者南美库鲁航天中心与酒泉卫星发射中心,这些无一都不是如雷贯耳的名字,每次重大轰天发射时,观摩成了一个必选的节目,高耸的发射塔,发射时的气势磅薄直接就消耗无数手机空间,当然现在已经不需要胶卷了,成本低了好多!

但相信吃瓜群众心底一定有个疑问,NASA当年并未在月球上制造巨大的火箭发射塔,为什么阿波罗飞船还能从月面起飞?这不能证明NASA登月是造假的吗?

火箭起飞为什么要发射塔?

航天发射塔是发射场的核心建筑,高达上百米,重数千吨,平时都是在关闭状态,等到发射倒计时开始后,逐渐打开,最终完全开放的发射塔架中火箭点火徐徐升起,逐渐飞离发射台!但这肯定是大家对中国航天发射的大致印象,而事实上技术和习惯上的不同,火箭组装和发射模式有如下几种:

俄罗斯:水平组装,再水平移动到发射工位垂直发射

美国:垂直组装,垂直移动到发射工位垂直发射

中国:早期是组装维护发射一体,现与美国靠拢,垂直组装-移动-垂直工位发射!

三者中俄罗斯的发射最具特色,水平组装对组装大楼要求比较低,但在发射前的起竖过程需要一个强大的液压起竖塔台,这对工程机械能力是一个考验,因此俄罗斯的火箭发射塔可以做到非常简单,而且在发射时候非常有格调,四周倾倒散开,就如一朵莲花,质子火箭尾部喷射出超音速火焰,推动火箭起飞!

美国的比较整洁,因组装大楼和发射塔架相距不远,组装好水平移动即可发射,大家应该对航天飞机的发射非常有感触,那个巨大的水平搬运的液压移动发射车,不是随便找个国家就能制造出来的!

移动发射车装载航天飞机移步固定发射台

中国早期本来也想学俄罗斯,但无奈技术不足,因此搞了三合一,即服务塔+发射塔综合,运输过程也省掉了,发射时再打开,在载人航天的酒泉卫星发射中心,大家应该看过不少回了!这种模式成本比较低,因为省掉了两个环节,但发射工位占用时间很长,效率很低!

酒泉的921工位上复杂的勤务塔,注意塔吊和庞大的活动平台

因此在海南文昌发射中心已经参考美国的发射模式,服务塔和发射塔的功能分离,发射工位的增加无需再增加服务塔的成本,而且发射工位的利用率也得到提高,当然另一个问题是风险可控,因为发射塔功能单一成本低,万一发射爆炸可以将损失降到最低。

美国陆军第二次ahw高超音速武器测试爆炸后受到损毁的发射场

还有一个比较有特色的是库鲁航天中心的联盟2号火箭发射工位,它同时提供了俄式风格的发射塔和美式风格的可移动垂直装配大楼,从这工位的名字“联盟2号发射工位”我们就能明白,这必定是某种意义上的妥协,而非必须要这样!

库鲁航天中心的联盟火箭发射工位

月球上没有发射台,为什么阿波罗飞船还能回来?

除了上文所说的集中总装与发射的几种模式以外,还有一些已经加注要燃料所有一切已经准备就绪的火箭,发射时对周围要求是比较低的,比如SPACE的建议发射塔,简陋不要不要的,比如导弹发射时的发射筒(它就是一枚火箭,只不过装了高爆或者核弹头)也是发射塔的一种变形形式,甚至有设计火箭自带稳定支架,比如SPACE回收的火箭就是。

那么阿波罗飞船的返回火箭是什么模式起飞的呢?它用的是登录月球的的下降级平台,返回火箭直接在这个平台上起飞,将其作为一个发射平台来使用,因为这个支撑脚架有液压平衡装置,因此起飞时这平台是可以保证阿波罗飞船顺利起飞的!

阿波罗飞船的结构

上图是阿波罗飞船的结构,左侧为下降级,登月飞船就是通过它降落到月球上的,左二是上升级(登月舱)需要通过上升级火箭返回环月轨道与指令舱对接。

登月飞船鹰的整体结构

已经分为上下两部分,可以很清晰的看到下降级底部的四个撑脚以及大面积的防陷支撑,同时也有液压调节高度保持水平,因此这个已经寿终正寝的下降级作为发射平台是再好不过了!我们从发射的视频中也能看到这个平台的强大稳定性!

