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瓦尔特·坎宁安是美国宇航局前任宇航员,他在1968年10月完成“阿波罗7号”任务,是人类登月史上的功臣之一。1968年10月11日,经过几次绕地球轨道飞行之后,“阿波罗7号”终于进行了第一次载人飞行。阿波罗7号的任务是测试指令舱上的对接系统,这对“阿波罗11号”任务的成功具有重要意义。

今年7月20日是“阿波罗”首次载人登月50周年纪念日。当年“阿波罗”载人登月是怎样实现的?也许有很多读者会好奇,下面我们就从技术上给大家做个介绍。

  ——宇宙飞船

北美格鲁曼公司制造的阿波罗11号于1969年7月16日在佛罗里达州,肯尼迪航天中心发射;阿波罗11号由指令舱、登月舱、服务舱三部份组成。

1932年3月16日,坎宁安出生在美国爱荷华州克雷斯顿,19岁那年,他加入了美国海军,并于第二年开始飞行训练。在朝鲜战争时期,他担任一名夜间战斗机飞行员,执行了54次飞行任务。

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  我国古代很早就有嫦娥奔月、吴刚伐桂的神话传说;也有“不知天上宫阙,今夕是何年”的诗句,表达了人们对这个可望而不可及的星球的各种愿望与复杂心情。而现在,月球在人们心中已并非是什么神秘的世界了,它荒芜、寂静、不平坦、又热又冷。科学家们甚至对月球的土壤组成都了解得清清楚楚。而这一切,大都归功于亲临月球的宇宙飞船。当然宇宙飞船所要询访的目的地并非只有月球一个,火星、金星、水星等,都已被列在计划单上了呢。像“嫦蛾奔月”一样地来到月球,无非是拉开载人宇宙飞行的序幕罢了。

结构特点研制历程结构特点

图中是正在执行“阿波罗7号”任务的宇航员坎宁安

美国宇航员奥尔德林和阿姆斯特朗登上月球。新华社供图

  从阿波罗11号登月说起

宇航员的居住区设在锥形的指令舱中。登月舱包括一个八角形的降落模块,上面装配一个火箭发动机和4条“蜘蛛腿”。这些被用作上升级的发射台,上升级包括宇航员生活区、登月舱控制部分和上升发动机。

1956年,坎宁安加入了美国海军陆战队预备役,上世纪60年代初,他在美国研究和咨询服务机构兰德公司担任科学家约3年时间。在此期间,他在加州大学洛杉矶分校获得了两个物理学相关的学士学位。1963年,坎宁安加入美国宇航局,成为第三批宇航员成员之一。最初他被安排执行“阿波罗2号”任务,但是1967年1月27日“阿波罗1号”机组人员死于发射架大火之后,“阿波罗2号”任务随后被取消。1999年,坎宁安在接受美国宇航局记者采访时称,鉴于“阿波罗1号”发射失败的惨痛教训,美国宇航局决定后续的太空任务采用更先进的飞船。

载人登月方案的确定

  什么是宇宙飞船呢?宇宙飞船的本质无非是一颗可以返回的卫星罢了。不同的是,这颗人造卫星常常搭载了乘客兼驾驶员——宇航员。由于人的存在,宇宙飞船的系统复杂得多,至少从人着眼增加了应急救生、生命保障、返回等系统。下面,我们以“阿波罗11号”飞船为例,来看飞船是如何登访月球的。

研制历程

“阿波罗7号”任务

在“阿波罗”载人登月工程的实施过程中,曾在登月方案的确定上花了很长时间,直到1961年5月25日美国正式宣布将实施“阿波罗”登月计划时,美国航空航天局仍没有在登月方案上形成统一的意见。此后又经过了半年多的研究和论证,才于1962年最终选定月球轨道对接法。

  1969年7月16日,美国东部时间9点32分,卡纳维拉尔角月球港,随着震耳欲聋的轰鸣声,土星V运载火箭喷出巨大的火焰,携着“阿波罗11号”飞船徐徐上升。26秒后,第一级火箭完成使命,自动脱离。2分42秒后,第二级火箭点火。此时飞船的速度是每秒2.7公里。3分17秒后,救生火箭被甩掉。9分11秒时,第二级火箭分离,飞船的速度上升到每秒6.8公里。

美国政府在进行了两次地球轨道载人飞行和两次月球轨道载人飞行后,“阿波罗11号”任务开始实施。

“阿波罗1号”事故之后,美国宇航局相继完成了6次无人太空任务,直到“阿波罗7号”才继续执行载人飞行任务,原“阿波罗2号”全体机组人员——坎宁安、多恩·埃斯利和指挥官沃利·斯奇拉,被重新安排为“阿波罗7号”机组人员。

所谓月球轨道对接法就是将1艘载有3名航天员的飞船发射到月球轨道上。然后2名航天员乘登月舱在月面上降落,并出舱进行探险。另1名航天员仍留在指令舱-服务舱组合体中绕月球轨道飞行。返回时,在月面登月舱内的2名航天员启动登月舱上升级的发动机,飞上月球轨道与指令舱-服务舱组合体交会对接。2名航天员进入指令舱后,抛弃登月舱的上升级,脱离月球轨道返回地球。在再入大气层前,抛弃服务舱,仅指令舱在太平洋上溅落。这种方法的好处是只需在月面上降落小型登月舱,但在月球轨道对接的成功与否直接决定了航天员的生命安全。

