阿波罗登月怎么回来?阿波罗登月的人员回来没有

2023-01-03 22:36:07 502 0
奇闻观察室

阿波罗登月怎么回来?美国宇航员阿姆斯特朗说:“这是一个伟大的时刻,我们的国家和人民都非常兴奋。”他还表示,他将永远记住这一刻。这是人类历史上最伟伟大的时刻之一,我们将永远铭记在心。他还补充说,这是一个令人难以置信的时刻,因为我们已经等了太久了。他还说,我们的祖先在月球上留下了了一个美丽的脚印,这是他们的伟大成就。他还表示,他希望人类能继续探索月球,并在未来几年内实现载人登月。

阿波罗登月怎么回来?阿波罗登月的人员回来没有

一:阿波罗登月怎么回来的

在太空竞赛方面,苏联给人的感觉总是特别“大条”,在完成一系列令人尴尬的任务失败之后,终于他们输掉了太空竞赛。

1969年7月20日,美国的阿波罗11号成功登月,也就正式宣告美国赢得了太空竞赛。

阿波罗11号的运载火箭是土星5号,它是迄今为止人类建造的最强大的火箭之一。

然而,我们知道任何太空任务的运载火箭都是在上升过程中,燃料耗尽后被逐渐抛弃的,土星5号也一样,它被留在了地球,进入月球的轨道的只有阿波罗11号。

那么问题就来了,去往月球后,没有火箭的助推,阿波罗11号是如何从月球返回地球的?

阿波罗11号的组成部分

当阿姆斯特朗说完那句著名的“这是我个人的一小步,却是人类的一大步”后,就是插旗,拍照,钻洞和取岩石了,该做的事情做完之后,剩下的就是回家了。

如果要回答他们需要经历什么?那么简单地说,就是从月球表面发射航天器、与月球轨道上的另一艘航天器对接,然后推动机组人员飞行数十万公里,最后在重返地球时在炽热环境中生存下来!

其实,在之后的阿波罗登月任务中,也都是这么返回地球的,

这听起来好像还挺容易的,但是做起来还挺难的,因为任何一次故障都会导致他们回不来。

所以当时的美国总统准备了两份演讲稿,一份是登月成功时使用的,还有一份是失败时使用的。

但是,我们今天要讨论的只是在没有运载火箭的情况下,航天器如何在月球发射,以及如何在月球轨道上返回到地球?

那么,我们就不需要了解具体存在什么样的风险,只要简单知道阿波罗11号的组成就可以很清楚地了解这个过程。

图注:阿波罗11号在运载火箭顶部

​这个是50多年前土星5号发射的情景(上图),阿波罗11号飞船就在火箭的最顶端,而下面基本都是火箭燃料的存储室。

图注:阿波罗11号宇宙飞船

​这个才是阿波罗11号的样子(上图),土星5号在燃料耗尽后被全部抛弃,而阿波罗11号经历3天多一点的时间进入了月球轨道。

你可能看过一些科幻电影,当宇宙飞船到达某个未知星球时,往往会留一部分人在星球轨道上做技术支持和信息分析,然后另一部分人驾驶宇宙飞船进入星球探险。

图注:哥伦比亚号(左)鹰号(右)

​其实,阿波罗11号任务也是这样的,它被分成两部分,服务舱(或者叫哥伦比亚号)和登月舱(或者叫鹰号)。

阿姆斯特朗和奥尔德林就是驾驶登月舱进入月球科考的宇航员,而柯林斯则是待在服务舱检查和调节机器,以及做之后回航准备的那位。

不过,与科幻电影中的飞船有些出入,阿波罗11号的登月舱很丑,有着粗糙的边缘,皱褶的金属箔,蜘蛛般的腿,总之一点没有宇宙飞船美感。

图注:上面是上升级,下面是下降级

​事实也是如此,登月舱是在土星5号的保护罩中携带的,它只能在太空的真空中运行,还好月球的空气十分稀薄(几乎真空),所以它的设计并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,至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:最后留下的指令舱