平台在登月舱上升级起飞后并没有被气流冲倒,这表示它的支撑稳定性是非常可靠的,也能说明这种结构设计的成功,包括不久后将要发射、执行取样返回任务的嫦娥五号也是这种经典结构!看起来这种丢弃死重的结构非常明智,但事实上确有一个严重的问题,因为设计了丢弃,所以发动机都必须设计两套,反而增加了死重,而且造成严重浪费,因此未来的飞船肯定会走向一体化设计。

比如这种不再在月球上遗留下降级的飞船结构,也许在不远的未来能做到单级火箭入轨并返回地球,彻底重复利用,那么空天飞机的模式也许会得到强大的挑战,但我们不可否认的是,利用空气作为氧化剂、水平起飞的空天飞机诱惑更大!

尽管阿波罗登月飞船结构需要改进,但它能确保宇航员从月球返回,至于NASA是不是拍的电影,那么仁者见仁,智者见智了,证据有很多,当然反方观点也非常尖锐,大家啥意见不妨留个言!

美国阿波罗登月计划至今都被民众所质疑,一方面,人们不相信如今的科技都没法让人再次登月,而上世纪六七十年代的美国却能够把人送上月球另一方面,人们对月球和太空了解的太少,实在理解不了宇航员又是如何从一无所有的月球上发射回地球的。

这篇文章,站长就给大家科普一下宇航员是如何登上月球,又是如何返回地球的?

宇航员是如何登上月球的?

人类第一次登月的镜头是由美国通过电视台向全世界进行现场直播的。

时间定格到1969年7月16日9时32分,当时,巨大的“土星5号”火箭搭载“阿波罗11号”飞船点火升空,载着3名宇航员飞入了太空,他们分别是阿姆斯特朗、奥尔德林和迈克尔·科林斯。

此后,飞船在地月轨道飞行4天之后,于7月20日晚间抵达月球背面。

随后,呼号为“鹰号”的登月舱从哥伦比亚指令舱中分离,柯林斯独自一人留在月球轨道中的哥伦比亚上(这里请留意,哥伦比亚号一直在月球轨道上待命,并未降落到月球上),阿姆斯特朗和奥尔德林则乘坐着“鹰”号登月舱降落到月球表面。

随后,7月20号晚10时56分左右,阿姆斯特朗打开“鹰”号登月舱的舱门,沿梯子慢慢走下,在月球表面留下了第一个人类的脚印,并说出了那句世人皆知的名言:“这是我的一小步,却是人类的一大步。

再然后,两人在月球上走动了大约两个半小时,期间又是拍照片又是采标本,并将一面美国国旗插进月面,还在登月舱下安了一块金属纪念牌,上面镶刻着:“1969年7月,这是地球人在月球首次着陆的地方。我们代表全人类平安到达这里”。

这就是美国人登月的简要记录。

宇航员是如何离开月球的?

我们上面讲到,乘坐“土星5号”运载火箭来到月球的一共有3个人,其中阿姆斯特朗和奥尔德林在月球表面着陆并进行了21小时的科研探索任务,在此期间他们拍摄了大量周围地形的照片,还收集了一批月球岩石和土壤样本。

在月球上,他们照常进餐和排泄粪便,只不过他们没有将粪便直接留在月球上,而是带回了地球(难不成是不怕微生物会在月球上成灾?)。

当他们执行完所有任务后,便开始了返航。

那么,他们是如何返航的呢?

