阿波罗登月计划是什么?
除“阿波罗13”飞船因故障失败外,其余6次飞行均在月球上成功进行。* * *登月的宇航员有12人。他们在月球上停留了302小时20分钟,在月球上运动了***80小时32分钟,宇航员在月球上行驶了90多公里。1969年7月16日,“阿波罗11”飞船首次搭载3名宇航员登上月球。飞船指令长阿姆斯特朗从登月舱的扶梯上走下来,踏上了月球表面。虽然这只是一小步,但它代表着人类在太空探索领域向前迈进了一大步!
事实上,前苏联的载人登月计划并不比美国晚,只是其运载火箭不可靠,遭遇了几次灾难性的失败。美国率先登月后,胜负已定。前苏联最终放弃登月,转而研发空间站技术。
运载阿波罗宇宙飞船的火箭
航天活动从来都是先进行的。在登月计划构思之前,65438年至0957年,在著名火箭专家韦恩赫·冯·布劳恩的领导下,美国开始研制大型火箭。阿波罗计划研制了三种运载火箭:土星1、土星1 B和土星5。“土星1”是一级火箭,只用于实验,是为了给巨型火箭的研制提供经验。这种火箭* * *做了10枚,分2组。第一组4块,第一阶段仪器测试,上面有配重;第二组,6件,测试一、二级。它已经进行了10次飞行试验,全部成功。其中,阿波罗飞船原型机进行了第六次和第七次测试,后三次用于发射人造地球卫星。
“土星1”火箭的第一级S-1由8个圆柱形贮箱段组成,长24.4米。采用8台H-1发动机,推力833.5 kn。推进剂是液氧和煤油,在尾段外面安装了8个稳定尾翼。第二级S-4采用6台RL-10液氧液氢发动机,每台推力66.7 kN。第二级以上是过渡段,装有制导控制系统。火箭全长38.5米(不含有效载荷),直径6.55米,起飞质量约508吨,起飞推力6668千牛。
土星1 B也是两级火箭。第一级S-1B与土星1火箭第一级相同,但制造方法有所改进,质量明显减轻,H-1发动机性能也有所提高,总推力增加到7297 kn。矗立在肯尼迪航天中心的第二级土星5号火箭S-4B换成了大推力的J-2液氧液氢发动机,推力1000 kn,工作时间约450秒。第二层以上
它是一个仪表舱,高度1m,直径6.55m,装有自主导航系统、控制系统和各种仪表。火箭全长44米,直径6.55米,起飞质量约587吨。火箭低轨道运载能力达到18吨。“土星1”B火箭已用于阿波罗飞船部分分系统的实验,如指令舱再热试验、登月舱推进系统试验、指令舱和服务舱载人飞行试验等。
正是土星5号承担着将阿波罗飞船送上月球的光荣而艰巨的使命。全长110.6米,约有40层楼那么高,起飞质量2930吨。这是迄今为止飞离地球的最重物体。这种火箭在今天依然“所向披靡”。它可以将重65,438+0.27吨的有效载荷发送到近地轨道,或发送重48.8吨的航天器逃离轨道到月球。土星5号是三级液体火箭,由S-1C第一级、S-2第二级、S-4B第三级、仪器舱和有效载荷组成。第一级长42米,直径10米,从尾段底部直径增大到13米。尾段装有4个稳定尾翼,翼展约18m。采用5台F-1发动机,推进剂为液氧和煤油,总推力33,350 kn。第二级长25米,直径10米。它采用液氧液氢推进剂,* * *采用5台歼-2发动机,总真空推力达到5109 kn。第三级采用“土星1”B火箭第二级,仪器舱与“土星1”B相同。
土星5号火箭完成登月任务后退役,现在它的模型静静地躺在博物馆里,享受着世界第一的荣誉。
智慧的结晶——“阿波罗”飞船美国的载人登月工程被称为“阿波罗”工程。在希腊神话中,“阿波罗”是太阳神的名字。他是智慧的化身,是月亮女神的哥哥。他哥哥去看望他妹妹是很自然的事。让飞船拥有太阳神的智慧,是美国人最美好的愿望。此后,阿波罗飞船的性能也证明了它是人类智慧的结晶。
