阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月20至21日首次实现登月。此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。它是本世纪人类最宏伟的工程之一。
该工程的第一步是确定登月方案,它包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。最后选定月球轨道交会方案,相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。
为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性;在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性;在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。
“阿波罗”工程的第三个方面就是研制低轨道运载能力为127吨的大推力“土星5”运载火箭。
研制“阿波罗”飞船是该工程的“重头戏”。飞船的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;服务舱装有主发动机等系统;登月舱由下降级和上升级组成。
首次载人登月是由“阿波罗11号”飞船完成的。当时飞船上载有三名航天员,当飞船与“土星5”火箭第三级分离,且阿波罗11号搭载登月舱飞船沿过渡轨道飞行2.5天后,便开始接近月球,此时飞船服务舱的主发动机减速,使飞船进入环月轨道。接着,两名航天员进入登月舱,并驾驶登月舱与飞船分离,这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行,而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤(22千克),展开了太阳电池阵,安装了月震仪等。任务完成后,他们乘登月舱的上升级返回月球轨道,与飞船对接,最后返回地球。
1969年11月至1972年12月,美国又陆续发射了“阿波罗”12至17飞船,其中除“阿波罗13号”因故没有登月(航天员安全返回地面),另五艘飞船均登月成功,“阿波罗”15至17飞船的航天员还驾月球车在月面活动,采集岩石。
航天员在月球上钻取了三米的月球岩芯,发现多达57层,每层代表一次陨石冲击,还测量了月球内部发出的热流……“阿波罗”工程极为壮观,它激动了无数人的心,使载人登月的千年梦想变成了现实。
1、水星计划载人航天飞船
水星计划载人航天飞船在1961年5月5日完成了全球第1次载人航天飞行的任务,并且让宇航员在太空之中待了超过一天。
这样的技术比我们的载人航天飞船,把杨利伟、翟志刚等人送上太空的时间领先了几十年。
此后,水星计划还陆续发射了多次飞船升空。
2、双子座4号飞船
双子座计划需要探索登月技术的,所以针对登月做了很多事情,发射了十二次飞船,最重要的就是4号飞船。
1965年6月3日,美国发射了双子座10号飞船登上太空,在登上太空之后,宇航员还在太空进行了长达22分钟的行走……这也是美国宇航员的第一次太空行走……
可以说,以前的美国飞船让人知道,“你行你上天”,双子座4号飞船则让我们知道,上天了还能走着……可以说意义重大……
3、阿波罗8号飞船
有人一直在说登月计划是美国跟苏联之间的一场骗局,又是苏联投入大量的人力物力资金用于虚无缥缈的烧钱登月行动……不过美国却实实在在实现了登月的任务。
1969年7月20日,阿波罗8号飞船登月成功,宇航员随后在月球表面活动了几小时,说出了那句我们现在广为人知的话:个人的一小步,人类的一大步。
在中国,除了神话传说中嫦娥、吴刚等人,还没有完成过这样的壮举。
此外,阿波罗号还完成了绕月飞行,并且在月球上拍下了在另外一个星球看地球的视觉。至今我们打开微信都能看到对应的创作应用。
NASA成立以来那些著名的航天器
1959 - 1963 水星计划 (Project Mercury)水星计划的目的是验证载人航天的可行性,并抢在俄国人之前把宇航员送上太空(近地轨道)。一共六次任务,完成了首次载人航天飞行、首次近地轨道绕行和首次超过一天的任务。
(水星计划六次载人发射的场景拼图,可见所使用火箭的不同。)
2 196155 Mercury-Redstone 3 / Freedom 7 -第一位美国宇航员:发射升空的水星计划 Freedom 7 飞船,载着航天员 Alan Shepard 完成了美国首次载人航天飞行。飞船完成了时长 15 分钟的亚轨道飞行,达到了 188 km 的远地点高度。
(发射时的场景)
3 1961721 Mercury-Redstone 4 / Liberty Bell 7 - 第二位升空的美国宇航员:设计与前一次任务相同的 Liberty 7 飞船,载着 Gus Grissom(之后丧命于 Apollo 1 任务,后文有提到)完成了第二次亚轨道飞行。返回落海时舱门意外打开,海水瞬间涌入,Gus 险些丧命不过被直升机救起。