第一步,阿姆斯特朗和奥尔德林放弃月球车及生活用品,减轻返回重量,爬进登月舱等待点火发射,此时登月舱的下降级成为了上升级的临时发射塔架。

我这里有必要对登月舱做个简单介绍,阿波罗号飞船总重约45吨,由指挥舱、服务舱和登月舱3个部分组成,而登月舱由下降级、上升级组成,其中登月舱重约14.7吨。

在飞船到达月球轨道后,释放到月球表面的是登月舱的下降级和上升级,这两级的质量加起来也就是15吨,返回时,下降级作为发射架使用,宇航员通过上升级从月球起飞,再次起飞重量不足10吨,并非地球发射的45吨。

第二步,当阿姆斯特朗和奥尔德林进入到登月舱上升级后,登月舱会向下喷发猛烈的气体,由于月球上空气稀薄,以至于根本不用太多燃料,登月舱就可以上升到一定高度,并与在月球轨道上留守的哥伦比亚号(哥伦比亚号由另一名宇航员柯林斯操控)对接。

第三步,与月球轨道上等待的哥伦比亚号对接成功之后,登月舱就会被抛弃并停留在月球轨道之上。哥伦比亚号就会调整姿态,逃离月球轨道向地球轨道转移,在地球引力的作用下,他们3人会逐渐靠近地球。

第四步,在1969年7月24号清晨,3名航天员平安降落在太平洋中部海面,人类首次登月宣告圆满结束。

当3名宇航员返航之后,他们立即被带到了一个无菌的密室中,隔离了整整3周,这样做的目的是以防它们从月球上带回致命病原体,给人类带来灾难。

返回发射过程除了载荷比登月时重量轻很多之外,还有两个比较关键的因素:

1、月球质量比地球小得多,所以月球的引力小得多,月球的第一宇宙速度、第二宇宙速度都比地球的小得多,其中月球第一宇宙速度仅为1.68公里每秒。

2、月球没有大气层,也就没有空气阻力了。在月球表面,上升级稍微加大推力就能够升空,然后与轨道上的指挥舱、服务舱进行对接,最后返回地球。

美国登月计划背后不为人知的秘密

时隔50多年,我们再去看这场发生于上世纪60年代的登月时,我们会称之为“超乎时代的奇迹”,然而这场奇迹的背后却藏着许多不为人知的故事。

比如,当时的计算机运算能力有限,美国登月地面控制中心的监控屏幕和设备挂满了整个房间,然而这些设备的内存也好,总处理能力也好,远远不及现在的一台笔记本电脑,而美国人硬是靠着这有限的运算能力完成了复杂的操控指令,实在令人匪夷所思。

再比如,宇航员所乘坐的“鹰”号登月舱更加简陋,据介绍说,如果你用手指狠狠地戳向它的墙壁,说不定能戳出个洞,因为它的墙壁只有两层铝箔那么厚。

美国人在这些有限的技术条件下,完成了时至今日都无法再次完成的壮举,使得美国赢得了所有人的仰慕。

然而,随着人们对月球的认识越来越深入,美国当年登月的真实性也慢慢得到了世人的质疑,比如:

第一、登月舱在月球地表着陆时,为什么没有把地面上的沙子吹散?

第二、宇航员在走出登月舱的时候,为什么能留下如此清晰的脚印儿?

第三、月球上没有风,为什么插在月球上的美国国旗会飘动?

第四、为什么在阿波罗登月中留下的 20 万张照片里,没有一张照片的天空中出现过星星?

第五、为什么月球的照片里很多物体的影子方向不同?

据说由于质疑的声音太过强烈,美国政府曾建议美国航天局NASA向民众出具一份关答疑材料,但时至今日 NASA 官方也从来没有公开正面回应过关于登月造假的质疑。

有人说,登月计划实际上美国人在摄影棚中完成的,用以在美苏争霸中作为大国政治博弈的棋子,拖垮苏联人的经济。就连拍摄地,都被一些不便透露姓名的知情人曝了出来——就在内华达州沙漠的某一处影棚里,内华达州沙漠有着酷似月球的地貌环境,美国 40-50 年代许多核试验都在这里进行。