​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,完美避开风暴。

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。

​最后

就像阿姆斯特朗所说的那样,这绝对是人类的一大步,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。

二:阿波罗登月回来了吗

  照片中有很多十字线,这是航空照片专用的,这为测量物体长度高度提供方便,照理说十字线应该在景物前面,可是在有的照片中十字线被景物挡住了。这又是为什么呢? Ⅲ。登月舱中宇航员呼吸的是氮氧混合气体,可是为什么在阿波罗登月2年前的那场事故中登月舱中冲的却是氧气?而且进行实验的不是工作人员而是真正的宇航员?这还有一个骇人听闻的观点:这些遇难的宇航员因为不原作假而被NASA蓄意谋杀! Ⅳ。

三:阿波罗登月回来的宇航员

维吉尔·格里森(阿波罗一号)

爱德华·怀特(阿波罗一号)

罗杰·查菲(阿波罗一号)

尼尔·阿姆斯特朗(阿波罗十一号)

巴兹·奥尔德林(阿波罗十一号)

皮特·康拉德(阿波罗十二号)

艾伦·宾(阿波罗十二号)

艾伦·谢泼德(阿波罗十四号)

埃德加·米切尔(阿波罗十四号)

大卫·斯科特(阿波罗十五号)

詹姆斯·埃尔文(阿波罗十五号)

约翰·杨(阿波罗十六号)

查尔斯·杜克(阿波罗十六号)

尤金·赛尔南(阿波罗十七号)

哈里森·斯米特(阿波罗十七号)

未登月但接近月球航天员:

佛兰克·伯尔曼(阿波罗八号)

詹姆斯·罗威尔(阿波罗八号,阿波罗十三号)

威廉·安德斯(阿波罗八号)

托马斯·斯塔福德(阿波罗十号)

迈克尔·柯林斯(阿波罗十一号)

理查德·戈尔登(阿波罗十二号,原定在阿波罗十八号再次执行任务,但被取消)

杰克·斯威格特(阿波罗十三号)

弗兰德·海斯(阿波罗十三号,原定在阿波罗十九号再次执行任务,但被取消)

斯图尔特·罗萨(阿波罗十四号,原定在阿波罗二十号再次执行任务,但被取消)

阿尔弗莱德·沃尔登(阿波罗十五号)

肯·马丁利(阿波罗十六号)

罗纳德·埃万斯(阿波罗十七号)

阿波罗11号上共有3名宇航员,但只有尼尔-阿姆斯特朗和奥尔德林登上了登月舱并成功踏上月球。而第三名宇航员柯林斯留在了母船上,无缘登月的荣誉。

四:阿波罗登月回来之后咋了

12名宇航员登上月球,无一例外都得上怪病,月球上难道有毒吗?

生病意味着身体机能出现了异常,一般认为由食物、环境因素或者遗传因素等引起,总之是有原因的,不可能无缘无故出现怪病。那么在月球上宇航员能干什么哪?就是那三要素呼吸、饮水和进食,当然月球上接近于绝对真空是没有空气的,同时没有空气意味着辐射较强,因此宇航员都需要穿戴宇航服,制造一个适宜的生存空间。

没有办法人类实际上是非常脆弱的,地球生物都是如此,都可以很好的生存在地球宜居环境中,但是只要一出地球自然就会各种不适应。人类在地球上发展繁衍了几十万年,最早还可以追溯至1500万年前的森林古猿,但真正的太空探索还是开启于上个世纪中旬。1959年前苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星,在此后加加林首次进入外太空,这是人类的第一次,绕地球一圈不小两个小时,之后安全返回地球。

我们可以看到前苏联在太空探索领域的先驱性,而上个世纪二战结束后美国和前苏联是冷战时期,除了军事上还在太空领域展开了竞赛,前苏联实现了发射人类第一颗人造卫星、第一个把人类送出地球。美国非常着急,因此提出要载人登陆月球,最后的结果还是好的,美国在1969年-1972年成功6次把12名宇航员送上了月球表面,面子保住了当然也取得了科研上的突破。

但这十二名登上月球的宇航员都遭遇了异常病症,这说明引起病症的原因与月球有关。这十二名宇航员都会异常的打喷嚏并且鼻塞流泪不止,并且这种症状会持续很多天都不轻易消退。其实从这些症状来看非常像地球上的“花粉过敏”,但是在月球上很难发生这种情况。因此有人发出疑问,月球上是否存在未知的病原体?但是月球的特殊环境又让大家打消了这种想法,因为月球接近于绝对真空,不可能有生命的存在,即使是简单的微生物甚至是类生命体病毒都很难存在。

