1969 年 7 月 20 日,美國宇航員尼爾?阿姆斯特朗和巴茲?奧爾德林乘坐阿波羅 11 號飛船成功登陸月球,這一歷史性的時刻被全球矚目,阿姆斯特朗那句 “這是個人的一小步,卻是人類的一大步” 也成為了永恒的經(jīng)典 。
然而,自那以后,關(guān)于美國登月真實性的質(zhì)疑聲卻從未停歇,甚至愈演愈烈,形成了所謂的 “登月騙局” 陰謀論。
質(zhì)疑者們提出了諸多疑點(diǎn),其中一個關(guān)鍵問題便是:月球上沒有像地球一樣的發(fā)射設(shè)施,宇航員是如何返回地球的?
在他們看來,從地球發(fā)射火箭需要龐大的發(fā)射基地和復(fù)雜的配套設(shè)施,而在月球上,宇航員僅憑有限的設(shè)備,似乎難以完成火箭發(fā)射的壯舉。這一疑點(diǎn)成為了 “登月騙局” 論的重要支撐點(diǎn),引發(fā)了公眾對美國登月真實性的廣泛討論。
除此之外,質(zhì)疑者還指出了其他一些 “證據(jù)”。
比如,在公布的登月照片中,美國國旗似乎在迎風(fēng)飄揚(yáng),可月球上是真空環(huán)境,根本不存在空氣,又怎么會有風(fēng)呢?還有,照片中的太空背景一片漆黑,看不到一顆星星,與人們對宇宙星空的常規(guī)認(rèn)知不符。這些看似違背常理的現(xiàn)象,進(jìn)一步加深了人們對登月事件的懷疑,使得 “登月騙局” 的說法在民間廣泛傳播,甚至在一些網(wǎng)絡(luò)平臺上,相關(guān)話題總能引發(fā)激烈的爭論,支持者和反對者各執(zhí)一詞,互不相讓。
要解開宇航員從月球返回地球的謎團(tuán),關(guān)鍵在于深入了解執(zhí)行登月任務(wù)的阿波羅飛船。阿波羅飛船由指令艙、服務(wù)艙和登月艙三個主要部分組成,每個部分都肩負(fù)著獨(dú)特而關(guān)鍵的使命 。
指令艙呈圓錐形,高 3.2 米,重約 6 噸,這里是宇航員在飛行過程中生活和工作的核心區(qū)域,也是全飛船的控制中樞。
指令艙分前艙、宇航員艙和后艙三部分,前艙放置著陸部件、回收設(shè)備和姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)等;宇航員艙為密封艙,儲存著供宇航員生活 14 天的必需品和救生設(shè)備,為宇航員提供了一個相對舒適和安全的生存空間;后艙內(nèi)則裝有 10 臺姿態(tài)控制發(fā)動機(jī),以及各種儀器、貯箱,還有姿態(tài)控制、制導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)以及船載計算機(jī)和無線電分系統(tǒng)等,這些設(shè)備共同協(xié)作,確保飛船在飛行過程中的姿態(tài)穩(wěn)定和精確控制。
服務(wù)艙前端與指令艙緊密對接,呈圓柱形,直徑 3.9 米,高 7.6 米,重約 25 噸,它是飛船的后勤保障中心。
在整個任務(wù)期間,服務(wù)艙始終與指令艙相連,為飛船提供持續(xù)的支持。服務(wù)艙內(nèi)裝載著燃料、各種物資裝備和發(fā)動機(jī)等重要設(shè)備,其中的發(fā)動機(jī)用于飛船的機(jī)動飛行,如中途修正、進(jìn)入月球軌道及返回地球的推進(jìn)等,為飛船的順利飛行提供了強(qiáng)大的動力支持;而燃料和物資裝備則保障了飛船在漫長的太空旅程中的能源需求和生活需求 。
登月艙則是實現(xiàn)宇航員在月球表面著陸和返回的關(guān)鍵工具,它相當(dāng)于往返于飛船與月面之間的一艘渡船,由下降級和上升級兩部分組成,高 6.9 米,寬 4.3 米,質(zhì)量 14 噸(包括燃料則重 14.7 噸 )。在執(zhí)行任務(wù)時,登月艙發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它將宇航員從月球軌道安全送至月球表面,并在任務(wù)完成后將宇航員帶回月球軌道,與指令艙和服務(wù)艙會合,共同踏上返回地球的征程。