也有人说,美国人以当时的技术水平,无论如何也没法做到把宇航员送上月球、再安全的带回地球,因为美国人现在也上不去了,何况几十年前。

2001 年,美国福克斯公司甚至专门录制了一期专题节目,名字就叫做《我们真的登上过月球吗?》,节目内容就是通过一系列的疑点,质疑美国当年登月的真实性。

而据福克斯电视台展开的一项调查显示,受访民众有5%的人认定登月是假的,有将近20%的民众表示对登月的真实性有质疑。

然而,尽管民众对美国登月的真实性有质疑,但宇航员从月球返回确实是存在技术可行性的。

另一方面,我们的嫦娥5探测器已经奔向月球取样并将从月球起飞返回地球,到时候嫦娥五号从月球起飞成功带回月球样本,用到的也是同样的技术,所以从月球返回确实是可行的。

你认为美国人真的登上过月球吗?欢迎在留言区与网友讨论。

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1969年7月16日9时32分,美国阿波罗11号载着三名宇航员飞入了太空,7月20日,当飞船运行到月球背面时,呼号为“鹰号”的登月舱从哥伦比亚指令舱中分离,柯林斯独自一人留在哥伦比亚上,阿姆斯特朗和奥尔德林则乘坐着“鹰”号登月舱降落到月球表面。而这一过程通过电视台直播的形式,将人类第一次登月的场景直播到全世界。

然而现如今有很多人质疑他们是否真的登上了月球,原因是因为:月球和地球一样有引力,在地球上想要摆脱引力需要用火箭发射,而月球上没有火箭发射场,那么宇航员们是怎么离开月球的呢?

如何离开月球?

阿姆斯特朗和奥尔德林两个人在月球上执行了21小时36分钟的任务,在此期间他们在登陆点附近布置了三台科学实验仪器,拍摄了大量周围地形的照片,还收集了一批月球岩石和土壤样本。不过这些样本被带回到地球上后,人们没有发现水分子或者生物有机体存在过的证据,而最近科学家又声称在月球上发现水,不知道究竟是在哪里发现的。

在月球上,他们还进餐,并且排泄,只不过他们穿着纸尿裤,所以并没有将粪便直接留在月球上。但当他们返回地球时,为了减轻返回舱的重量,他们将一些纸尿裤留在了这里。最近几年,特朗普声称要捡回这些纸尿裤,目的是为了测试这些纸尿裤中的微生物是否存活,以及状态如何。

当他们执行完所有任务后,便开始了返航。

奥尔德林率先爬进了登月舱,登月舱一共有两部分组成,下方是登月舱,上方是返回舱。为了减轻重量,登月舱会被留在月球上,两名宇航员会乘坐返回舱(也就是起飞部分)。

我们知道,月球上虽然有引力,但是引力的大小和月球自身的重量有关,由于月球自身重量较小,所以月球的逃逸速度也较小,只有2.4千米/秒。然而我们知道,即使是2.4千米/秒的速度,普通的返回舱也难以达到。

但不要忘记了,在月球轨道之上,还有柯林斯停留在哥伦比亚号上,他的作用就是接应两位宇航员。

当阿姆斯特朗和奥尔德林进入到返回舱后,返回舱会向下喷发猛烈的气体,由于月球上空气稀薄,以至于根本不用太多燃料,返回舱就可以上升到一定高度,并与在月球轨道上的哥伦比亚号对接,对接成功之后,“鹰”号返回舱就会被抛弃并停留在月球轨道之上。根据报告称,鹰号返回舱会逐渐降低,并逐渐降落到月球表面坠毁。

当他们进入到哥伦比亚号之后,他们就会调整方向,返回到地球轨道附近,并进入到地球返回舱,在地球引力作用下,他们会逐渐靠近地球,并坠落在海洋上。

其实在月球上之所以不用火箭发射也能返回地球是因为,在地月系统中,地球引力是主导。

宇航员返回地球之后

时隔50年,我们再去看这场登月时,我们会称之为“超乎时代的奇迹”,然而这场奇迹的背后却藏着许多不为人知的故事。

首先是在那个年代,太空还属于处女之地,而月球更是被视为生命禁区。当这3位宇航员登入太空的消息传来时,竟然没有一家保险公司敢为他们做保险。无奈之下他们只好签名了很多信封,并让自己的家属在登月那天去银行盖邮戳,如果他们发生意外,还能够凭借着这些签名信封获得一些回报。

甚至就连白宫,都准备好了他们牺牲的悼词,其中有一句写道:

“命运决定这些前往月球探险的人将永远在月球上安息,这些勇敢的男人早就知道,他们没有任何回来的希望,不过他们也知道,由于他们的牺牲,人类将拥有更多的希望。”