  在常人看来,飞船上升兴许是像电梯上升一样舒服过瘾。然而,飞船中的三名宇航员,却正在经历着严峻的“超重”考验。超重是什么?超重是超过了原来的重量。飞船高速飞行时,由于以前的静止惯性,他们会感到有股强大的压力压在自己身上。这种感觉就像我们在公共汽车上,汽车突然加速,而人感到有股压力把人向后推一样。不同的是,字航员感到的压力太大,简直要把人压碎了。他们呼吸急促,脉搏猛增,全身的血液像快要凝固似的,一个个在椅子上动弹不得。

图中是“阿波罗7号”机组人员,从左至右分别是:多恩?埃斯利、沃利?斯奇拉和瓦尔特?坎宁安

可能有些读者会问:为什么不把整个飞船直接送入月球表面?其实这种方法科学家早已考虑过,认为比较简单和安全,但对运载火箭的要求太高,而且大型飞船在月面上着陆有可能陷入尘土中。

  9分5秒后,第三级火箭暂时点火了两分半钟,使宇宙飞船的速度增加到7.67公里/秒,从而进入环绕地球的轨道。几圈之后,飞船脱离地球轨道,向月球背面飞去。发动机熄火、此时宇航员进入“失重”状态。失重就是感觉不到重量,不仅人,宇宙飞船上的牙刷、小刀等,稍稍动一下,就可以飞起来。飞船上不管是坐,是站,还是倒悬着都是一样的。看来,人脱离了地球引力,真是有说不出来的解脱感受。宇航员考林斯还在飞船上的电视摄象机前表演了倒立和飘浮,真叫人惬意。

“阿波罗7号”指挥舱具有几项关键性安全处理设计,其中包括:增强连接、采用更多的阻燃材料和向太空舱泵送氧-氮混合气体。据悉,此前“阿波罗1号”泵送纯氧气体,导致事故发生时加速爆炸燃烧。坎宁安在美国宇航局采访中称,当时“阿波罗7号”机组人员都专注于准备工作,尽管“阿波罗1号”事故阴影仍笼罩着整个计划。

其实,刚开始美国“阿波罗”工程的总负责人冯•布劳恩及马歇尔航天中心是偏爱另外一种方法——地球轨道对接法,即先发射几枚“土星”火箭,把大型载人登月飞船的几个部分分别送入地球轨道,然后对接起来;对接后的飞船利用自身的发动机加速飞向月球;当靠近月球后飞船掉转方向,启动发动机减速,最后在月面上着陆;当工作完毕后,抛掉这一级发动机,载人飞船部分利用上升发动机离开月球返回地球。他们认为这种方法有两大优点,一是不需要研制超大型运载火箭;二是在地球轨道上对接比较安全,万一对接失败,载人飞船亦可以安全返回地面。但它存在一大问题,即大型飞船在月面着陆的困难。

  “失重”看似好玩,可以随心所欲地自由飘动,但宇航员们却感到头晕、恶心,十分难受。令宇宙员最头疼的,是在“失重”状态下吃东西。宇航员的食物是精制的。据说在此以前的宇航员吃的是“牙膏食物”,即他们吃东西时,要像挤牙膏那样慢慢来。“阿波罗11号”的主食是冻干食品,大约每天可供每名宇航员2100卡的热量。此外还有四套不同的菜肴,一百多份各种不同的快餐和点心。上月球后吃的食物也准备好了,像奶油鸡汤、冰冻炒鸡蛋、辣椒牛肉、甜饼干、咖啡等。这些美味佳肴要么放在口头咀嚼,要么用注入备用的吸管吸食也可。最有意思的是,字航员还带有纸手巾、牙刷、剃须刀等。据说后来的美国女宇航员还带有唇膏、胭脂呢。

依据坎宁安的美国宇航局档案内容,1968年10月11-22日,“阿波罗7号”飞船抵达地球轨道,这项任务是成功的,机组人员从太空向地球表面发送首个太空视频,他们测试了服务模块推进发动机,并使用土星IB火箭的废弃S-IVB火箭级练习月球入坞操作。阿波罗7号任务进行的非常顺利,随后美国宇航局允许两个月后“阿波罗8号”飞船进入月球轨道。

经过众多科学家对三种方案进行反复比较、分析,最终的结论是:月球轨道对接法可在1967年10月实现,成本约77亿美元;地球轨道对接法可在1968年7月完成,成本约92亿美元;直接登月法所需资金需要106亿美元,且在1968年10月以前难以实现。所以,事先不被看好的月球轨道对接法最终被认定是载人登月的最佳途径。

  说到这儿,大家兴许会问,宇航员的便溺怎么解决?问得很有水平。其实,“阿波罗11号”飞船还没有厕所,只有一个舱内罐,这个罐有管道与舱外相通。在真空中,这些便溺立即凝聚成粉状冰屑向四周散开。据说,粪便污水散开的一点反作用力还影响过宇宙飞船的飞行方向,经过调整才没有酿成恶果。

但“阿波罗7号”机组人员也遇到了一些困难:指挥官斯奇拉在太空中患了感冒,但并不清楚其他宇航员是否被传染。此外,“阿波罗7号”机组人员与地面工作人员关系很紧张,甚至有一次斯奇拉取消了原定的连线直播计划。

采用月球轨道对接方案,在技术、时间和资金方面的优点大致如下:

  7月19日清晨,“阿波罗11号”飞船进入绕月轨道。宇宙飞船的服务舱发动机开动,飞船开始绕月飞行。上午8点30分,三位宇航员用了近五个小时检查每一个仪器和系统,而休斯敦宇航中心则把世界各地搜集来的数据发给飞船。

坎宁安在接受美国宇航局采访时称,斯奇拉的确与地面工作人员发生一些不愉快的争执,坦率地讲,我从未觉得地面工作人员有任何问题,他们认真对接了机载磁带和空对地连线系统等。

