澳门新葡亰娱乐网址 澳门新葡亰游戏网址 阿波罗计划:人类探索月球的历史

阿波罗计划:人类探索月球的历史

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“上升号”(“日出号”)宇宙飞船是为了超过美国的“双子座”号飞船而在“东方号”宇宙飞船的基础上改良而来的。参加“上升1号”任务的宇航员有鲍里斯·叶戈罗夫、康斯坦丁·费奥克基斯托夫和弗拉迪米尔·卡马洛夫。

“阿波罗”计划

结构特点研制历程使用情况结构特点

1969年7月20日,这是世界宇航史上一个极不寻常的日子,美国“阿波罗11号”宇宙飞船上的两位宇航员在这一天成功地登上月球,人类历史上一个伟大奇迹在这一天诞生了。

震动吸收座椅和软着陆系统使得乘员能够坐在舱中着陆。飞船的定位系统采用离子传感器,并加装了固体推进火箭系统。

自从7月16日“阿波罗11号”宇宙飞船发射升空以来,全世界都在密切注视着它,因为它代表着人类的希望,它将要去实现人类的梦想。几亿人从电视和无线电里关注着登月宇航员的一举一动。当时针指向格林尼治时间4时7分时,一个震撼世界的声音终于从遥远的月球传来:“登月成功了!”喜讯传来,全世界都为之沸腾了,人们无不为之欢欣鼓舞,他们奔走相告,热烈庆祝这一人类征服宇宙的伟大胜利!

“上升2号”还装备了一个可充气的圆柱形气闸,宇航员无法穿着加压太空服,也没有紧急逃生系统。

这一天,“阿波罗”计划也成了全世界的新闻热点,成了人们街谈巷议的热门话题。世界各大报纸杂志、广播、电视都在显要位置报道了阿波罗登月成功这一爆炸性新闻。

研制历程

阿波罗计划的正式提出,是在苏联第一艘载人宇宙飞船发射成功一个多月后,即1961年5月25日,上任不久的美国总统肯尼迪在国会上宣布的。他在国会演说中十分自信地说:“我认为我们的国家在20世纪60年代结束之前,应当承担起把人送上月球并使之安然返回地球的使命……”这就是美国的登月计划,称为“阿波罗”计划,由美国国家航空和宇宙航行局负责组织实施。“阿波罗”是古希腊神话中的“太阳神”,它掌管着诗歌、音乐和医学,代表着光明和希望,并且它和“月亮女神”阿尔特米斯是双胞胎。登月计划以“阿波罗”命名,表达了美国登月的决心和希望,也包含着请求太阳神保佑成功的吉祥含义。

它是为了超过美国的“双子座”号飞船而匆忙改装的。从1964年4月13日开始,在仅仅六个月的时间里进行了两艘宇宙飞船的改造后,“上升1号”搭载3名乘员进入了轨道。

肯尼迪总统在宣布这项重大决定之前,经过了专家们充分的论证并得到支持:当时宇航科技的发展,尤其是火箭技术和载人航天的出现,已具备了登月的条件;此外,当时正处在美、苏航天竞争的关键时刻,美国面临苏联航天竞争的严峻挑战,因此促使其果断作出登月决定。

使用情况

众所周知,第二次世界大战结束后,美、苏两个世界强国,为了显示各自的国际地位和实力,在宇航这个十分敏感的高科技领域首先展开了竞争。双方都在发展火箭技术方面下了一番工夫。

“上升1号”1964年10月13日降落在哈萨克斯坦的kustanai之前,他们在24小时内绕地球轨道飞行了16圈。

1961年4月12日,苏联第一艘载人宇宙飞船“东方1号”发射成功。宇航员加加林成为第一位太空飞行的人。这是宇航史上又一个重要的里程碑。1961年5月5日发射了“自由7号”载人宇宙飞船,但“自由7号”仅进行了弹道飞行,没有进入绕地球运行的轨道,飞行时间15分23秒,飞行高度185千米,飞行距离485千米。美国也十分清楚,这是不能与前苏联的“东方1号”绕地球运行1周、飞行1小时48分相提并论的。相比之下,苏联要更胜一筹。

“上升2号”搭载贝尔西耶夫和列奥诺夫飞行了26小时,并进行了人类第一次太空行走。

在美、苏宇航竞争的初期,苏联明显地领先了。在美国看来,这严重损害了美国的国际形象。1961年1月20日,在所谓“空间差距”的紧张气氛中,年轻好胜的肯尼迪就任美国总统。为了扭转这种局面,赶超苏联,肯尼迪和相关专家们反复商量、讨论,一致认为美国只有载人在月球着陆,才能赶超苏联,并提出了在20世纪60年代登月的确切计划。就这样,规模庞大、举世瞩目的登月计划——“阿波罗”计划便被确定下来,并列入美国20世纪60年代的国家目标。计划预计耗资200多亿美元,由美国航空和宇宙航行局组织实施。