另外,当时的计算机运算能力有限,据当时的工程师介绍说:我们地面控制中心的监控屏幕和设备挂满了整个房间,然而这些设备的总处理能力只相当于现在的一台笔记本电脑。

除此之外,“鹰”号登月舱更加简陋,据介绍说,如果你用手指狠狠地戳向它的墙壁,说不定能戳出个洞,因为它的墙壁只有两层铝箔那么厚。

另外,宇航员们登月还承担了其他的未知风险,比如:当他们返航之后,他们立即被带到了一个无菌的密室中,隔离了整整三周。这是以防它们从月球上带回致命病原体,给人类带来灾难。

总而言之,在那个年代,阿波罗11号能够凭借着有限的运算能力,简陋的设备登上月球,不得不让我们佩服。

尤其是3位宇航员,别人付出的可能仅仅是金钱以及精力,而他们在当时已经做好牺牲的准备。

月球上没有发射站,却有发射台,鹰号登月舱的返回舱就是从这个发射台上发射升空,回到在月球轨道接应的指令舱的。

这个问题是许多人不相信不承认美国上世纪六七十年代载人登月成功的一个理由。他们认为,人类发射航天器飞出大气层,需要设施齐全的火箭发射基地,还要巨大的发射塔和运载火箭,而在美国载人登月的过程中,只有一个登月舱,宇航员怎么回来呢?

因此载人登月只能是一个谎言,是这些制造谎言的老美骗子们忽略的一个大漏洞。

这些人还在登月照片中找到其他一些漏洞,如月球上没有大气没有风,国旗却在飘动;月球的天空漆黑,没有星星。

这些人就不想想,一个小骗子也不会犯这样的低级错误。如果一个国家级的骗局,那要动用多少专家学者进行精心地编织,岂能犯这种小儿科错误?

美国上世纪载人登月花费了几百亿美元,动用了几十万科技人员、几百所大学和研究机构的力量,这么多人和物去编织一个谎言,竟被几个书没读几天的人找到一堆漏洞,岂不是天大的笑话。

其实这些人只是由于藐视科学,从不学习和掌握正规渠道的资讯,或者说选择性失明,以典型的“民科思维”推导,才会有这种低级认知。

在如今资讯发达信息爆炸的时代,只要稍微认真了解一下,就知道了NASA的载人登月任务宇航员返回是怎样进行的。

载人登月的返回技术关键在于“鹰”号登月舱,它的舱体分上下两个部分,上面部分叫上升级,下面部分叫下降级。

这个登月舱在地球重力下为14.7吨,宽4.3米最大高度约7米。

下降级主要用于登月舱脱离轨道舱下降时起作用,由着陆发动机、4个仪器舱、4条着陆腿组成。

上升级是登月舱的主体,能容纳2名宇航员,下降时和返回时,宇航员都在这个舱内。上升级由宇航员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱、控制系统组成,有导航、控制、通讯、生命维持保障、电源等设施。

事实上为了节省空间降低重量,里面连宇航员的座位也没有设置,因此所谓“座”舱,实际上只是“站”舱,两位宇航员在登月和返回时都是站立在里面的。

宇航员在月球完成任务后,就将采集的月球样本搬进上升级舱内,进入舱内,启动发动级升空。

这时,上升级就与下降级分离了,而下降级成为上升级的发射架。这在当时是一项关键技术,尤其是整体断开上下级各种连线,稍有差池就会舱毁人亡。

这个登月舱的主要数据指标引用如下:

上升级

乘员: 2人

成员舱容积: 6.65 m3 (235 ft3)

高:3.76米

直径:4.2米

最大燃料装载量: 4,670千克

舱内气氛:100%氧气250毫米汞柱(33 kPa)

供水:2个19.3公斤(42.5磅)水罐

冷却剂: 11.3公斤(25磅)乙二醇乙酸脂/水溶液

反作用力控制系统推进剂量:287公斤(633磅)

反作用力控制系统推进器:16个推进器,4套,每套4个,每个提供445N推力

反作用力控制系统推进剂: N2O4/UDMH(四氧化二氮/不对称二甲肼)

反作用力控制系统比冲量: 2.84 kN·s/kg

上升级推进系统推进剂量:2353公斤(5187磅)

上升级推进系统推进器: 15.6kN (3,500 lbf)