只用一个较小的登月舱就能登月,从而可避免整个飞船降落月面的困难。登月舱重约14.7吨,月面可以经受得住,而且对于飞船减速也极为有利;

  第二天早上9点22分,飞船指令长阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱,登月舱驾驶员考林斯将指挥舱和登月舱的通道封闭,他不参加登月活动。“阿波罗11号”有指令舱、服务舱和登月舱。登月舱被称为“鹰”。

但是坎宁安表示,他的同事多恩和斯奇拉对地面工作人员的意见不一是众所周知的,尤其是斯奇拉。

登月舱只需携带小型发动机,所以可以减少燃料携带量。这对于离开月面也有利,而且整个飞船的重量能大大减轻,从70多吨减至约50吨,使“土星5号”火箭可以胜任;

  13点47分,“鹰”离开指挥舱,向月球接近。“鹰”以每秒8米的速度下降,当到达离地只有150米的高度时,阿姆斯特朗通过观察窗发现着陆点不对劲:下面是一个直径达180米的火山口。关键时刻,指令长加足登月舱马力,使“鹰”跃过危险地带。终于,下午16点11分40秒,“阿波罗11号”飞船登月舱到达月面。

“阿波罗7号”任务之后

在返回时,由于登月舱可以抛掉,又可进一步减小返回舱的重量,因此能简化服务舱的设计。另外,只有指令舱再入回收,对于回收也有利;其经济性较好,这一点胜于直接登月法和地球轨道对接法。

  接着,身着宇宙服的阿姆斯特朗从登月舱舷梯上走下来。细心的读者可能会问:怎么又冒出了个“宇宙眼”,“宇宙服”是个什么东西?原来,月球上温差大,热可达120℃,冷可到—140℃;另外还有强烈的宇宙射线,以及天外来的小陨石和宇宙尘。它们以每小时两万多公里的速度落在地上,给宇航员以极大的挑战。而且月球又无空气,谈话也听不见,真让人担心。可是“阿波罗11号”飞船宇航员穿的衣服却可保证人员万无一失,宇宙服可分两种,它们柔软、绝热、不导电、质量轻且耐磨。像阿姆斯特朗、奥尔德林穿的叫舱外服,考林斯穿的叫舱内服。舱内服分三层,外层是保护层,中间是富有弹性的硅系列橡胶布,并密封注了氧气,里层能控制温度。舱外服比舱内服外面多了一个重8.6公斤的外保护层,可以防止宇宙微陨石的意外“伤害”;其贴肉部分还有一层水冷却衣,衣服上面的尼龙布布满了注水的小细管,能带走体内的热量。这样一来,阿姆斯特朗都快成一个笨重的企鹅了。

对于“阿波罗7号”任务控制主任克里斯·克拉夫特而言,这次太空任务最令他感到挫败的是,当机组宇航员返回地球时,他们集体拒绝戴宇航头盔。他在回忆录《飞行:我在任务控制期的生活》中描述称,宇航员们表示,他们认为淤血可导致耳鼓膜爆裂,所以不佩戴宇航头盔,但如果太空舱突然减压,他们就有可能受伤或者面临着危险。

载人“试飞”历经挫折

  不过,大家也许也能猜到:全套宇宙服还包括头盔、手套、月面靴等。

最终,1968年10月22日,“阿波罗7号”宇航员安全返回地面,克拉夫特称,他并不希望“阿波罗7号”任何一位宇航员再次进行太空飞行。事实上,他们再也没有执行过太空任务。

在登月方案确定后,研制新型载人飞船就成为登月工程的“重头戏”了。

  阿姆斯特朗到达月面上宣布:“对一个人来说,我只不过迈出了一小步;可对人类来说,这却是一个大飞跃。”这一句话使全世界一片振奋。奥尔德林也到达了月面上。两人行走自如,如羚羊似地自由跳跃。随后两人在月面上站稳,用长柄取样器搜集了一些土壤样品,装在塑料袋内,准备带回地球。接下来两人把月球仪和激光反射器留在月球上,这两个仪器是分别测试月球震动和月地距离的。

坎宁安在接受美国宇航局采访时称,他曾亲自问过克拉夫特是否会阻止“阿波罗7号”机组人员再次飞行,但是克拉夫特矢口否认曾发表过这样的观点。

“阿波罗”总高29米,重约50吨,由指令舱、服务舱和登月舱3部分组成,发射上升段时还有救生塔。

  在月球上呆了21个小时之后,两位宇航员返回了登月舱。登月舱上半部的发动机点火起动,进入绕月轨道,再与考林斯驾驶的指令舱会合。不久,燃料耗尽的登月舱被抛掉,指令舱带着三名字航员向地球飞去。穿过大气层,经过减速,凭着降落伞的帮助,指令舱溅落到海上,一艘待命已久的航空母舰立即将其打捞上岸。

无论如何,坎宁安对于自己再未执行太空任务感到失望。他原期待自己成为太空实验室空间站任务的首位指挥官,但这仅是梦想。相反,他成为美国宇航局太空实验室分部负责人,主要工作是硬件操作输入、发射火箭和进行56项重要实验。

指令舱为圆锥形,高3.5米,底部直径3.9米,重约6吨。它又细分为前舱、航天员舱和后舱。前舱放置着陆部件、回收设备和姿态控制发动机等;航天员舱为密封舱,存有供航天员生活14天的必需品和救生设备;后舱装有10台姿态控制发动机、各种仪器和贮箱等。指令舱的中央并排放着指令长、驾驶员和飞行工程师等3名航天员的座椅。飞船发射和返回地面时,3名航天员躺在椅子上,其余时间航天员可离座活动。