(升空前的 Gus Grissom 和他的飞船)
4 1962220 Mercury-Atlas 6 / Friendship 7 - 首位完成近地轨道绕地飞行的美国宇航员:后来当上了俄亥俄州参议员的宇航员 John Glenn 乘 Friendship 7 飞船完成了美国人的首次近地轨道绕地飞行(俄罗斯人的首次是 Yuri Gagarin 在 1961412 完成的,绕地一圈),一共 3 圈。
(升空前的 John Glenn 和他的飞船)
5 1962912 "We choose to go to the Moon":肯尼迪在莱斯大学演讲,提出要在 1970 年到来之前完成登月。
"We choose to go to the moon We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too"
- John F Kennedy
6 1963 - 1966 双子座计划(Project Gemini)<双子座计划的目的是在确定了登月的目标后,验证其可行性。一共十次任务,完成了轨道交会、太空对接、出舱行走等多种登月所必备的技术的可行性验证和试验。
(双子座计划使用飞船的结构示意图 )
7 196563 - 196567 Gemini 4 - 美国宇航员的首次太空行走:宇航员 James McDivitt 和 Ed White 乘双子座 4 号飞船登上太空,并由 Ed White 完成美国宇航员的首次太空行走,时长 22 分钟。
由另一位宇航员 James MvDicitt 记录下的 Ed White 出舱行走的情景(从双子座计划,NASA 开始在太空任务中使用哈苏相机,成像质量更好)
8 1965124 - 19651218 Gemini 7 & Gemini 6A - 首次轨道会合:Gemini 6A 任务原计划由宇航员 Wally Schirra 与 Thomas Stafford 操作双子座 6 号飞船和无人目标飞船进行对接,但是目标飞船发射失败,迫使任务改为和载有宇航员 Frank Borman 和 Jim Lovell 的双子座 7 号飞船进行轨道会合试验,同时确定宇航员在太空生存 2 周的可能性。
(会和后从双子座 7号飞船拍到的双子座 6 号飞船)
9 1966316 - 1966317 Gemini 8 - 首次太空对接:宇航员 Neil Armstrong 和 David Scott 乘双子座 8 号飞船完成与目标飞船的轨道会合后,完成首次太空对接。
(在双子座 8 号飞船中看到的对接目标飞船)
10 1961 - 1972 阿波罗计划 (Apollo program)<阿波罗计划在 1969 年完成了人类首次登月的壮举,实现了肯尼迪设下的目标。总共 11 次载人任务,登月 6 次,共有 12 位宇航员踏上月球表面。原定 10 次登月,有一次失败(阿波罗 13 号),最后三次(阿波罗 18、19 和 20 号)被取消。
阿波罗计划中使用的 Apollo 飞船 和 土星 5(Saturn V)火箭可以说是当时美国举全国之力(阿波罗计划总耗资 239 亿美元,相当于现在的约 1000 亿美元)在短短的几年时间内设计、制造、试验完成的。
(阿波罗飞船在火箭前段整流罩内的示意图)
最前端的是逃逸塔,在发射阶段一旦出现问题,逃逸塔火箭启动将下面的指挥舱(Command Module)带离土星火箭。指挥舱,也是返回舱,是三位宇航员大部分时间所待的地方。与指挥舱连接在一起的是服务舱(Service Module),搭载引擎和燃料、氧气等。下面是登月艇(Lunar Module),土星火箭完成最后一次点火,将飞船送入地月转移轨道后,连为一体的指挥舱与服务舱(Command/Service Module)将会和载有登月艇的火箭分离,旋转 180 度,再和它对接,将登月艇从火箭里 “抽” 出来,完成这个高难度动作后,就可以飞向月球了。登月时,指挥(Commander)和登月舱驾驶员(Lunar Module Pilot)乘登月舱在月球表面着陆。指挥舱驾驶员(Command Module Pilot)在指挥舱中,留在绕月轨道上,等待登月完成后和升空的登月舱会合对接后返回地球。进入大气层之前,月岩样品等被转移至指挥舱,抛弃登月舱和服务舱。随后指挥舱带着三位宇航员重返大气层。
(阿波罗 15 号的指挥/服务舱,由登月舱宇航员拍摄)
登月艇由两部分组成:下半部分是返回时留在月球表面的下降级(Descent Stage),包括着陆下降时用的反推引擎及燃料,和要留在月球表面的科学实验仪器等,在后期的任务中所用的月球车也是放在这个舱里;上半部分是返回时的上升级(Ascent Stage),也有一个引擎,当它点火时,将下面的下降级作为发射台(这也是高难度动作…)。