上升级推进剂:N2O4/航空肼50 (不对称二甲肼/联氨)

APS pressurant: 2个2.9公斤氦气罐,罐压21MPa

发动机比冲: 3.05 kN·s/kg

推重比: 0.34 lbf/lb (3.3 N/kg)

Ascent stage delta V: 2,220 m/s (7,280 ft/s)

电池: 2套296 A·h银锌电池

电源: 28V直流电, 115V 400Hz交流电

下降级

高:3.2米

直径:4.2米

支撑腿跨度: 9.4 m (30.8 ft)

最大燃料装载量: 10,334 kg (22,783 lb)

供水: 1个151公斤水罐

供电: 2套296 A·h银锌电池(次系统)

推进剂量: 8,165 kg (18,000 lb)

下降级推进系统推力: 可调范围为45.04 kN (10,125 lbf)~4.56 kN (1025 lbf)

下降级推进系统推进剂: N2O4/航空肼50 (不对称二甲肼/联氨)

DPS pressurant: 1个22 kg超临界氦罐,罐压10.72 kPa.

发动机比冲: 3050 N·s/kg

Descent stage delta V: 2,470 m/s (8,100 ft/s)

电池: 4套400 A·h银锌电池

由于月球重力只有地球的六分之一,而且上升级满载负荷只有4顿多,其中主要是燃料,这样,起飞就不需要庞大的发射装置了。

经过精准的计算,登月舱上升级精确点火,与下降级断开,载着完成任务的宇航员回到月球轨道,与在那里等候的指令舱对接,然后宇航员爬进指令舱,丢弃登月舱,启动服务舱发动级,回家了。

上世纪执行载人登月的飞船是阿波罗号,飞船分为三个部分,即指令舱、服务舱、登月舱。

指令舱是宇航员们生活和工作的舱室,也是全飞船的控制中心,是个圆锥体,高3.2米,重约6吨,直径最大处3.9米。除了有10台姿态控制发动机以及各种仪器设备,还有宇航员生活14天的必需品和救生设备。

服务舱为圆筒形,高6.7米直径4米,重25吨,装置有主发动机和由16台火箭发动机组成的姿态控制系统。

登月舱安装在指令舱前面,飞船到达月球轨道后,登月舱按计划与指令舱分离,启动发动机向月表降落。

两位航天员乘登月舱登月,一位航天员在指令舱绕月飞行,等候接应登月的宇航员回归。

上世纪载人登月的成功,是举世瞩目的一次壮举,是人类走向太空的一次重要尝试,是人类走向深空的一个开端。

就是这样,欢迎讨论。

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在50年前,阿波罗11号登月飞船载着两名宇航员首次成功登陆月球表面。经过将近一天的时间之后,飞船又载着两名宇航员安全地飞离月球。

此后,NASA又相继成功进行了5次载人登月任务,每次都像阿波罗11号那样登陆并离开月表,只是每次的月表停留时间变得越来越长。不过,NASA始终没有在月球上建造固定的发射塔架,那么,飞船是怎么离开月球的呢?

一直以来,有不少人以此为理由来质疑阿波罗载人登月任务。有这种疑问的人往往缺乏对阿波罗飞船的了解,载人登月并且安全返回地球并没有想象中的那么简单。

为了解阿波罗飞船如何离开月球,先要了解它如何登月。阿波罗登月舱由下降级和上升级两部分组成,每一部分都配备有火箭发动机和燃料。正如其名,在登月舱下降的过程中,下降级的火箭发动机会点火,使得登月舱的速度逐渐降低,并最终安全地降落在月球表面。

当月表任务执行完之后,两位宇航员会进入到阿波罗登月舱的上升级。此时,下降级就成为了上升级的临时发射塔架。虽然上升级的火箭推力使其在地球上起飞,但由于月球的引力较小,月表逃逸速度只有2.38公里/秒,所以上升级可以从月球上起飞,并进入月球轨道中。

阿波罗任务每次都有三位宇航员参与,其中两位登月,还有一位则留在指令舱/服务舱中一直绕着月球运动。在登月舱上升级进入月球轨道之后,它会与指令舱/服务舱对接。接着,两位登月宇航员会进入指令舱/服务舱中,而上升级则会被分离。指令舱/服务舱的推进器点火,将其推向地球。最终,服务舱与指令舱分离,指令舱带着三位宇航员着陆地球。