  这次造访月球带来了不少收获。通过对月面土壤样品的分析,科学家们得出了月球的年龄,平息了过去不必要的一些学术争论。

1971年,坎宁安离开了美国宇航局,在接下来的几十年时间里,他参与了几项不同的商业项目,包括商业地产、海洋工程、项目管理和风险投资。

服务舱是一个高6.4米、直径4米的圆柱体,重约25吨,里面装有变轨推进剂和主发动机、3副氢氧燃料电池等,其中变轨主发动机推力达95.6千牛,能把飞船从月球轨道送回地面。

  宇宙飞船的发展

2018年,他已是一位86岁高龄的老人,他参加了美国达拉斯市飞行前沿博物馆举办的“阿波罗7号”50周年庆典。他说:“我们认为,不论对与错,我们‘阿波罗7号’宇航员可以克服所有困难和障碍,首次实现太空载人飞行,为了这个目标,我们值得冒险。”

登月舱质量为14.7吨,直径4.3米,高约7米,由下降级和上升级组成。下降级由下降发动机、4条着陆腿和4个仪器舱组成,用于从月球轨道降落到月面,能把2名航天员送到月球上。上升级为登月舱主体,由航天员座舱、返回发动机等组成,完成任务后航天员乘上升级返回环月轨道与指令舱会合。

  宇宙飞船迄今已经发展了好几代了,但目前投入使用的宇宙飞船却屈指可数。但被列入未来发展计划的飞船还是有的,虽然这之中已有部分计划已经失败,对有些国家来说,在自己国家航天飞机尚未问世时,宇宙飞船仍然是其发展的重要目标,现在我们从头至尾来看看字宙飞船的发展。

“阿波罗8号”圣诞节月球之旅

飞船研制出来后,相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、1次环地飞行、3次载人环月飞行,最后才正式进行了登月飞行。

  前苏联

“阿波罗8号”是阿波罗计划中第二次载人任务,也是第一次载人登月任务。1968年12月21日,宇航员弗兰克·博尔曼、吉姆·洛弗尔和比尔·安德斯,开始为期6天的“阿波罗8号”任务。此次太空飞行包括绕月球轨道飞行一天,在这一天的时间里,宇航员拍摄到着名的“地球升起”照片,之后这张照片成为地球标志性图像之一。

登月飞船方案说起来简单,但在实际研制和使用中十分复杂。例如,3名航天员在“阿波罗1号”飞船内做发射前的飞行实验时,因实验中电路短路引起失火而被烧死;还有,“阿波罗13号”在飞往月球的途中因服务舱出现严重故障,里面的3名航天员差点儿命丧太空。经历过这些挫折,最终还是有6艘飞船载12人登上了月球表面。

  东方号是前苏联第一代载人飞船,轨道载人飞行。东方号是在60年代以前载有动物的飞船基础上发展起来的。

“阿波罗8号”任务源自美国宇航局管理层最后一刻做出的决定,最初,美国宇航局计划测试阿波罗飞船的登月舱和指令舱组件,然而再前往月球。当时,正值美国与前苏联展开“太空竞赛”,双方都在努力展示太空探索方面的先进技术。美国宇航局在考虑宇航员安全的同时,希望采取必要措施尽快将美国宇航员送上月球。但是在“阿波罗7号”任务之后,“阿波罗8号”才将宇航员运送至月球轨道,之前的太空任务都位于地球轨道,因此这是一个艰难的决定。

“阿波罗”飞船的飞行控制以自控为主,手控为辅。在一些紧急情况下,航天员的手控操纵仍起到了决定性作用,如“阿波罗11号”和“阿波罗13号”就是通过手控安全着陆返回的。

  1961年9月12日,俄罗斯宇航员加加林乘坐的东方1号飞船发射成功,从而使它成为第一个进入太空的宇航员;四个月后,乌克兰族宇航员季托夫乘坐东方2号飞船飞行了48个小时;1962年8月11日~12日,东方3号、4号载人飞船进行了编队飞行。1963年6月14日、16日,东方5号、一号载人飞船进行了编队飞行;其中6号飞船宇航员为女性。前苏联第一代飞船只有定向、导航、着陆、遥测等系统,没有姿态控制系统。

美国宇航局一份历史档案记载称,美国宇航局官员意识到探月任务存在着风险,因为当他们做出初步决定时,“阿波罗7号”飞船还未完全具备太空飞行条件。由于“阿波罗8号”需要更加强大的土星5号火箭发射,使得这一决定变得更加复杂。经过几个月的讨论,美国宇航局决定提前推进“阿波罗8号”任务,大约比之前预定发射时间早1个月。

载人更多的飞船正在研制

  上升号是前苏联第二个型号的载人飞船。由于美国决定在1965年初发射载有两名宇航员的双子星座飞船,该飞船具有交合、对接、机动飞行、舱外活动等能力。这使一心想争做第一的苏联人大为恼火,于是不惜血本将东方号进行了改进,让本来只能乘坐二人的飞船硬塞进了三人,这就使上升号飞船带有极大的冒险色彩。

“阿波罗8号”指挥官博尔曼和飞行员洛弗尔同时也是“双子座7号”任务宇航员,在“双子座7号”任务中,他们在一艘小型太空飞船中度过了14天,主要是任务是测试太空环境承受能力。同时,博尔曼在1967年“阿波罗1号”事故调查委员会工作,负责调查该事故的具体情况。

目前,美国计划在2024-2028年载人重返月球,并命名该计划为“阿尔忒弥斯”,她是希腊神话中的狩猎女神和月女神,是太阳神阿波罗的孪生姐姐。为此,美国打造了新一代多用途载人飞船“猎户座”。“猎户座”和“阿波罗”飞船有一些重要相似之处,当然也有许多不同的地方。例如:

  上升1号飞船没有交合、对接、机动飞行的能力,甚至连宇宙服都取消了。上升2号飞船有舱外活动能力,但安全性能仍然打上了折扣。上升2号飞船返回地面时出了故障,两名宇航员只得改用手工操纵,飞船落在远离回收区800公里以外的森林,宇航员几乎毙命。

“阿波罗8号”任务第三位宇航员是安第斯,他曾是美国空军飞行员,此前并未进行太空飞行,曾担任“双子座11号”任务后备宇航员。

外形酷似。“猎户座”的乘员舱和“阿波罗”飞船的指令舱外形十分相像,只是它比后者“更大”、“更壮”,被称为吃了类固醇的“阿波罗”。

  联盟号是前苏联的第三个载人飞船型号,它分原型和改进型。联盟 11号以前的为原型,改进型约有二十多艘。它们均是为建立空间站作准备的。

首次采用土星5号火箭发射

载人更多。“猎户座”的乘员舱比“阿波罗”的指令舱大2倍,底径从3.9米增加到5米;体重也大大增加了,达25吨。所以“猎户座”的乘员舱可搭载4-6名航天员,还能运送较多物资到月球,为将来的连续登月做准备。而“阿波罗”只能载3人。

  联盟号飞船由轨道舱、返回舱、服务舱三部分组成,总质量为六吨左右,全长七米多,呈圆筒型,直径约2.3米。轨道舱内部容积有五立方米,它是宇航员工作和休息的地方。服务舱分仪器舱和发动机舱,这两个舱在返回途中都会被抛掉。返回舱也叫座舱,两壁有舱窗,带有缓冲火箭和降落伞。

“阿波罗8号”发射前一晚,美国航空界先驱查尔斯·林德伯格拜访了“阿波罗8号”宇航员,林德伯格有个绰号是“幸运林迪”,他是单人乘机飞越大西洋的第一人,并且是41年前完成的。在与宇航员们的交谈中,他问博尔曼需要多少燃料才能将火箭发射到太空,博尔曼和宇航员同伴认为火箭每秒会消耗20吨燃料时,林德伯格笑着说:“明天在你飞行的第一秒,火箭燃料是美国飞往巴黎航班所需燃料的10倍。”

电源充足。“猎户座”的服务舱由欧洲航天局研制,在太空飞行时使用太阳能作为动力,而“阿波罗”飞船使用的是电池,因而提供电力的时间十分有限,无法用于建立月球基地。

  联盟号飞船的发展史充满了艰辛与灾难,数名宇航员死于非命。1967年4月,联盟1号载人飞船由于姿控发动机漏了燃料,飞船无法平衡;宇航员想尽了办法进行返降,但由于降落伞没有打开而使优秀宇航员格马洛夫摔死。1971年6月29日,联盟11号在返回时,由于返回舱与轨道舱连接处的密封出了问题,舱内空气泄漏,三名未穿宇宙服的字航员因爆炸性减压而死亡。

一切按照计划顺利进行,“阿波罗8号”穿越大西洋仅用了几分钟时间,这是宇航员第一次由土星5号火箭运载升空。当他们进入地球轨道之后,进行了最后的检查,获接受了美国宇航局穿越月球轨道的指令,这意味着他们可以发动引擎,将目的地指向月球。

重复使用。“猎户座”的外部防护层可以替换,使该飞船能重复使用,所以能显着降低成本。而“阿波罗”是一次性使用飞船。

  联盟号飞船做过国际合作的飞行,曾有七个国家七名宇航员通过飞船进入过空间站。联盟T号飞船从1978年开始进行不载人飞行试验,它使用了新宇宙服、新的燃料推进剂。从1979年12月到1985年9月,联盟T号飞船共发射了16艘。联盟 TM号飞船是 T号的改进型,首发是在 1986年 5月,它具有交合、对接、降落伞等系统。

但是当火箭发射升空18个小时之后,“阿波罗8号”遇到了一个大问题:指挥官博尔曼病了,而且伴有呕吐和腹泻。当他睡了一会儿之后感觉好多了,但作为预防措施,其他两位宇航员通过私人频道向地面指挥中心说明了博尔曼所处的困境。随后美国宇航局对博尔曼进行了一次私人医疗咨询,当得知博尔曼健康状况改善时,美国宇航局才谨慎地批准继续执行任务。

多种用途。“猎户座”是多用途的,可用于载人登月,也能用于近地轨道空间站的天地往返运输,还可作为行星际式飞船用于载人登火星和载人登小行星。

  美国

阿波罗飞船进入月球轨道并不容易,飞船引擎点燃增加了该过程的难度,将飞船引入正确的轨道位置,正好发现在飞船与地面控制中心失去联系,位于月球远地一侧。但是“阿波罗8号”宇航员仍保持着高度专注,并按时进入了月球轨道。

着陆地点。“猎户座”使用的月球着陆器可使航天员在月球上任何区域着陆。而“阿波罗”使用的登月舱只能降落在月球赤道附近区域。

  水星是美国第一代飞船型号。从1958年开始,美国历经了四年八个月,进行了14次飞行试验,这之中有六次不载人飞行,两次动物飞行,六次载人飞行。水星飞船一般只有一吨半左右,高约三米,外形呈圆锥形。飞船具有定向、保障生命安全、控制飞行姿态的系统,部分的还有临险逃脱的能力。它的最后一次发射是在1963年5月15日,飞船在太平洋中途岛附近的海上溅落。

