劃時代的“阿波羅計劃”

文/ 宗合

阿波羅計劃是美國宇航局執行的迄今為止最龐大的載人登月工程。這一計劃的目的是實現載人登月飛行和月球的實地考察，為載人行星飛行和探測進行技術做準備，它是世界航天史上具有劃時代意義的一項成就。1969年在阿波羅11號飛行任務中，尼爾·阿姆斯特朗成為第一個踏上月球表面的人類。

阿波羅計劃始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功結束，歷時約11年，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構，總人數超過30萬人。因此有人認為，資金的有力支持是美國能領先一步登月的最大因素。

阿波羅計劃取得了大量科學成果，詳細地揭示了月球表面特性、物質化學成份、光學特性并探測了月球重力、磁場、月震等，同時帶回了大量月球巖石樣本。

▲ 阿波羅11號的登月艙

登月方案

在登月成為主要目標后，阿波羅計劃的決策者們開始面臨如何才能盡可能安全、經濟、簡單地將航天員送上月球的問題。曾經討論過的方案有三個：

直接起飛：此計劃提出由一個巨大的新型火箭攜帶一艘航天器，直接飛往月球；火箭在月球降落，任務完成后再次起飛，飛回地球。

地球軌道集合：此計劃需要兩艘只有土星5號一半大小的小型火箭將登月航天器的不同部分送入地球軌道，集合并對接。整個航天器降落在月球表面。由于當時在軌道中集合多艘航天器的經驗較少，且地球軌道拼裝航天器是否可行也是未知數，所以此計劃未被采納。

月球軌道集合：這個方案由約翰·C·霍博爾特的團隊提出。由一個較大的航天器，稱為指令/服務艙，攜帶載人的登月航天器，稱為登月艙。指令/服務艙攜帶從地球到月球并返回的燃料和生活必需品，以及進入地球大氣層所需要的隔熱板。進入月球軌道之后，登月艙與指令/服務艙分離，并降落在月球表面；指令/服務留在月球軌道。3名航天員中的1名留在指令/服務艙中，進行繞月飛行。登月完成之后，登月艙重新起飛，與指令/服務艙在月球軌道集合，并返回地球。

與其他幾個方案不同，月球軌道集合只需要一艘很小的航天器降落在月球表面，使返回時在月球上起飛航天器的質量大大減小。登月艙本身分為兩部分，包括降落部分和起飛部分，前者用于在登月時降落，后者在任務完成后起飛與指令/服務艙會合并返回地球。通過將登月艙的一部分留在月球上，月球起飛質量得以再次減小。

輔助計劃

為登月飛行進行準備的4項輔助計劃是：

①徘徊者號探測器計劃（1961—1965年）：共發射9個探測器，在不同的月球軌道上拍攝月球表面照片1.8萬張，以了解飛船在月面著陸的可能性。但探測器曾多次發射失敗。

②勘測者號探測器計劃（1965—1968年）：共發射7個探測器，其中5個在月球表面成功軟著陸，發回8.6萬張月面照片，對月球土壤進行分析，測出了精確的地月距離。

③月球軌道環行器計劃（1966—1967年）：共發射5個繞月飛行的探測器，其中1、2、3號在圍繞月球“赤道”的低軌道上飛行，對40多個預選著陸區拍攝高分辨率照片，獲得 1000多張小比例尺高清晰度的月面照片，據此選出約10個預計的登月點。4、5號探測器在繞月球極軌道上飛行，拍攝更大面積的月球表面照片，并監視近月空間的微流星體和電離輻射。

④雙子星座飛船計劃（1965—1966年）：先后發射10艘各載2名航天員的飛船，進行醫學、生物學研究和操縱飛船機動飛行、對接和進行艙外活動的訓練。

火箭研制

▲ 土星5號運載火箭

阿波羅飛船使用大推力的土星5號運載火箭發射。運載火箭研制分兩個階段進行：

②研制土星1號和1B號，用以獲取大型運載火箭的研制經驗并進行阿波羅飛船的飛行試驗。

②研制土星5號巨型三級運載火箭作為登月的運載工具。

試飛階段

1966—1968年進行了3次不載人飛行試驗，在近地軌道上測試飛船的指令艙、服務艙和登月艙，考驗登月艙的動力裝置。

1968—1969年，發射了“阿波羅”7、8、9號飛船，進行載人飛行試驗。主要作環繞地球、月球飛行和登月艙脫離環月軌道的降落模擬試驗、軌道機動飛行和模擬會合、模擬登月艙與指令艙的分離和對接。按登月所需時間進行了持續11天的飛行，檢驗飛船的可靠性。

