青少年科普知识枕边书:航天知识全知道-“阿波罗”登月计划
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    苏联于1957年抢先发射世界上第一颗人造地球卫星之后,又于1961年把人类第一名航天使者送上地球轨道。苏联在航天领域屡拿金牌,遥遥领先,大大刺激了技术力量雄厚的美国。为了打破苏联的航天优势,1961年,美国总统肯尼迪批准了美国宇航局的登月计划,并在国会上大胆地提出了在1970年以前先于苏联将人送上月球的任务。肯尼迪以一种历届美国总统都没有的坦率态度警告美国人民,除非他们具有跑完全程的毅力,否则就不要接受这项任务。这项任务就是后来以希腊神话中的太阳神的名字命名的“阿波罗”登月计划。

    其实“阿波罗”计划早在1957年便开始设想。1960年左右曾认为登月的途径无外乎两种:一种是“直接登上月球”,一种是从地球轨道发射站上发射。后来一个名叫霍博尔特的工程师提出了一个全然不同的月球轨道会合方案,就是母船停留在月球轨道上,用一艘比较小的航天飞船从月球轨道上下降到月球上,完成探险任务之后再回到月球轨道上与母船会合对接,返回地球。经过一场激烈的内部大争论之后,霍博尔特的设想被采纳了。这一技术途径使“阿波罗”的登月着陆计划的实现至少提前了两年。

    为研制大型运载火箭,著名的火箭专家布劳恩及其4人小组划归美国宇航局。政府同时为“土星”5号火箭的研制经费拨款1.4亿美元。在最初的登月舱设计中,在每位宇航员座椅前方的舱壁上各安排了两个窗口。较大的一个舷窗口与宇航员的眼睛齐平。因宇航员是坐着的,窗口距宇航员的眼睛的距离为60厘米。较小的一个舷窗口靠近宇航员的膝盖。这样的设计很不理想。首先,由于舷窗的总面积过大,暴露的阳光太多,而缩小面积又会影响宇航员的视野;其次,由于窗口离宇航员的眼睛较远,视野非常有限,给月球着陆过程中宇航员对着陆地点情况的观察造成了极大的困难。此外,因为窗口大,重量也大,侵占了其他设备的重量。为了找到一个使窗口缩小、重量减轻、视野又好的合理的设计方案,设计师们绞尽脑汁,并经常为此争论不休。一天,航天局的一名工程师发牢骚说,登月舱从与服务舱、指挥舱分离到在月面上着陆总共只有1小时,甚至更短,为什么非得让宇航员坐着,站着难道不行吗?!“站着?”是的,站着!一句牢骚话为设计师们打开了思路。一个合理的新方案由此产生了。宇航员站着,可以使眼睛靠近窗口向外观察,视野大大地扩展了。在这种条件下窗口可以设计得很小,从而也减轻了重量。真是踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫!

    要实现首次载人登月,面临一系列的问题和困难。而首先要求回答的问题是,月球表面到底是什么样子?飞行器能在那里安全着陆吗?它能承受飞船和宇航员的质量而不使之陷入尘埃吗?最佳的降落着陆点应选在哪里?为了侦察月球上的情况,美国在1961—1967年间发射了一系列的自动月球探测器。其中包括9个“徘徊者”探测器,7个“勘察者”探测器和5个月球轨道飞行器。3个型号的月球探测无人飞行器,先后对月球表面进行了大量拍摄、取回了月球土壤和岩石标本,考察了月球表面的坚实程度,并对适宜的着陆地点进行了反复的选择和测绘。到1967年年底,美国宇航局将有希望的登月地点筛选并剔剩到“静海”“风暴海”等5处。

    “阿波罗”号飞船主要由救生系统、指挥舱、发动机舱和登月舱组成。指挥舱是飞船的主体,是飞船的控制中心,也是整个飞船唯一返回地球的部分。在该舱的头部装有在地球上着陆的系统、反作用系统发动机、天线、救生系统和正面闸门;在舱的后部有反作用操纵系统发动机和燃料箱,作为宇航员工作和休息的主要舱室,这里还有通信、导航、控制计算机和显示仪器。救生系统飞船在发射阶段的60公里以下的脱险装置,一般是在飞船上升到80公里后将其抛掉。发动机舱内装有环境控制系统、推动系统、电源、通信、制导、姿态控制和变轨发动机设备。登月舱分为下降段和上升段两个结构,分别用来将2名宇航员降落到月球表面上和送回等候在月球轨道上的母船上。在指挥舱和登月舱之间有一个连接隧道,供宇航员过渡用。

    “阿波罗”计划中要求最高的是可靠性问题。过去的飞行都是在地球轨道上,飞行中出现故障可以在几分钟内应急返回,然而“阿波罗”号要飞到离地球38万公里的月球上去,一旦出现故障需3天的时间方能返回地球。在极其恶劣的宇宙环境条件下,这么长的时间意味着什么是显而易见的。因此,只能要求各方面严格把关,做到万无一失。为此除了在地面对所有元部件进行反复严格的考验外,在登月前又进行了一系列飞行试验,包括6次无人亚轨道和地球轨道飞行试验,1次载人地球轨道飞行试验和3次载人月球轨道试验。

    为宇航员登月而研制的航天服每件价值30万美元。白色的服装和背包生保系统、应急氧储备及天线装置,共重93公斤。服装由16层材料组成,可以保温、防微陨石袭击。服装内有冷却和供氧系统,以维持宇航员生命。胸部有一组用于操纵和检测背包系统的控制盘。背包里有供给宇航员氧气、冷却服装循环的水、小型无线电发报机和一个氧气净化装置。头盔通过一个金属卡圈与服装颈部相连接,头盔有两层面罩,可以保护宇航员眼睛不受紫外线、红外线和流星微粒的伤害。头盔外壳由一种很结实而且轻巧的聚碳酸盐类材料制成。在头盔下是带有两套耳机和送话器的小帽。加压手套有一个特殊纤维做的外壳,内层是绝热材料,以防在工作中同热物体或冷物体接触时手受伤。手套的指端由硅有机橡胶制成,可提高宇航员手指的敏感性。套靴由21层绝热材料做成。在指挥舱内宇航员可不穿航天服而只着贴身的“衬衣”。它是由上衣和裤子组成的轻便的特氟纶飞行服,保暖性能良好,衣袋里存放着宇航员的必用品。

    1969年5月18日,“阿波罗”10号飞船把3名宇航员载到环绕月球的轨道,试验了指令舱和登月舱的分离、对接,并探测了月球上的静海登月点,进行载人登月前的一次预演。5月26日,3名宇航员平安返回地球。这样,一切准备就绪,登月的时机完全成熟了。1969年7月16日,高110.6米、重2930吨的“土星”5号火箭,载着“阿波罗”11号飞船升空,开始了人类首次登月的太空征程。美国宇航员阿姆斯特朗、奥尔德林、柯林斯驾驶着“阿波罗”11号宇宙飞船跨过38万公里的征程,承载着全人类的梦想踏上了月球表面。这确实是一个人的小小一步,但却是整个人类迈出的伟大一步。他们见证了从地球到月球梦想的实现,这一步跨过了5000年的时光。

    知识链接

    “阿波罗”计划是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。整个工程完成了6次登月,共有12名宇航员成功登月。该工程历时约11年,耗资255亿美元。在工程高峰时期,参与工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构,总人数超过30万人。

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