阿波罗任务是精确科学的典范,每个环节都需近乎完美。在1960年代的技术条件下,NASA不仅实现了人类登月,还成功将宇航员安全送回地球,这一壮举至今仍令人惊叹。宇航员究竟是如何抵达月球,又如何克服重重困难返回地球的?燃料问题又是如何解决的?
阿波罗任务展现了精准科学的实践。从始至终,每个环节都需要接近完美的执行。
NASA凭借1960年代的技术工具取得了成功,这是一项非凡的成就——尽管在当时,这些技术已是最尖端的。
大多数人记得宇航员在月球表面行走、插上美国国旗、在低重力环境中活动的场景。但对NASA而言,登月还面临另一项挑战——将宇航员安全送回地球。
宇航员完全依赖训练、航天器系统和精确计算,容不得半点差错。但他们并非孤军奋战。
地面的NASA飞行控制人员发挥了关键作用,他们设计的解决方案帮助阿波罗13号机组人员成功脱险。
阿波罗宇航员必须一次性成功启动登月舱的上升发动机,与绕月飞行的指令服务舱(阿波罗任务的主要航天器)对接,否则就会被困在月球上,最终耗尽物资。
但NASA早有周全计划,他们的科学和工程能力催生了许多我们如今日常使用的发明。
宇航员乘坐巨大的土星五号火箭进入太空,火箭搭载着指令服务舱(CSM)——这是他们往返月球途中的主要航天器。
进入月球轨道后,宇航员转移到较小的登月舱(LM),乘坐它在月球表面着陆。
对于阿波罗任务而言,抵达月球轨道大约需要3天时间(具体时间略有差异)。
阿波罗登月使用的制导计算机(Apollo Guidance Computer,AGC),是最早用于太空飞行的数字计算机之一。
它的设计目的是帮助机组人员进行航天器导航、制导和控制。如今,这款计算机的技术已被应用到一款酷炫的计算器手表中。
在月球表面完成任务后,阿波罗宇航员返回绕月飞行的指令舱(CM)——登月舱在月球表面时,指令舱一直在绕月轨道运行。
可以把指令舱看作阿波罗航天器的“驾驶舱和生活区”。
登月舱分为两部分:下降级留在月球表面,上升级则搭载宇航员返回月球轨道。
登月舱从月球表面起飞后,与指令舱对接,宇航员随后转移回指令舱。一切准备就绪后,服务舱(SM)启动发动机,将航天器送入返回地球的轨道。
指令舱是阿波罗航天器中唯一返回地球的部分;服务舱在再入大气层前被抛弃,最终在大气层中烧毁。
指令舱必须以特定角度进入大气层:角度过陡会导致航天器烧毁;角度过缓也会出问题,因为航天器可能会从大气层“弹开”,最终被困在太空中。
一个特制的防热盾保护着航天器,抵御再入时因激波加热和空气摩擦产生的极高温度。
当指令舱速度减慢到一定程度时,巨大的降落伞会打开,确保航天器在海洋中软着陆。随后,由船只和直升机组成的团队会打捞机组人员,将他们送回陆地。
人们经常问,阿波罗宇航员往返月球为何没有耗尽燃料。阿波罗航天器采用了分级推进方式——在飞行过程中抛弃部分运输部件,以减轻重量。
每个阶段都有独立的燃料供应,专门用于飞行的特定环节。通过丢弃空燃料箱和不再需要的模块,航天器重量减轻,后续飞行所需的燃料也随之减少。
但有一个有趣的细节:当宇航员重返地球大气层时,燃料几乎已经耗尽。不过这是有意为之,因为NASA对每个动作都做了周密规划。
实际上,航天器在最后阶段的飞行设计为依靠物理定律和重力。指令舱在飞行后期不再依赖燃料,因为地球引力会自然将其拉向地球,防热盾则在再入过程中保护它。
当速度足够慢时,降落伞就会派上用场。
往返月球的旅程充满挑战,返回地球的过程更是障碍重重。凭借周密的计划、出色的工程技术和巨大的勇气,NASA和阿波罗宇航员创造了历史。
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