在月球上没有发射塔,登月舱如何返回,首先要清楚几个月球和地球的差别。

一,月球没有空气就代表着没有空气助力和摩擦,这样就不用考虑返回舱隔热问题。

二,月球只有地球的六分之一,月球的逃逸速度为1.7千米每秒。但是由于火箭自重比从送一千克物质进入轨道只有地球的三十五分之一,而不是六分之一。

三,月球没有空气阻力,那飞船就不用造得很细长,造成一个大饼模样都不影响起飞。而地球上就不行,空气助力跟速度和受力面积成正比。

登月过程

美国登月飞船采用三舱式,进入绕月轨道后登月舱和指令舱分离,登月舱分为上下两个部分,下部带着着陆火箭及工作仪器,上部带着返回火箭及人员等。登月舱下落时,下半部分的的火箭工作,让飞船减速并平稳停在月球上。返回时爆炸螺栓让上下分离,返回火箭可以提供1.6顿推力,4分钟内能把返回舱连带人员送入月球轨道。然后指令舱会在规定时间内主动与返回舱对接,并把人员接回指令舱,随后丢弃返回舱。指令舱服务舱带着人员返回地球。回到地球时只有一个小小的着陆舱了,靠大气层和降落伞减速,随后掉进海里实现着陆。

返回时登月舱下半部分其实充当了发射架,所以从月球返回时不需要像地球那样有100多米高的发射塔。

对于登月人们一直就几个误区才觉得登月不可能。很多都以为登月技术难点在如何从月球返回。其实对于返回这是登月中相对较简单的技术环节。登月的几个难点。

1.送飞船上天,为了把上百吨的飞船送上天,土星5号重达3000吨,这样必须有大推力发动机。

2.月球着陆,月球没有空气,就不能用降落伞减速,那么减速火箭就得非常平稳的控制飞船姿态,让飞船平稳着陆。在那个时代这个技术是绝对的高科技。如果着陆速度过快或者出现翻滚把设备摔坏了那么他们就回不来了。(中国玉兔着陆速度过快就直接摔趴窝了)

3.返回地球也是技术难点,返回地球时已经没有足够的燃料让飞船做其他的了,要是跑偏了就只能去流浪了,如何控制着陆舱准确的进入着陆轨道并且抗住大气层摩擦的高温也是技术难题。

后面附2张美国登月舱的图片,可以明显看见登月舱分上下两部分。


简单的科普,登月舱由上升级和下降级两部分组成。下降级装有在月面降落的逆喷射火箭、燃料以及进行月面工作的相关设备和材料。上升级就是乘员舱,还有上升推进火箭、燃料以及通信联络设备等。

降落时,下降级就是着陆架,上升时,下降级就是发射架。

下降时,登月舱的上升级和下降级合而为一,是一个整体,上升时,下降级包括原来所携带的物体就与上升级分离,永久的留在月球上,上升部分的重力明显减小,并且月球引力只有地球的六分之一,挣脱月球引力比挣脱地球引力容易的多,需要的推进剂自然也少的多。进入月球轨道后,与等待在月球轨道上的指令舱对接后,登月宇航员进入指令舱,登月返回舱就与指令舱分离,返回舱就成了月球的卫星。指令舱经经加速后,脱离月球轨道返回地球。

返回舱从月球表面升空与等候在绕月轨道上的宇宙飞船对接,然后返回地球。说起来容易,但按照50多年前人类的科技水平,基本上没有这种可能性。

第一个不可能是着陆月球时所携带的燃料需要足以克服月球引力,达到月球的第一宇宙速度,进入绕月轨道。这个可以计算出来,虽然月球引力只有地球的六分之一,但这部分燃料要在宇宙飞船离开地球时就成为携带的总质量的一部分,无疑会加大飞船脱离地球引力达到第二宇宙速度的难度,而这些燃料的质量至少要达到好几吨,因此是不可能的。