1969年5月18日發射的“阿波羅”10號飛船進行了登月全過程的演練飛行，繞月飛行31圈，兩名航天員乘登月艙下降到距月面15.2公里的高度。

飛船構造

阿波羅飛船由指令艙、服務艙和登月艙3個部分組成。

指令艙

指令艙是航天員在飛行中生活和工作的座艙，也是全飛船的控制中心。指令艙為圓錐形，高3.2米，重約6噸。指令艙分前艙、航天員艙和后艙3部分。前艙內放置著陸部件、回收設備和姿態控制發動機等。航天員艙為密封艙，存有供航天員生活14天的必需品和救生設備。后艙內裝有10臺姿態控制發動機，各種儀器和貯箱，還有姿態控制、制導導航系統以及船載計算機和無線電分系統等。

服務艙

前端與指令艙對接，后端有推進系統主發動機噴管。艙體為圓筒形，高6.7米，直徑4米，重約25噸。主發動機用于軌道轉移和變軌機動。姿態控制系統由16臺火箭發動機組成，它們還用于飛船與第三級火箭分離、登月艙與指令艙對接和指令艙與服務艙分離等。

登月艙

由下降級和上升級組成，地面起飛時重14.7噸，寬 4.3米，最大高度約7米。

下降級：由著陸發動機、4條著陸腿和 4個儀器艙組成。

上升級：為登月艙主體。航天員完成月面活動后駕駛上升級返回環月軌道與指令艙會合。上升級由航天員座艙、返回發動機、推進劑貯箱、儀器艙和控制系統組成。航天員座艙可容納2名航天員（但無座椅），有導航、控制、通信、生命保障和電源等設備。

任務記載

“阿波羅”11號飛船于1969年7月20日首次實現人類登上月球的夢想。在這之后，從1969年11月至1972年12月，美國又相繼發射了阿波羅12、13、14、15、16、17號飛船，其中除阿波羅13號因服務艙液氧箱爆炸中止登月任務（三名航天員駕駛飛船安全返回地面）外，均登月成功。

阿波羅計劃首次載人飛行——阿波羅7號

阿波羅7號的飛行員沃爾特·坎寧安正在寫飛行日志

阿波羅7號是阿波羅計劃中首次發射的載人任務，發射于1968年10月11日。整個任務全長11天，也是美國首次成功的三人航天任務。

由于本次任務不需要登月艙，因此使用土星IB作為運載火箭。

阿波羅1號悲劇性的大火對美國航天事業是一個沉重的打擊。大火之后，指令艙很多地方都進行了修改以確保安全，消滅了飛行中的很多安全隱患。阿波羅7號的成功重新使美國宇航局對載人航天事業以及在1970年之前登月恢復了信心。

阿波羅7號完成了首次美國太空電視直播，也是整個計劃的載人任務中唯一在肯尼迪航天中心的34號發射臺發射的；后續的任務都在附近的39號發射臺發射。

完成此次任務后，瓦爾特·施艾拉成為了第一位（也是唯一一位）在水星、雙子星以及阿波羅三項航天計劃中均執行過任務的航天員。

首次登月——阿波羅11號

▲ 阿波羅11號飛行小組成員，左起：尼爾·阿姆斯特朗, 邁克爾·柯林斯，巴茲·奧爾德林

阿波羅11號是阿波羅計劃中的第五次載人任務，發射于1969年7月16日。7月20日，尼爾·阿姆斯特朗與巴茲·奧爾德林成為了首次踏上月球的人類。阿波羅11號降落在月表靜海附近，被阿姆斯特朗稱為“靜海基地”（阿姆斯特朗在降落后向指揮中心報告“休斯頓，這里是靜海基地。‘鷹’著陸成功。”）。