阿波罗飞船身材高大,总高25米,直径10米,重量约45吨。它由三部分组成:指令舱、服务舱和登月舱,最多可搭载三名宇航员。
指令舱是航天员在飞行过程中生活和工作的驾驶舱,也是整个飞船的控制中心。机舱是一个圆锥体,高3.2米,重约6吨。指令舱的壳体结构分为三层:内层为铝合金蜂窝夹层结构,中间层为不锈钢蜂窝夹层隔热层,外层为环氧-酚醛树脂烧蚀防热层。舱内充有压力为34.3 kPa的纯氧,温度保持在21℃ ~ 24℃。整个指挥模块分为三个部分:前部模块、乘员模块和后部模块。着陆部件、回收设备和姿态控制发动机放置在前舱。乘员舱是密封舱,里面装有供航天员生活14天的必需品和救生设备。后舱有10姿态控制发动机、各种仪表和油箱,还有姿态控制、制导和导航系统、机载计算机和无线电分系统。
服务舱前端与指令舱对接,后端有推进系统的主发动机喷口。舱体呈圆柱形,高6.7米,直径4米,重约25吨。服务舱采用轻金属蜂窝结构,周围分为6个舱室,分别容纳主机、推进剂贮箱和增压、姿态控制、电气等系统。主发动机推力达到95.6 kN,由计算机控制,用于变轨和变轨机动。姿态控制系统由16火箭发动机组成,用于姿态控制、航天器与第三级火箭分离、登月舱与指令舱对接以及指令舱与服务舱分离。
登月舱由下降阶段和上升阶段组成。从地面起飞时,重14.7吨,宽4.3米,最大高度约7米。下降阶段由着陆发动机、四条着陆腿和四个仪器舱组成。着陆发动机推力可在4.67 ~ 46.7 kN范围内调节,发动机摆动范围6度。在着陆腿的末端有一个底盘,它装有一个触摸传感器。下降级还装有着陆会合雷达和四组容量为400安时的银锌电池。升级到登月舱的主体。航天员完成月球活动后,开上去升级返回绕月轨道与指令舱会合。上部升级由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成。驾驶舱可容纳两名宇航员,并配有导航、控制、通信、生命支持和电源。驾驶舱前面有一个舱门,门口的小平台连接着登月用的小梯子。返回式发动机推力为15.6 kN(不可调),可重复启动35次。姿态控制系统包括16小推力发动机。仪器舱配有两套容量为296安时的银锌电池,互为备用。
飞往月球包括四个步骤:①第一级和第二级火箭将航天器送入环绕地球的中间轨道;(2)发射第三级火箭,进入奔月轨道,第三级飞行结束。指令舱和服务舱与三级火箭分离,旋转180°后与仍与三级相连的登月舱对接,然后与三级分离;(3)服务舱发动机启动,飞船进入绕月飞行轨道;(4)登月舱分离转移到下降轨道,最终在月球表面着陆。
返回时第一步是登月舱升级分离,起飞;第二步,升级登月舱,与绕月飞行的指令舱对接;第三步,月球上的航天员返回指令舱,与登月舱升级分离后进入返回地球的轨道;第四步,指令舱与服务舱分离,再入大气层。
1966年底登月,经过连续三次无人飞船发射,美国决定于21,1967年2月26日进行阿波罗飞船首次载人试飞。发射代号为AS-204,即“阿波罗1”。
格里森、怀特和查菲将乘坐阿波罗1航班。其中,指挥官格里森在“水星”和“双子星”计划中两次飞上太空,怀特乘坐“双子星4号”飞船升空,进行了美国首次太空行走。Chafei以前从未到过太空,这次他渴望展示他的技能。在地面准备和测试阶段,“阿波罗1”总是出现问题,这第一步登月充满艰难险阻。
1967年10月27日星期五,下午1,阿波罗1的三名乘员进入指令舱进行例行地面测试。进入飞船后,格里森在将宇航服与舱内供氧系统连接时,闻到了一股“酸味”。因此,宇航员停止了他们的工作,并采取了空气样本。实验继续进行。接着,主警报器发出了氧气流量异常的警告。飞船环境控制系统的技术人员认为是舱内人员的移动触发了警报。不久,格里森与地面控制部门失去了联系。通讯恢复后,格里森说:“如果现在联系不上,到了月球怎么办?”