在圣诞节那天,宇航员们通过公共广播与其他人分享他们太空经历。博尔曼称月球是一个“巨大、孤独且令人生畏的星球”。他们还一起诵读了《圣经》第一卷《创世纪》。

返回方式。“猎户座”的乘员舱可采用空气缓冲气囊或者减速火箭等降落方式,直接降落到地球陆地上。当然,如果遇到特殊情况,也可以像“阿波罗”一样落到海里。而“阿波罗”只能落到海里。

  双子星座是美国第二代载人飞船。可以容纳两名宇航员,重约三吨,双子星座载人飞船外形像一个圆锥,它由服务段和再入段两部分构成。服务段设在飞船后部,由制动火箭系统和仪器设备舱组成;再入段有三个舱室,这之中有座舱。座舱也呈锥形,底部直径为2.3米,顶部直径为一米,可以乘坐两人,舱内有食品、水、仪表、制导和通信设备。座舱侧面还有三层玻璃的观察窗口。

接下来就是从月球轨道返回地球,地面控制中心工作人员焦急地等待“阿波罗8号”在月球远地一侧重新启动引擎。当“阿波罗8号”引擎启动进入返程之旅时,洛弗尔告诉地面控制中心:“请告诉大家,圣诞老人来了!”最终他们于12月27日成功着陆。

来源:猜你会好奇

  双子星座飞船采用弹射座椅救生系统,这和一般战斗机上的弹射座椅救生系统大同小异。据说,双子星座飞船曾经拍摄过我国的长江口、湖南等地的一些照片。

“阿波罗8号”重大意义

作者:庞之浩(作者为全国空间探测技术首席科学传播专家)

  “阿波罗”是希腊神话的一个太阳神的名字。美国用它来为飞船和火箭命名,意义深远。美国的登月计划也称阿波罗计划,首次登月的“阿波罗11号”也只是登月飞船中的一艘。

目前“阿波罗8号”在芝加哥科学工业博物馆展出,它表明该飞船能够安全地将宇航员运送至月球轨道,并安全返回地球,下一个主要任务如何着陆月球表面。

编辑:王鸿良

  从1961年5月25日开始,到1972年12月底,美国为实施阿波罗计划总共进行了17次飞行试验。阿波罗计划也并非一帆风顺。1967年1月27日,

“阿波罗8号”任务结束之后,“阿波罗10号”将月球登陆器带到距离月球表面15200米高空处,并模拟登陆月球表面。之后1969年“阿波罗11号”安全着陆,实现首批宇航员登陆月球。

监制:黄玉迎 侯莎莎

  “阿波罗4号”宇宙飞船的三名宇航员,在当地时间13点进入飞船座舱时,由于电短路产生火花,使座舱起火,三名身着不能防火宇宙服的宇航员被烧死。

“阿波罗9号”:首次证实登月舱太空操作可行性

流程编辑:孙昱杰

  阿波罗1~10号飞船进行登月试验活动。11号到17号均采取实践登月行动,有六艘飞船到达了月球,它们是:

“阿波罗9号”是首次测试阿波罗登月舱的地球轨道载人飞行任务,阿波罗登月舱设计用于将宇航员送达月球表面,美国宇航局希望载人登月之前,确保飞船能够在地球轨道很好地运行。

  阿波罗11号,1967年7月16日~24日,在月球静海降落;

“阿波罗9号”机组人员包括:指挥官杰姆·麦克迪维特、戴夫·斯科特和拉塞尔·史威卡特。1969年3月3日该飞船发射升空之后,宇航员在低地球轨道度过了10天时间,测试了登月舱发动机、导航系统和入坞操作,以及生命维持背包系统。尽管整个操作都顺利进行,但是其中一位宇航员在飞行中患病,最终他们被迫修改了一次太空行走计划。

  阿波罗12号,1969年11月14日~24日,在月球风暴海降落;

三位宇航员

  阿波罗14号,1971年1月31日~2月9日,在月球薄拉莫勒地区降落;

宇航员麦克迪维特在美国空军开始了飞行生涯,曾担任过战斗机飞行员和飞行测试员,参加过美国宇航局“双子座计划”。他是“双子座4号”宇航员,1965年,同伴宇航员爱德华·怀特首次进行了太空行走,他们拍摄的照片至今仍广为流传。

  阿波罗15号,1971年7月26日~8月7日,在月球亚平宁山哈得利峡谷降落;

宇航员斯科特也是美国空军飞行员,他是“阿波罗9号”指令舱飞行员,此前曾有一次太空飞行经历,他是“双子座8号”任务的副飞行员,他曾经历过一次太空飞行故障,当时推进器打开,并使飞船开始快速旋转,该情况继续下去会导致宇航员失去知觉。当时,斯科特的指挥官是尼尔·阿姆斯特朗,阿姆斯特朗稳定了飞船,并且两人提前安全着陆。据悉,斯科特后来在“阿波罗15号”任务中担任指挥官。

  阿波罗16号,1974年4月16日~27日,在月球迪卡尔高地降落;

宇航员史威卡特也是美国空军飞行员,具有很强的飞行理论背景:他毕业于美国麻省理工学院,曾获得高空大气物理和恒星定位学硕士学位,并在麻省理工学院担任研究科学家。“阿波罗9号”是他唯一一次太空飞行经历。

  阿波罗17号,1972年12月6日~19日,在月球曹拉斯利特罗山脉降落。

在地球轨道飞行

  阿波罗飞船登月并非是直奔而去,而是采用月球轨道交合法,即:宇宙飞船从地球轨道进入月球轨道,再推向月球背面;然后再从月球背面进入月球轨道,并转入地球轨道,回到地球。“阿波罗11”号宇宙飞船也不例外。