(阿波罗 16 号的登月舱)
土星火箭高达 110 米,重 3000 吨,其中燃料就有 2500 吨,第一级的五台 F-1 引擎可以产生 3400 吨的推力,可以将 45 吨重的阿波罗飞船送往月球(很多现代火箭的近地轨道运载能力都远低于这个数字)。它是人类有史以来所制造的最大、最重、推力最强劲、运载能力最大(值得一提的是,中国研发中的长征-9 火箭的设计运载能力超过了土星火箭)的火箭。
(从发射架拍到的阿波罗 11 号飞船起飞的场景)
11 1967127 Apollo 1 - 三位宇航员葬身火海:原定于 1967 年 2 月 21 日发射的 AS-204 任务,在之前的一次例行发射演练中,由于座舱失火,导致三名宇航员 Gus Grissom、Ed White 和 Roger Chaffee 丧生,其中前两人都是参加过水星计划和双子座计划的资深宇航员(前面均有提到)。导致起火的原因是座舱中充满了比大气压压力要大的纯氧,同时舱盖是向内开的,以保证不会意外打开。结果电火花造成起火后,火势迅速蔓延,同时三位宇航员无法打开舱盖,最后导致惨剧。
(被烧毁的指挥舱)
12 19681221 - 19681227 Apollo 8 - 人类首次绕月飞行:阿波罗 8 号飞船搭载宇航员 Frank Borman、Jim Lovell 和 William Anders 在历史上首次离开近地轨道,飞向月球。飞船绕月 10 圈,共 20 小时。
阿波罗 8 号宇航员拍摄到的历史上首张地球全景照片(近地轨道距离地球太近,无法拍到完整的地球)
13 1969716 - 1969724 - 人类首次登月:在 8 年之前阿波罗计划启动的时候,NASA 甚至连可以把宇航员送上太空的火箭都没有,而是在弹道导弹上装个载人舱,改装成了美国最早的载人火箭。短短 8 年之后的 1969 年 7 月 20 日,阿波罗 8 号飞船登月成功,Neil Armstrong 和 Buzz Aldrin 踏上了月球表面,赶在 1970 年到来之前完成了肯尼迪设下的 “1970 年前登月” 的目标。指挥舱驾驶员是 Michael Collins。Neil Armstrong 首先出舱,Buzz Aldrin 随后,两人在月球表面活动了 2 小时 30 分钟。
("That's one small step for a man, one giant leap for mankind" 个人的一小步,人类的一大步。安装在登月艇侧面的电视直播摄像机拍到的即将登上月球的 Neil Armstrong)
Buzz Aldrin 拍摄的自己的脚印(虽然这张照片极为有名,但是本来拍摄的目的其实是用来计算月球土壤的硬度等参数的)
(Neil Armstrong 拍摄的 Buzz Aldrin,从面罩反光中可以看到 Armstrong)
14 1970411 - 1970417 Apollo 13 - 一次成功的失败:成功登月 2 次之后,第三次阿波罗任务遇到了前所未有的困难。在飞向月球途中,一次例行的设备检查使得服务舱的氧气罐发生爆炸,三位宇航员 James Lovell、John Swigert 和 Fred Haise 不得不关闭所有仪器设备,转移到登月舱中,将登月舱作为 “救生艇”,在克服了一个接一个的困难,解决了无数的问题之后,三人平安返回。
(分离后拍到的服务舱,氧气罐爆炸将整个面板炸飞)
15 1971726 - 197187 Apollo 15 - 首次使用月球车:在月球表面蹦蹦跳跳实在不爽,搞个月球车吧!于是 NASA 就搞了个月球车…全重仅 220 kg,还可以折叠塞到登月艇里,比 F1 赛车不知道高到哪里去了。
(史上最贵的车)
16 1973 - 1974 天空实验室计划(Skylab)天空实验室计划是 NASA 的空间站计划,阿波罗计划结束后还剩余三枚土星 V 火箭,NASA 决定把它利用起来,用来发射无人的空间站(实际只有第一次天空实验室任务 SL-1 使用了土星 V 火箭,后续任务都是使用的土星 IB 运载火箭,剩余的两枚土星 V 火箭都躺在博物馆里了…- -),后续任务再将宇航员送到空间站里(和中国的天宫计划类似)。
END
1966年3月16日,美国的“阿吉纳”8号无人飞船和“双子星座”8号载人飞船对接取得成功。这是人类历史上两个飞行器最先在宇宙中对接成功。
宇宙飞船在宇宙中只能按既定的轨道运行,一旦进入轨道,飞船不烧燃料而是靠惯性飞行的。如果没有多余的燃料,宇航员本领再大也无法对它发号施令,想改变一点轨道或调整一下速度都是不可能的。要使两个飞行器在宇宙中会合对接,就要求人能对飞船操纵自如。
“双子星座”计划是阿波罗工程的第二阶段,从1965年3月到1966年11月,“双子星座”共进行了10次载人飞行,累计40天9小时53分,主要任务是在轨道上进行手控操纵机动飞机、会合对接及宇航员的舱外活动,为载人登月做技术上的准备。