实验仍在进行。突然,机舱里的查飞似乎不经意地说了一句“着火了,我闻到火了。”两秒钟后,怀特更肯定地说:“船舱着火了!”但由于阿波罗1采用了新的机械门,无法在舱内快速开门,3名宇航员失去逃生机会。等技术人员赶到时,大火已经席卷了驾驶舱,大火和浓烟吞噬了机舱内的一切。
美国失去了三名最优秀的宇航员。事后调查显示,火灾是从驾驶舱左侧的一堆电线或者附近的小火花开始的。因为飞船已经完成了增压测试,舱内充满了纯氧,火花的出现无异于把三名宇航员放在了一个炸弹的中心。
这场大火让阿波罗飞船的首次载人飞行试验推迟了一年半,但载人航天事业并没有停止前进的脚步。这正如格里森曾经说过的:“如果我们牺牲,我希望人们能够接受。我们从事的是一项危险的工作,我们希望无论发生什么都不要影响登月计划的实施。征服太空值得我们冒着生命危险。”在此期间,美国对阿波罗飞船进行了重新设计,对宇航员的安全给予了更多的考虑,包括使舱门在2 ~ 3秒内自动打开,对防火和生命保障系统进行了不同程度的改进。美国国家航空航天局还决定发射更多的无人航天器,对航天器系统进行更广泛和详细的测试。1967 165438+10月9日,阿波罗4号发射升空,其主要目的是测试火箭和指令舱发动机。阿波罗5号于1968年10月22日发射,测试登月舱的下降和上升推进系统。同年4月4日,阿波罗6号飞船对全机所有功能进行了全面测试。
1968 65438+10月11阿波罗7号由土星1 B级运载火箭发射。这是阿波罗计划中的首次载人飞行。这三名宇航员是指令长沃尔特·希拉、指令舱驾驶员唐·艾泽勒和登月舱驾驶员沃尔特·坎宁安。希拉已经在水星和双子座计划中执行了两次太空任务,而另外两次是首次进入太空。
与“阿波罗1”相比,“阿波罗7”的指令舱和服务舱进行了大幅度改装,采用了新的结构和试验方法,安装了新的试验设备。此行的主要任务是在地球轨道上验证上述系统的功能,检查飞船的数据系统,练习交会对接,测试各种飞行模式转换过程中的辅助推进系统。
当飞船按照预定程序与火箭第二级分离并拉离一定距离后,航天员通过手动操作将飞船调转方向,使航天员可以通过指令舱的窗口看到分离后的火箭第二级。阿波罗7号飞船没有登月舱,而是在第二级火箭顶部安装了一个与未来登月舱接口一模一样的装置,宇航员用它来测试接口的各种性能。宇航员还成功进行了两次交会对接试验,第一次由对接雷达提供距离和方向。
按照计划,“阿波罗7号”还需要在飞行第三天进行首次太空电视直播。这一天,航天员首先仔细检查了电视转播要用的设备,确认一切无误后,通知地面人员开始直播。希拉对着镜头举起几张卡片,上面写着“欢迎来到阿波罗”和“向大家问好”。他们还在摄像机前演示了活体活动、飞船操纵、进食和失重状态下的漂浮。说到这次直播,还有一集。飞船发射的第二天,地面人员提出把直播提前到今天,航天员不同意。为此双方发生了激烈的争吵。希拉后来解释说,他们没有事先同意直播,因为他们想仔细检查使用的设备。他说:“我还记得线路故障引起的火灾。另外,我需要时间来充分构思第一次电视直播,不能敷衍了事。”
在飞行过程中,三名宇航员制定了一个时间表,轮流值班,以便每个人都能得到充分的休息。但不幸的是,在起飞15小时后,希拉患上了重感冒,并传染给了另外两个人。因为没有重力,感冒的人要不断用力擤鼻涕,弄得耳膜酸痛。由于身体不适,三个人都变得暴躁,甚至把这种情绪带到了地面控制人员身上。在太空飞行中,天地之间的精诚合作非常重要,相互猜疑对飞行非常不利。在飞行结束的前几天,宇航员们开始担心重返大气层时戴上头盔会阻止他们擤鼻涕。希拉甚至想不穿宇航服就回去。幸运的是,宇航员经过了严格的选拔和训练,他们可以尽力控制自己的情绪。最后在地面人员的劝说下,他们全副武装重新进入大气层。