“阿波罗8号”成功绕月飞行之后,“阿波罗9号”同样是雄心勃勃的一项太空任务,它是人类登陆月球的重要一个环节。

  阿波罗计划总共花了11年半时间,耗费了250亿美元,收集了384.2公斤的月球土壤岩石样品,并在月球上设置了一些仪器设备,但它是美苏冷战时期的表演仪式,实用价值不大。

未来宇航员必须适应两个阿波罗太空舱的入坞和离坞,这是登月舱着陆月球的必要操作,对于指令舱而言,是将宇航员从月球轨道送回到地球。

  欧洲

虽然宇航员们对于“阿波罗9号”任务非常认真,但他们还是给这艘飞船起了古怪的名字:指令舱被称为“水果糖”,登月舱被称为“蜘蛛”,因为这些模块舱的外形看起来就是这样。

  欧洲宇宙飞船。欧洲空间局从80年代开始载人航天计划。这其中就包括太空拖船、载人飞船和“海尔梅斯”航天飞机。太空拖船是一种空间自动转移飞行器——货运飞船,其两端为圆柱形设备舱和动力舱,中部为燃料箱和平台。载人飞船是搭载有宇航员的飞行器,此飞船采用密封舱,具有重返地球的能力。本来,欧洲空间局预计1997年开始正式研制,21世纪初实现载人飞行,但由于种种原因一再拖延计划。但无人货运飞船的研制一直在紧锣密鼓地进行,它将用“阿丽亚娜5号”运载火箭发射上天。

任务进行的前几天非常顺利,宇航员一次性成功完成两个太空舱对接,“水果糖”指令舱连接“蜘蛛”登月舱多次点燃引擎,从而证明了它在轨道运行中能够承受登月舱的重量。

  其他国家,如中国、日本等也在加紧研制载人飞船。

飞行的第4天,美国宇航局希望测试宇航员从一个太空舱攀爬至另一个太空舱的能力,防止登月舱和指令舱未能在月球轨道上顺利对接。如果发生这种情况,宇航员们返回地球的唯一方法就是太空行走到指令舱。

  太空方舟的表演

宇航员计划模拟这次太空行走,但不幸的是,宇航员史威卡特从任务开始就感到恶心不适。据地面飞行主任克里斯·克拉夫特描述称,史威卡特一直坚持着,直到无法承受的最后一刻才通知任务控制中心。

  宇宙飞船发展到现在已经有几代了,这之中,俄罗斯和美国熟练地掌握了一些宇宙飞船的技术,这包括交合、对接、编队飞行、舱外飞行、分离等。

克拉夫特在他的回忆录——《飞行:我在任务控制期的生活》中描述称,如果早几天史威卡特讲明自己的身体状况,太空飞行医生可能会一些药物消除他的症状。最终美国宇航局决定降低太空行走的要求,确保史威卡特能够安全完成任务。

  交合对接,真可谓是太空之“吻”。它指一个航天器与另一个航天器在同一时间,以相同的速度达到空间某一位置的过程。宇宙飞船的对接包括飞船与空间站、飞船与飞船的对接等。

调整飞行任务

  字宙飞船与空间站的对接由来已久。空间站我们知道,可以在空间载人进行各种工作;但是飞船与空间站的对接并不像我们的想象的那样容易。早期的飞船与空间站对接,如1971年联盟10号与礼炮1号的对接就遭到了失败。此后,联盟11号与礼炮1号对接成功,三名宇航员在礼炮1号空间站工作了22天。从1977年底到1979年初,前苏联相继发射的联盟 26、 27、 28、29、 30、 31、 32飞船都与空间站礼炮 6号进行了成功的对接。1995年3月14日,携有美国宇航员的俄罗斯“联盟TM21”飞船,与俄罗斯“和平号”轨道站进行了对接。

宇航员做好充足的准备工作能够调整他们所需的任务计划,“阿波罗9号”宇航员也不例外。在预定太空行走之前,麦克迪维特和史威卡特对登月舱发动机进行了指定测试,结果显示它可以很容易地操控这个登月舱。

  飞船与飞船的对接令人不可思议。因为在低空中两架飞机如果靠拢接近,极有可能发生机毁人亡的事故。然而太空中飞船之间的对接完成得似乎很随意。两艘飞船先用自载的交会雷达和自动驾驶仪导向目标,当两飞船距离不到50公里时,双方转而使用飞船上的高强度灯光信标开始靠拢。飞船对接的相对速度必须很小,横、纵向分别不超过每秒0.1米和5米。70年代,苏联的联盟号飞船与美国的阿波罗飞船进行过对接,并共同飞行了两天。

太空行走按照计划开始,史威卡特小心翼翼地穿上太空服,爬到登月舱前出口,收集外部的各种数据。之后计划攀爬至指令舱,然而此时史威卡特开始感到疲劳,最终麦克迪维特取消了该计划。地面任务控制中心同意这一决定,任务小组取消了这一天的太空任务。

  编队飞行,就是说宇宙飞船像飞机一样地编队飞行。飞船的编队飞行不像战斗机编队飞行那样神气,但其在太空的情景也相当壮观。1962年8月11日、12日,苏联发射了东方3号、东方4号载人飞船,进行了首次编队飞行,两船最近距离为6.5公里。1963年6月14日、26日,东方5号、东方6号又一次进行了编队飞行,两船最短距离为4.8公里。

太空飞行第5天是最艰难,也是最激动人心——指令舱和登月舱成功离坞,登月舱能够独立飞行。麦克迪维特和史威卡特操控登月舱飞行了160多公里,斯科特仍呆在指令舱中,吃惊地看着“蜘蛛”登月舱变得越来越小,像一颗明亮的星星一样出现远处,最终完全消失。