那么唯一的可能就是月球上的“灰尘”了,我们把它称为“月壤”,也就是月球上的土壤,主要包含天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒,是月球上岩石在一些陨石的撞击下形成的“碎末”,一次撞击并不至于这样的结果。而是通过几十亿年无休止的撞击才导致今天这样的。

虽然宇航员穿戴着宇航服,但是当返回着陆舱的时候无可避免的会把月壤带进去,当脱掉宇航服自然就会把月壤呼吸进去。尤其是月壤这种微粒少有静电就会粘到宇航服上,在加上它们体积微小同时月球的重力较小,它们是很容易粘到宇航服上的。

对于月壤的危害科学家现在已经注意到了,并且是不能忽略的问题,未来人类如果在月球上建立基地采集矿物,这种月壤是危害最大的方面。长期吸进月壤会损伤呼吸系统,甚至损伤大脑。因此说这十二名登陆月球的宇航员有了过敏反应,只不过过敏原是月壤,在地球上是花粉等。

当然人类也是害怕会有其他危害性的病原体,人类无法抵抗,因此从太空返回的宇航员都会单独隔离一段时间才行。

月球有毒吗?为什么登上月球的宇航员都出现"怪病"?

在阿波罗载人登月任务实施之前,NASA就制定了严格登月的检验检疫程序,不仅是登月前的隔离准备工作哦,还有登月回来后隔离检疫,为此还专门设计了隔离舱室和隔离车,也许很多朋友都认为这是多此一举,但事实上在月球上还真遭遇麻烦了!

阿波罗登月任务中的宇航员都有反映,月面活动后进入登月舱之后不太舒服的症状出现,不太明显,但确实存在,与地面机组人员通话过程中也经常出现咳嗽和打喷嚏现象!

阿波罗11号宇航员仍检疫货车中,车外是他们的妻子

月球上到底有什么东西,会让宇航员在月面活动后浑身不自在?

月球与地球的平均距离是38.4万千米,它是距离地球最近的天体!它是地球的卫星,所以和地球一样都在太阳周围窄窄的宜居带内,但它的待遇和地球却天差地别,因为月球直径只有3470千米,它根本就留不住大气,所以表面比地球上用真空泵抽出来的真空还要真空!

而且被太阳晒了将近45亿年,干燥无比,因此月球上就是一个不适合生命存在的地方!现在的中学生也知道月球肯定没有生命,所以去月球回来的人也根本用不着检验检疫,这根本就没有生命,连病毒都没有检验检疫干啥呢?

但当年NASA可不知道,毕竟当年的“宇宙生物学”没有像现在那么齐全,各种外星生命状态的理论可能都被论证了一遍,但就是没有真空下的生命!所以当年NASA本着万无一失考虑,设计了检验检疫的舱室,以策万全!

为什么宇航员会身体不适?

阿波罗11号的登月飞船“鹰”载着阿姆斯特朗和柯林斯登月成功,在电视直播中目睹了这一壮举的全美民众立刻陷入了一片欢呼的海洋,当然休斯顿控制中心也难抑激动,阿姆斯特朗和柯林斯在月面活动了两个半小时后回到了登月舱!

阿姆斯特朗拍摄的阿波罗11号登月飞船

结果没多久就有点不舒服的症状出现,不过由于活动时间不长,症状并不明显。在后续的登月任务中就比较明显了,回到登月舱后就有些不舒服,但也不太严重,有种说不出的感觉!

当然这种不舒服绝不是月球表面的微生物引起的,NASA的专家们很快就明白,这是月尘引起的,因为月球表面从未有人踏足,而且几十亿年的阳光暴晒,干燥无比又极其细微的颗粒,还带上了静电,因此月尘的吸附能力是很强的,宇航员在月球表面行走时就会吸附在身上!

而且月球表面引力只有地球六分之一,所以笨重的宇航员在月面走路却轻飘飘,很容易摔倒,结果搞得浑身都沾满了月尘,回到舱室后尽管有空调系统过滤,但早期并没有针对这种极其微小颗粒的月尘做过优化设计,所以仍然有部分进入到了宇航员们的驾驶生活舱内!