第二个不可能是即使着陆仓携带了让宇航员返回的足够燃料,但由于没有发射架升空的角度难以控制,而升空的角度速度,时间的任何一点点偏差就会使得与飞船的对接失败。决不能用“对接”两个字来敷衍其中的难度,这要比拦截洲际导弹难上数百倍,因为导弹的重量可以没有太大限制,控制系统比在月球容易的多,而且不需要将接口对齐,只需碰撞引爆就可以,而返回舱的升空不仅需要确保遇到飞船,还要将接口对齐,衔接,固定,在月球上空对这一系列动作进行操控即使是现在的科技水平都难以实现,更不要说是在50多年前。

所以,我认为美国的月球登陆和返回是彻头彻尾的欺骗。

用科学,让生活更有温度~


阿波罗11号(Apollo 11)是美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)简称NASA)的阿波罗计划(Project Apollo)中的第五次载人任务,是人类第一次登月任务,三位执行此任务的宇航员分别为指令长阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和指令舱驾驶员迈克尔·科林斯(Michael Collins)以及登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)。

其中用以阿姆斯特朗和奥尔德林登月的登月舱,包括下降段和上升段。

下降段和上升段都装有火箭发动机和定量燃料

不同于地球,月球上空没有空气,因此所有靠大气阻力减速降落的手段通通行不通,比如使用降落伞。

月球探测器要想降落月球表面,只能依靠反推制动减速——火箭发动机向下喷出高速热气流,产生反作用力,使探测器减速。

1969年7月20日下午4时17分43秒(休斯敦时间),阿波罗11号登月舱成功降落外宁静海南部,在Sabine D环形山西南20公里处。

降落后不久,阿姆斯特朗和奥尔德林出舱,踏上月球表面,两人在月球表面待了约两个半小时。

他们在月表插了美国国旗,与时任美国总统尼克松通了电话,拍摄了一些照片,使用钻孔机取得了月芯样本,安装了一些科学仪器,包括一台被动式地震仪和一台激光测距反射镜。

两名宇航员在完成预定任务后回到登月舱,准备返航

奥尔德林先爬进了登月舱,之后他俩一起用一种叫做月面器材传送带的扁平索滑轮装置费力的将拍摄的胶片和2个装有21.55公斤月面样本的盒子运进登月舱。随后,阿姆斯特朗跳上爬梯的第三级,并爬进了登月舱。

经过长时间劳累,他俩的确需要休息了。于是,在经过一系列准备后,他们对登月舱进行加压,接着就去睡觉了。

睡了约7个小时后,指挥中心叫醒了两名宇航员,并指示他们进行返航准备。又过了两个半小时,他们乘坐的登月舱上升段点火上升,离开月面返回绕月轨道与指令舱“哥伦比亚号”上的指令仓驾驶员迈克尔·柯林斯会合,而登月舱下降段则作为“发射平台”为上升段的升空提供基础,永久的留在了月球表面。

由于月球的半径和质量都都比较小,月球的逃逸速度可根据公式

目前最新的推荐的标准为G=6.67259×10ˇ-11N·m2/kg2,通常取G=6.67×10ˇ-11N·m2/kg2

月球质量M=7.349×10ˇ22kg ,月球半径R=1738km

可求出月球的逃逸速度约为1667m/s

而且,月球上空没有空气,物体运动时几乎不受大气阻力,这可以让返回的卫星只需要克服重力。

加之,他俩在转到登月舱上的生命保障系统后,就将宇航服上的便携式生命保障系统背包、相机和其他一些不必要的设备抛弃在月球上了,以减少登月舱上升段的重量,登月舱上升段“逃离”月球并无“蜀道之难”——难于上青天。

为什么在地球上发射火箭需要发射平台

火箭的重量及高度很大,同时火箭有需要悬在半空,或者在火箭底部留有一个大水池,里面装有大量的水,用以吸收火箭发射时释放出的大量热量,以免对火箭本身和火箭发射平台完成损毁。

发射架可以固定火箭,保持其垂直,增大发射成功率以及减少发射燃料消耗。

此外,实施卫星及其运载火箭的组装、检测、维护、加注燃料、填充压缩气体等工作均要在火箭发射基地。

可以说,一个好的火箭发射基地(低纬度)可为每次火箭发射节省大量燃料及发射成本,我国为了节约发射成本,就在海南岛建造了一个火箭发射基地。

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