“阿波罗”计划确定后,首要问题是确定切实可行的登月方案。专家们提出几种可供选择的方案:

第一种方案是“直接登月法”,使用超大型的火箭将宇宙飞船直接射向月球,直接在月球着陆。这种方案的优点是简单而又直接,不利的是需要特大型的火箭——要研制如此强大的火箭是十分困难。另外,宇宙飞船降落月球时的安全性也无法保证。

第二种方案称为“地球轨道会合法”,即将登月宇宙飞船分作5个部分,用较小的火箭把它们分别发射到环绕地球的轨道上,再由宇航员在那里把它们组装起来。但是要求5次分开发射,在时间上不能有一点儿偏差,这样才可以组装起来。否则后果将不堪设想。

第三种方案称作“加油飞机法”,即先送一加油飞机进入地球轨道,作为登月宇宙飞船的一个“轨道加油站”。当宇宙飞船进入轨道后,在那里加注所需燃料,再发动火箭。这种方案可不使用巨型火箭,但在轨道中加燃料,特别是使用过度冷却的液态氢是十分危险而复杂的。

第四种方案是“月球表面会合法”,即在无人驾驶的太空船上将部分燃料和供应品用火箭送往月球表面,待到登月宇航员在月球上登陆后,在他们回航时添加燃料及供应品。不过这样做也存在着极大的危险,一是无法知道降落月球的物品是否损坏,二是宇航员降落地点若离供应品太远则无法使用。

第五种方案称为“月球轨道会合法”。这种方案设计的登月过程和具体技术虽然非常复杂,但却具有一定的可行性。其设计的登月过程是:三位宇航员乘坐一艘宇宙飞船,飞船由指令舱、服务舱、登月舱三部分组成,指令舱是三名宇航员在飞行期间居住的地方;服务舱里装载有火箭燃料及氧气;登月舱用于在月球上着陆,有独立的火箭系统。当宇宙飞船进入绕月运行的轨道后,两位登月的宇航员进入登月舱,再将登月舱与飞船主体分离,分离后登月舱引发倒退火箭使之慢慢降落月面。第三位宇航员则在指令舱内继续绕月飞行。当他的两位同伴完成月面工作任务后,他们就点燃登月舱的火箭,升离月面与绕月飞行的飞船主体会合,对接后两人回到指令舱内,这时把登月舱拆开抛弃,任其绕月运行,以减轻主船的负担,然后点燃火箭开始返航。当他们接近大气层时再点燃火箭使速度降低,接着把服务舱也拆脱扔掉,只留指令舱回到地面。

经过专家们仔细研究、论证、筛选,比较了各种方案的利弊和可行性,最后选择了“月球轨道会合”方案。这种方案的优点是显而易见的,使用小的登月舱降落月球只需用少量的火箭燃料,就像大轮船停泊在海洋中用小艇靠岸跟码头联系一样,并且登月舱可拆开留在月球轨道里,使回程中不用负担其重量。

登月方案选定后,相应的火箭的大小、发射场的规模、宇宙飞船的形式等也都随之确定下来。这时时针已指向1962年7月21日,距1969年底这个带有期限性的目标仅有6年多时间了。为此美国航空和宇宙航行局立即投入大量人力、物力、财力,紧张而有秩序地开展实施计划的各项准备工作。

他们设计制造了长18米、重45吨的大型阿波罗登月飞船,设计制造了发射阿波罗飞船的“土星——5号”运载火箭。然后他们又把阿波罗登月飞船和“土星5号”火箭组装在卡纳维拉尔角的发射台上。

为了未来的登月飞行,美国航空和宇宙航行局挑选和培训了一大批宇航员,进行了多次试验飞行,成功地进行了会合对接试验。他们全面收集了能够收集到的关于月球的所有资料,并对月球进行了多次无人探测,最后选定了月球登陆的地点。到1969年7月,他们终于完成登月飞行前的各项准备工作。

1969年7月16日美国东部时间9时32分,首次登月的“阿波罗11号”发射升空,经过102小时45分的飞行,于7月20日顺利在月球着陆。宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林成功地踏上月球,实现了人类登月的伟大壮举。两位宇航员在完成月面工作后,于7月24日安全返回地球。