阿波羅11號登月的準確時間是1969年7月20日下午4時17分43秒（休斯頓時間）。1969年7月21日凌晨2點56分，阿姆斯特朗的左腳踏上了月球，并說：這是一個人的一小步，卻是人類的一大步。 阿姆斯特朗和奧爾德林在月球表面活動了兩個半小時，使用鉆探取得了月芯標本，拍攝了一些照片，也采集了22千克的月表巖石標本。

從60年代初期開始，“太空競賽”的勝利“標準”被定義為率先登月。所以，從某種意義上講，阿波羅11號的成功標志著美國在太空競賽中的勝利。同樣，阿姆斯特朗和奧爾德林在1969年7月登月，也完成了肯尼迪總統1961年5月25日宣布美國會在1970年之前將航天員送上月球并成功返回的承諾。

最后一次登月——阿波羅17號

▲ 1972年12月19日，阿波羅17號在完成12天的飛行任務后返回地球

阿波羅17號是阿波羅計劃中的第十一次載人任務，是人類第六次也是迄今為止最后一次成功登月的太空任務。阿波羅17號是阿波羅計劃中唯一一次夜間發射的任務，也為阿波羅計劃畫上了句號。

阿波羅計劃中的唯一一位科學家，地質學博士哈里森·施密特在阿波羅17號中擔任登月艙駕駛員。他與塞爾南在三次月球行走時收集了111千克的巖石標本。

阿波羅17號創造了阿波羅計劃中的很多記錄，包括最長的登月飛行；最長的月表行走時間；收集了最多的月球標本，也在月球軌道中航行了最長的時間。

在即將結束最后一次登月任務之前，指令長尤金·塞爾南在登月艙前說道：在我們離開月球的陶拉斯-利特羅山谷時，我們來過這里，我們現在要離開這里；如果情況允許的話，我們還會帶著全人類的和平與希望回到這里的。在我邁出離開月球的腳步時，我想說美國今日對太空的挑戰將鑄造人類明天的命運。愿阿波羅17號一路平安。

事故記載

阿波羅計劃雖然取得了巨大的成功，但計劃中也有過幾次嚴重的危機。其中最著名的就是阿波羅1號的大火和阿波羅13號成功的失敗。

阿波羅1號

1967年1月27日下午1時，阿波羅1號的3名航天員進入指令艙進行例行的地面試驗。進入飛船后，格里索姆把他的航天服與艙內供氧系統相連時，向控制人員報告說，他聞到一股“酸味”。于是航天員們停下手頭的工作，抽取了空氣樣品。試驗繼續進行。緊接著，氧氣流動異常主警報器發出了警告。飛船環境控制系統技術人員當時認為是艙內乘員的運動引發了警報器。

試驗繼續進行。突然，艙內的查菲像是不經意地說：“火，我聞到了火的氣味！”兩秒種后，懷特更加肯定地說：“艙里著火了！”由于阿波羅1號采用了新的機械式艙門，在艙內不可能很快打開，三名航天員失去了逃生的機會。

事后調查表明，大火起于座艙左側一束導線或其附近出現的一個小火花。因為當時飛船已做完了加壓試驗，艙內充滿了純氧，火花的出現無疑是一場災難。

這次事故給阿波羅登月計劃帶來了嚴重打擊。此后，美國宇航局對阿波羅飛船進行了重新設計，對防火、生命保障系統都進行了不同程度的改進。

阿波羅13號

阿波羅13號是阿波羅計劃中的第七次載人任務，發射于1970年4月11日。是計劃中第3次登月任務，但是由于飛船在抵達月球前發生了氧氣罐爆炸，電力和氧氣均大量損失，所以登月計劃被迫放棄，三名航天員與地面控制人員密切配合，最終成功返回地球，成為了登月史上最著名的一次成功的失敗。三位航天員以及地面控制人員的英勇事跡后來被拍成電影《阿波羅13號》。

阿波羅13號在發生爆炸的時候曾經對休斯頓指揮中心回報了一句非常有名的話：“休斯頓，我們出問題了（Houston, we have a problem）。”這句話后來不斷地被各種星際任務相關的電視節目與電影使用，變成了整個任務里面最有名的一句話。★

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