  舱外飞行今天在航天飞机上已经习以为常,有时候宇航员还可以完全脱离航天飞机,成为地地道道的“卫星人”,但这在早些时期的宇宙飞船上实现得并不顺利。如60年代,苏联上升2号飞船的一名宇航员到舱外活动时,由于字宙服在空间像气球一样膨胀起来,他无论如何也钻不进座舱。好在这位宇航员沉着应战,冷静对付,终于用了八分钟进入了座舱,真叫人捏了一把汗。

之后登月舱模拟从月球上起飞,期间地面任务控制中心焦急地期待着该进展是否顺利。登月舱成功点火,最后登月舱与指令舱安全入坞对接。

  分离技术在飞船上引人注目。如果说生孩子不是件容易事的话,那么飞船分离系统之复杂、分离次数之多,真令人难以想象。如“阿波罗11号”宇宙飞船登月,先是一级、二级火箭相继分离脱落,再是末级火箭发动、关机、再发动到最后脱落;进入月球轨道后,登月舱与指令舱会分离、对接、再分离、最后只剩下服务舱和指令舱,在距地640公里时,连服务舱也被分离抛掉了。一级级火箭分离,一个个舱被扔掉,分离系统起了多么重要的作用啊!

宇航员一直在月球轨道,直至3月13日,飞船降落在距离回收船3英里处的大西洋。“阿波罗9号”测试了登月舱的太空运行可行性。这样美国宇航局就可以考虑在月球表面附近测试登月舱。

  当然,别的系统,如姿态控制、生命保障系统也很重要。如前面所述的联盟1号宇航员格马洛夫之所以摔死,就与姿控系统的动力出了问题有关。

“阿波罗9号”的重大意义

2019年3月将进行“阿波罗9号”50周年庆典活动,指令舱“水果糖”现在圣地亚哥航空航天博物馆展出,登月舱“蜘蛛”按原计划返回地球大气层时燃烧。

“阿波罗9号”进行了登月舱的重要工程测试,尽管宇航员没有获得登上月球的荣耀,并且今天的公众对此次太空任务的印象并不深刻,但是“阿波罗9号”为人类登月做好关键性的准备工作。

1969年,“阿波罗10号”任务在月球轨道进行了模拟登陆,之后“阿波罗11号”任务实现首次人类登陆月球。

“阿波罗10号”宇航员听到神秘声音

1969年,“阿波罗10号”飞船宇航员在绕月轨道飞行时,是否听到了来自外太空的“外星人音乐”?

“阿波罗10号”宇航员确实在太空中听到奇怪的呼啸声,当时他们称之为“外太空式的音乐”。但这可能是一种非常简单、非外星人的解释,在“阿波罗10号任务”的录音中,驾驶登月舱的宇航员吉恩·塞尔南曾问询驾驶指令舱的宇航员约翰·杨是否听到“一种呼啸声音”?塞尔南将它称为“音乐”,并称甚至听起来像是来自外太空。后来,他们问与塞尔南驾驶登月舱的汤姆·斯塔福德是否也听到这种声音,斯塔福德和他们一致表示,这真的很奇怪,可以听到一种呼啸声音,我们必须要弄清楚,否则没有人会相信我们。

1969年5月发射的“阿波罗10号”为同年7月发射的“阿波罗11号”奠定了基础,最终目标是将两位宇航员运送到月球表面。“阿波罗10号”宇航员乘坐指令舱飞往月球,同时其中两名宇航员也乘坐登月舱,下降至距离月球表面不足10英里处。结果表明,他们所说的呼啸声只不过是两个不同探测器甚高频无线电之间的信号干扰。

“阿波罗11号”宇航员迈克尔·柯林斯在他撰写的书籍《携带火焰》中写道:“美国宇航局技术人员警告他不要吹口哨。”许多出版物都从这本书中摘取关键的一段,柯林斯甚至说:“如果我没有被警告过,这种太空呼啸声一定会吓死我的。”这本书于1974年出版发行。

2012年,美国宇航局将“阿波罗10号”记录的音频文件发布在网络上,那么为什么社交媒体突然充斥着对此事的讨论呢?可能是因为一个叫做“美国宇航局神秘文件”的科学频道节目,其中播放的一集讨论了“外太空音乐”,该节目的基调就像一部旧片重制的恐怖电影。电影中有车辆晃动的镜头、静电噪音剖面图、令人情绪焦虑的音乐和音效,还有一个言论耸人听闻的解说员称,这个呼啸声音事件“非常令人不安”。

的确,“阿波罗10号”宇航员听到声音确实让他们感到敬畏和困惑,并且他们多次提到这一点,在音频和转录文件中,这一事件似乎并未引起这3位宇航员的警觉。

同时,这部纪录片还特别强调了一个事实:当宇航员在月球的另一侧时,他们会与地面控制中心失去无线电和视觉联系1个小时。这位解说员说:“在这1个小时的时间里,宇航员们是完全独立的,没有人看到和听到他们。”纪录片中配着不祥预感的声音,很好地增强了节目营造的焦虑气氛,但是解说员从未解释为什么宇航员的独立性可能是产生任何关于声音来源可能性理论的一个重要因素。

有趣的是,这3位宇航员并未公开讨论这些声音,但是《边缘》杂志的肖恩·奥凯恩认为,宇航员保持沉默的原因是宇航员在太空任务中除了表现坚定的心理状态之外,什么也不想表现出来,任何流露出太空飞行失去信心的迹象,都可能导致他们停止太空飞行。

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