“阿波罗11号”登月成功以后,美国又相继发射“阿波罗12号”至“阿波罗17号”6艘宇宙飞船登月,除“阿波罗13号”因中途遇险而返回外,其余的均成功登上月球,先后有12人抵达月面。他们在月球上装置了25种自动测试仪器、6个月震仪、5座核动力实验站,存放了3辆月球车,并采集月球岩石和土壤样品472千克,供给世界上70多个国家的上百个研究所或实验室进行研究。

“阿波罗”计划从开始到最后一次登月结束,历时11年,是迄今为止规模最大的一次宇航活动。先后有40余万人,数万名科学家和工程技术人员,2万多个工厂、企业和150余所大学、科研机构参加了这项伟大工程,耗资达250多亿美元。其参加人数之多、耗资之巨均为举世无双。但它不仅开辟了人类通往月球的道路,扩大了人类的空间视野,同时对于天文学研究,对人类征服更广阔的宇宙太空提供了信心和力量。

神奇的月球飞船

人造卫星上天,要靠火箭来发射;人类遨游茫茫太空,需要乘坐速度极快的宇宙飞船。目前,人类登月靠的是神奇的月球飞船。可以说,月球飞船是目前人类登月的“天梯”。月球飞船也称“土星——阿波罗”。它由规模巨大的“土星5号”火箭和安装在其上的阿波罗宇宙飞船所组成。它是美国国家航空和宇航局专门为载人登月而研制的、可乘坐3人的特大型宇宙飞船。月球飞船的建造,是一项划时代的伟大工程。它是成千上万名科学家和工程技术人员辛勤工作的结晶。

按照选定的登月方案,通过计算得出,阿波罗宇宙飞船长18米、重45吨,它是美国继“水星”飞船和“双子座”飞船之后的第三代宇宙飞船,比以往制造的飞船都要复杂得多。由于阿波罗宇宙飞船在往返月球的漫长飞行中,要经受极高的温度、极大的压力和巨大的冲击,这就要求它必须坚固、耐高温和高压。为了确保阿波罗宇宙飞船能够胜任登月飞行,专家们设计飞船时,先制造阿波罗宇宙飞船的模型,然后把它放到模拟器中进行试验。模拟器可以产生与太空飞行过程中相似的条件。他们用一种称作“气枪”的设备来试验显示宇宙飞船重返地球大气层时可能会出现的情况,将宇宙飞船模型以每小时32000千米的速度射入一个圆筒状的管道中。在管道另一端喷射炽热的高温气体,对飞船模型产生巨大的压力和摩擦力与阿波罗宇宙飞船登月后重返大气层时的情况相类似。设计专家们经过反复多次实验,取得了足够的设计数据之后,就开始设计制造真正的阿波罗宇宙飞船了。

阿波罗宇宙飞船由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成。在发射的时候还在指令舱上安装了紧急脱险用的火箭。

指令舱是三位宇航员登月飞行时居住的地方,设有宇宙飞船的全部操纵、制导等指令装置。

指令舱是圆锥形的,高为3.23米,底面直径是3.1米。发射的重量——包括3位宇航员的体重,大约为5.9吨。在飞行过程中,它要消耗掉燃料,返回地球的时候,它要丢掉辅助降落伞,着陆的时候指令舱的重量就只有5.3吨了。指令舱被分隔成前部机械室、乘员室和后部机械室三部分。圆锥形的尖端部分是前部机械室,装有返回地球时使用的降落伞。

乘员室是三位宇航员工作、居住和生活的地方:乘员室里有三个座位契合人体的靠椅,它制作得像沙发长椅那样舒适,中央的靠椅可以放下。左边和右边的靠椅下有寝台,寝台上备有睡袋,可供两位宇航员同时睡眠。壁上设有异常复杂的仪表板和仪器柜,柜子里放有许多种装备以及食物、水、衣服和处理废物的设备。乘员室的体积是10立方米,除各种装备设施占用外,可供宇航员自由利用的空间约为6立方米。

后部机械室在圆锥形船体的底部,室里装有姿势控制用的火箭燃料和氧化剂,以及为了把它们送出去而设的加压用的氦气箱、冰槽等。

在指令舱里有五扇窗子,两扇边窗,两扇会合窗和一扇舱门窗。边窗设在左右靠椅的旁边,供宇航员拍照和观察用。三角形的会合窗在左右靠椅的末端,指令舱驾驶员可以从这两扇窗子往外望,以操纵、控制设备把指令舱和登月舱会合并衔接起来。

指令舱外壳有内外两层,外层是由几层铜合金和不锈钢板做成的,内层是由几层钛合金板和铝合金板做成的,内外舱壁之间有蜂窝状的隔热层。内层是密封的,使乘员室里的氧气不会泄漏出来。