绕地球飞行260小时后,10年10月22日,阿波罗7号飞船在大西洋溅落,距离预定着陆点仅2000米。阿波罗7号的成功将阿波罗计划从大火的阴影中拯救出来,证实了飞船的可靠性,也为后续的飞行铺平了道路。它的飞行可以称为一次重建信心之旅。
阿波罗8号是第一艘绕月飞行的载人宇宙飞船。执行这项任务的三名宇航员是指挥官弗兰克·鲍曼、指令舱飞行员詹姆斯·洛弗尔和登月舱飞行员威廉·安德烈斯。
1968年圣诞节前,2月21日7: 51,土星5号火箭在刺骨的寒风中开始点火,这是这枚巨型火箭的首次发射。大约11分钟后,火箭第三级和飞船进入地球轨道。10,17,阿波罗8号进入向月球过渡的轨道,将人类太空飞行带入新时代。
23日下午3点29分是历史性的一刻。此时飞船距离地球32.64万公里,距离月球6.26万公里。此前,由于地球引力的影响,飞船的速度已经降低。从这一刻开始,飞船进入月球的引力场,在月球的吸引下开始慢慢加速。23日晚,宇航员点燃发动机,飞船进入月球轨道。之后飞船飞到月球背面,中断了与地面的一切联系。当飞船到达绕月轨道的近月点时,Lovel启动发动机为飞船加速。此时飞船的近地点是84公里,在月球背面;远地点是230公里,在近地一侧。
绕月飞行10圈后,宇航员将在月球背面的近月点点燃发动机,为飞船加速,以便克服月球引力返回家园。由于飞船与地面的联系已经中断,此时的地面控制中心气氛紧张,仿佛凝固了一般。如果点火失败或者发动机工作时间太短,宇航员就会有麻烦。如果不能及时补救,它们可能会永远留在月球轨道上。这是人类第一次绕月球飞行。会不会出事?人们的心都快提到嗓子眼了。等待,时间似乎过得很慢。突然,地面控制中心收到了飞船的遥测信号。几分钟后,洛夫激动的声音传来。这是最好的圣诞礼物,欢呼声立刻响彻地面控制中心。收到信号意味着点火成功,航天员顺利踏上了归途。
65438年2月27日,“阿波罗8号”进入地球大气层。随后,服务舱被扔掉。洛夫用手动装置调整飞船方向,飞船最终安全溅落在太平洋。阿波罗8号载人绕月飞行成功,表明美国向登月目标迈出了坚实的一步。
阿波罗9号是第一艘以登月构型发射的阿波罗飞船。飞船上的三名宇航员是指挥官詹姆斯·麦克迪维特、指令舱飞行员大卫·斯科特和登月舱飞行员拉塞尔·韦格德特。飞船原定于1969年2月28日发射,但由于“阿波罗7号”的情况,发射推迟了几天,因为三名宇航员都感冒了。
3月3日凌晨11,土星5号火箭升空,飞行非常顺利。起飞11分13秒后,点燃S-4B第三级,将飞船送入距地面190公里的轨道。三名宇航员开始了名副其实的太空生活。他们尽量做好缓慢操纵飞船所必需的各种动作,尤其是非常注意避免头部突然转动,以免加重刚来微重力环境时的眩晕感。
起飞后2小时43分钟,斯科特将火箭与指令舱分离。两者分开一定距离后,他操纵飞船转向180度,成功与仍在火箭顶部的登月舱对接,并将其拉出火箭,在太空中首次驾驶完整的阿波罗飞船脱离火箭。第二天,宇航员们开始为即将到来的实验做准备。
第三天早上,麦克迪维特和施·韦格德特给宇航服加压,准备进入登月舱。就在这时,施韦格特突然呕吐起来。处理完这个故障后,两人相继从指令舱进入登月舱,然后关上了通往指令舱的舱门。登月的一个重要环节就是着陆装置的展开。当Wegerdt按下按钮时,登月舱的着陆支撑优雅地展开。然后,他们对登月舱的控制系统进行了一系列实验。在登月舱中,两人还尝试了一种在月球表面使用的电视摄像机,并不定期地向地面短时间播放。九个小时后,两人回到了指令舱。