这种颗粒物没有经过风化作用,有棱有角,对呼吸道刺激比较大,就会分泌液体将其包裹,继而又会刺激咳嗽反应将这些排出体外,因此就出现开头的宇航员状况,不舒服,但又不严重,空气中有一股说不出的味道。

在2024年的最新登月计划中,NASA的最新设计的空气过滤系统必将这些颗粒物排除在外,要不然这一男一女两个宇航员咳嗽此起彼伏,该如何是好?

月尘影响的不只是人,它几乎对所有设备都有影响,首先它是带静电的,因此当月尘吸附在电子设备上时就会影响正常工作。另一个则是这种有棱有角的月尘进入转动部件比如轴或者电机,这些部件在月球车上比较常见,当初阿波罗计划中有载人的月球车,现在还能在月球照片中找到!

后期的无人登月计划中就是无人月球巡视车,比如2013年12月14日登陆月球的中国玉兔月球车,就因为月尘的影响导致玉兔的运动与控制机构出现了问题,最终在第二次月夜休眠时出现故障,无法移动!不过影响的仅仅是移动机构,玉兔只是无法动了,其他科研设备仍然能继续工作。

2016年7月31日,月兔停止工作,总共在月面生存了972天,是个不错的成绩,后期的设计就针对月面严重的月尘影响做了优化设计,2019年1月3日着陆于月球南极艾肯特盆地冯卡门撞击坑的玉兔二号,一直到现在还在月球上正常工作。

据阿波罗登月计划的一些宇航员回忆,当他们在月球表面活动并且回到舱内之后,流鼻涕嗓子不舒服类似于花粉过敏,后来科学家分析认为是月球尘埃造成的不适。

月球的环境特殊,在过去的岁月中月球先是经历了剧烈的地质活动,喷发出的一些火山灰沉降于地表,形成大片细碎的尘埃,而月球无大气层,也受到很多陨石、小行星的撞击,这又会导致产生一些尘埃,加上太阳风的作用,月球表面有一层很细而且物质种类很多的月球尘埃,月球粉末状尘土,粒径-般小于1毫米,含有玻璃球或碎片、斜长石、单斜辉石、钛铁矿、橄榄石、陨硫铁、自然铁碎片和直径小于1毫米的球形镍铁,有时还有少量鳞石英、方英石、尖晶石等,这类物质很容易随着人的呼吸进入人的呼吸道,而且很多物质是尖锐的细小颗粒,会刺激黏膜产生反应,有点类似于感冒和过敏症状,当年阿波罗登月计划中一些宇航员就反应会有此类不适。

阿波罗登月期间,一个重要的任务就是在月球采集粉尘、岩石、陨石等作为标本,一共带回来数百公斤,由于没有自动设备,宇航员需要自己带着工具去取,而当时的月球舱外服十分厚重,光宇航服及配件就有83公斤以上了,而宇航服中为了保证压力,还有特殊的纤维层,紧紧贴在人体皮肤表面,最后还有月球较低引力的影响,使宇航员在舱外很难行走时常摔倒,因此宇航服上就会沾上很多月球粉尘。

后期为了宇航员走的更远,取到更多样的月球样本,又给宇航员添置了月球车,虽然行驶速度最多只有一二十公里每小时,帮助却很大。当回到舱内的时候,为了便于活动还要换上舱内服,这时候舱外服上沾得一些月球粉尘就抖落在舱内的空气中,就可以随着宇航员的呼吸进入呼吸道,造成不适。这并不是啥大的问题,没有题主形容的“怪病”那么严重。

当时月球粉尘也给宇航员带来另外的困扰,因为此类粉尘比较坚硬尖锐,可能影响飞船的活动,所以当返回时,宇航员需要提前将舱内舱外落得一些粉尘清理一下,因为在月球待的时间短,吸入的月球粉尘也比较少,宇航员后来的健康也没有受到影响,事实上由于宇航员的体质需求比较高,很多宇航员都能活到比较大的岁数(意外除外)。

五:阿波罗登月回来怎么办

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!

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