指令舱的外壳上有厚厚的一层合成树脂的耐热材料。耐热材料的厚度,底面部分约为7厘米,而在侧壁和舱头部分是2厘米,它的重量约为1.4吨。指令舱里装入1/3个大气压的纯氧,气温调节在24℃左右。

服务舱位于指令舱的下端,呈圆筒形,直径为3.9米,高为7.37米。在舱的下端装有在真空中可以产生9.3吨推力的火箭发动机。在飞行途中校正飞船轨道,在到达月球附近时逆喷射、减速,进人环绕月球轨道,或在脱离环绕月球轨道、返回地球的时候,都要使用这个火箭。在服务舱的外壁,带有4个十字形的姿势控制火箭。服务舱里装有供上述火箭使用的燃料、氧化剂、燃料电池和宇航员呼吸用的氧气等。总重5.2吨,空舱重25吨。

服务舱和指令舱的各种装置是按可以飞行14天的要求设计的,食物和氧气也按照可以供14天使用的数量装入。

登月舱是专门执行登月任务的。它有个奇怪的机身架,有4只细长、有关节的支脚,看上去像是一只活的大蜘蛛。因此也有人称它为“月球蜘蛛”。登月舱在发射阶段放在服务舱下面第三级火箭顶部的金属罩里。飞船进入奔月轨道以后,指令舱和服务舱与第三级火箭的顶部分离,旋转180°,指令舱的圆锥顶部对准登月舱,并且跟它对接。

指令舱和登月舱之间有直径80厘米的通道,通过这条通道,宇航员可以在指令舱和登月舱之间通行。

登月舱由上升段和下降段两部分组成,总高度为6.99米,4只底脚延伸时候的直径是9.45米。登月舱包括火箭的燃料重量为14.7吨,除掉后的重量是4.1吨。

登月舱的上升段设有乘员室,两位宇航员可利用的空间是4.5立方米,室内没有座位,宇航员只能站着操作,用带子松松地套着身子。在他们面前和两边设有向导、通讯、环绕和推进系统。在驾驶长位置的头上,左面是一个窗子,他可以从窗口望出去,将登月舱驶回,和指挥舱会合衔接。在宇航员的脚下是前门舱口,宇航员可以从这里离开登月舱。乘员室里充满了1/3个大气压的纯氧气,气温调节在24℃左右。登月舱的下降段装有登月舱向月面降落减速使用的逆喷射火箭,并备有火箭的燃料、氧化剂槽、水和氧气槽,还装有调查月面的科学仪器。下降段在上升段飞离月面的时候还起发射架的作用。当上升段升离月面后,它的下半截包括四个弹性支脚在内,再也用不着了,会永远留在月球上。

澳门新葡亰游戏网址,从“阿波罗11号”到“阿波罗14号”,登月舱里的氧气、水、电池等的数量都是按登月舱离开母船后可以活动48小时来设计的。扣除下降的时间和上升段飞离月面和母船对接的时间,乘坐登月舱的两名宇航员实际可以在月面停留的时间最多不过35小时。在“阿波罗15号”以后的宇宙飞船,由于设计上进行了改进,登月舱离开母船后的活动时间大幅度增加。“阿波罗15号”的登月舱离开母船后活动了78小时50分,其中66小时55分是在月面逗留的。

在阿波罗宇宙飞船发射的时候,指令舱的上端装有紧急脱险用的塔状发射脱险装置,也叫救生塔。如果发射时“土星5号”火箭发生故障,救生塔可以依照命令启动自身的火箭,将飞船与“土星5号”火箭拉开,把飞船射到海洋安全脱险。如果发射一切顺利,飞船便会将脱险装置抛弃,让它落入大海。救生塔的长度包括下端的燃料库和保护外壳约10米,重3.6吨。本体部分的直径是66厘米,保护外壳的下端部分的直径是1.2米。救生塔用的火箭使用固体推进剂。

科学家们还针对发射飞船的巨型火箭进行研究、设计和制造。据科学家们计算,要把大型阿波罗宇宙飞船送到月球上去,需要一枚足球场那么长的巨型超级火箭。它的推力要比以往推力最大的火箭还要大4倍多。这项艰巨任务由著名火箭专家布劳恩出任总设计师。他把这种火箭命名为“土星5号”火箭。

出身于德国的布劳恩博士,早年在德国佩内明德火箭中心从事V—2火箭的研制工作,二战后,辗转到美国,继续从事导弹、火箭的研究工作。他是美国宇航事业的关键人物,任美国国家宇航局马歇尔空间飞行中心主任。接受研制“土星5号”火箭的任务后,布劳恩和他的研究小组立即投入了紧张的设计工作中。

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