人类登月的七个步骤1959年,前苏联发射的“月球1”飞近月球,绕月飞行,开始了人类对月球的探索。1961 5月,美国提出阿波罗探月计划。1969年7月20日,阿波罗模块登陆月球表面,开始了人类历史上登月的活动。
美国宇航员登月七步走的第一步,就是把“货运飞船”和“宇航员探险车”分开。分别由火箭发射到地球轨道。
第二步,“航天员探测车”将与月球登陆车和“货运飞船”上的“离地推进器”在地球轨道上对接。
第三步,点燃“离开地球推进器”,将“宇航员探险车”和“货运飞船”送上月球。
第四步,飞船到达月球轨道后,4名航天员将乘坐“月球车”一起在月球表面着陆,而“航天员探测车”仍停留在月球轨道上。
第五步,宇航员利用“货船”带来的23吨重的地球材料,在月球表面建造“月球基地”。4名宇航员将在月球上停留1周,然后乘“月球车”的电梯飞离月球表面。
第六步,航天员重新进入月球轨道的“航天员探险车”,飞回地球。
第七步,返回舱将在美国西部三个地点之一通过降落伞着陆。
鲜为人知的“阿波罗”号事故“阿波罗13”登月,是一次危机四伏的自救飞行。
“阿波罗11”和“阿波罗12”成功登月后,“阿波罗13”奉命再次登月,但这次登月飞行因为一件大事而失败。
13年4月1970日晚9点,阿波罗13载着洛厄尔、施韦格、海耶斯三名宇航员,飞向距离地球30万公里的地方。就在这时,飞船的一个液氧罐发生爆炸,引发了一系列危险:燃料即将耗尽,电池组无法正常供电,飞船无法在正常轨道飞行。
危急时刻,航天员沉着应对地面指令,从指令舱爬到登月舱,利用登月舱发动机将飞船推回轨道。在这个轨道上,地球引力可以把飞船拉回来,让它飞向地球。
17年4月,“阿波罗13”逼近地球,洛厄尔在登月舱内启动4枚姿态控制火箭修正轨道。Swiig操纵了指挥舱,分离了服务舱,然后他们都回到了指挥舱。下午12: 07,指令舱“阿波罗13”在太平洋安全着陆。“阿波罗”技术试验阶段和登月试验阶段表
日期探测器名称+运载火箭任务类型描述1966年2月26日“阿波罗-201”21966年7月6日“阿波罗-203”31966年8月25日“阿波罗-202”438+0967 165438+10月9日“阿波罗4”61968 65438+10月25日三人牺牲成功失败成功81968 10 10月11“阿波罗7号”和“土星1B”载人地球轨道试验。三个人成功地绕地球一周。续表日期探测器名称描述运载火箭任务类型91968 12年2月265438+9年3月3日“阿波罗9号”111969年5月8日“阿波罗121969年7月6日“阿波罗11”。5438+02 " 141970 4月11日"阿波罗13 " 151971年1月31日。+05 " 171972 4月16 "阿波罗181972 2月7日"阿波罗17 "土星载人登月舱。1人成功登月,1人成功登月,3名航天员成功登月,1人成功登月,1人成功登月。
学习点
登上月球的第一人
阿姆斯壮曾经是美国国家航空航天局的宇航员、试飞员和海军飞行员。他因执行第一艘载人飞船“阿波罗11”成为第一个踏上月球的人类而闻名。尼尔·阿姆斯特朗的第一次太空任务是双子座8号的指挥官,执行时间是1966。在这次任务中,他和大卫·斯科特完成了飞船的首次对接。阿姆斯特朗的第二次也是最后一次太空任务是1969年7月著名的阿波罗11。阿姆斯特朗走出“雄鹰”登月舱,左脚踏上月球表面,留下了那个著名的脚印,成为人类历史上登上月球的第一人。在这次“人类的巨大飞跃”中,阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林在月球表面行走了两个半小时(迈克尔·约翰·柯林斯在指令舱中绕月飞行)。