美国在进行了地面试验和不载人飞行后,“双子星座”3号由“大力神”火箭发射,进行首次载人飞行。指令长格里索姆和驾驶员约翰扬,在绕轨三圈飞行中,用手动操纵完成了飞船上下、左右、前后及变轨道的机动飞行。1965年6月3日,“双子星座”4号驾驶员怀特还进行了太空行走。“双子星座”7号先于6号发射。当两者相距30厘米时,实现了宇宙飞船的首次会合。
1966年3月16日,“双子星座”8号在轨道上与“阿吉纳”8号无人飞船相距几百米时,宇航员阿姆斯特朗和斯科特启动姿态控制和微进发动机,向无人飞船慢慢逼近。“双子星座”8号的对接杆插入无人飞船的锥形连接锁孔中,两艘飞船就像两节火车车厢一样牢固地连接在一起,对接取得了成功。此后,又连续进行了4次会合对接试验,其中3次获得成功,解决了会合对接中的重大技术问颢。
1第一个在太空行走的宇航员是苏联的列昂诺夫。1965年3月18日,他进行了第一次太空行走,只在太空停留了12分钟就返回了驾驶舱。列昂诺夫是被装有气闸的“升天2号”飞船送上天空的,所以列昂诺夫是第一个走出气闸的人。
2第一个在太空行走的美国宇航员是怀特,他于1965年6月3日完成了太空行走,并在太空停留了36分钟。怀特乘坐的是双子座4号飞船,没有配备气闸舱,直接打开舱门出舱。由于双子座飞船在同一个舱内搭载了两名宇航员,当怀特打开舱门时,另一名宇航员麦克迪韦尔也暴露在宇宙的真空环境中。按照苏联的定义,只要宇航员暴露在宇宙的真空环境中,即使进行太空行走,麦克迪维尔也是“坐在座位上不出舱的太空行走”。可惜美国不承认这个定义,所以麦克道尔依然不能被列入太空行走的宇航员名单。
3第一个在月球表面行走的人是美国阿波罗宇航员阿姆斯特朗。他于1969年7月20日乘阿波罗11号登陆月球表面,是走出登月舱登陆月球的第一人。他在月球上停留了2小时31分钟,和阿姆斯特朗一起的另一名宇航员奥尔德林跟随他来到月球,在月球上停留了2小时31分钟。
4第一个在太空行走的女宇航员是苏联的萨维卡。1984年7月25日,她在礼炮7号空间站进行了太空行走。她和另一名男航天员一起出舱,在太空停留了3小时35分钟。
533543354335433543——3354354翟志刚刘伯明景海鹏神舟七号发射时间神舟七号发射直播太空行走太空行走直播
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1969年7月21日,美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登上月球,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在踏上月球表面这一历史时刻时,曾道出了一句被后人奉为经典的话——这只是我一个人的一小步,但却是整个人类的一大步。
阿波罗载人登月工程开始于1961年5月,预计1969年7月2 0至21日首次实现登月。
此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,总共有12名航天员登上月球。
整个工程历时约11年,到1972年12月结束,耗资255亿美元。
在工程高峰时期,参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万。
它是那时人类最宏伟的工程之一。
该工程的第一步是确定登月方案,它包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。
最后选定月球轨道交会方案,相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。
为了进行载人登月,美国先实施了四个辅助计划,即在1961年至1965年发射九个“徘徊者”月球轨道器,用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性。
在1966年至1968年发射五个“勘探者”月球着陆器,了解月球土壤的理化特性;在1966年至1967年发射三个“月球轨道环形器”,对40多个预选着陆地点进行详细观测,从而选出10个登月点;在1965年至1966年发射10艘“双子座”飞船,进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。
“阿波罗”工程的第三个方面就是研制低轨道运载能力为127 吨的大推力“土星5”运载火箭。
研制“阿波罗”飞船是该工程的“重头戏”。
飞船的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;服务舱装有主发动机等系统;登月舱由下降级和上升级组成。
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