在整個登月過程中,這三個部分相互協(xié)作,緊密配合。從地球發(fā)射時,阿波羅飛船借助巨大的土星 5 號運(yùn)載火箭的強(qiáng)大推力,克服地球引力,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,開始向月球進(jìn)發(fā)。當(dāng)接近月球時,飛船進(jìn)入環(huán)繞月球的軌道,并在合適的時機(jī)釋放登月艙。
此時,指令艙和服務(wù)艙繼續(xù)繞月飛行,等待登月艙完成任務(wù)后返回。登月艙則載著宇航員向月球表面降落,完成一系列探測任務(wù)后,再從月球表面起飛,與繞月飛行的指令艙和服務(wù)艙對接,宇航員進(jìn)入指令艙,拋棄登月艙,最后服務(wù)艙的發(fā)動機(jī)點(diǎn)火,推動飛船離開月球軌道,返回地球 。
登月艙作為阿波羅飛船中最為關(guān)鍵的部分之一,其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計 —— 由上升級和下降級組成,在月球著陸和起飛過程中發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用,展現(xiàn)出諸多顯著優(yōu)勢。
下降級是登月艙實現(xiàn)月球軟著陸的關(guān)鍵部分,它裝有向月面降落減速使用的逆噴射火箭,這些火箭在著陸過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的制動作用。當(dāng)?shù)窃屡摻咏虑虮砻鏁r,逆噴射火箭點(diǎn)火,產(chǎn)生向上的推力,減緩登月艙的下降速度,確保其能夠安全、平穩(wěn)地著陸在月球表面。
此外,下降級還備有火箭的燃料、氧化劑槽,為逆噴射火箭提供持續(xù)的動力來源;同時,它還配備了水和氧氣槽,以滿足宇航員在月球表面停留期間的基本生活需求。值得一提的是,下降級上還搭載了用于調(diào)查月面的科學(xué)儀器,這些儀器能夠?qū)υ虑虮砻娴牡刭|(zhì)、環(huán)境等進(jìn)行詳細(xì)的探測和分析,為科學(xué)家們提供寶貴的月球資料 。
當(dāng)?shù)窃屡撏瓿稍虑虮砻娴娜蝿?wù),準(zhǔn)備起飛返回時,下降級又充當(dāng)了發(fā)射架的角色,為上升級的起飛提供了穩(wěn)定的支撐和必要的初始加速度。
上升級則是宇航員從月球返回月球軌道的關(guān)鍵工具,它裝有返回發(fā)動機(jī)、推進(jìn)劑貯箱、儀器艙以及宇航員座艙等重要設(shè)備。當(dāng)宇航員完成月面任務(wù)后,進(jìn)入上升級,啟動返回發(fā)動機(jī)。返回發(fā)動機(jī)點(diǎn)火產(chǎn)生強(qiáng)大的推力,使上升級克服月球引力,從月球表面起飛,進(jìn)入環(huán)月球軌道。
上升級的推進(jìn)劑貯箱儲存著足夠的燃料,以確保發(fā)動機(jī)能夠持續(xù)工作,提供足夠的動力;儀器艙內(nèi)的各種儀器則負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制上升級的飛行狀態(tài),確保其飛行的安全和穩(wěn)定;宇航員座艙則為宇航員提供了一個相對舒適和安全的乘坐環(huán)境,保障他們在返回過程中的生命安全。
這種上升級和下降級的組合設(shè)計,使得登月艙在質(zhì)量上得到了有效的控制。在飛往月球時,整個登月艙攜帶必要的設(shè)備和物資,滿足著陸和探測需求;而在返回時,只需上升級攜帶宇航員和重要的月球樣本等返回,大大減輕了起飛質(zhì)量。因為月球的引力僅為地球的六分之一,較小的起飛質(zhì)量使得上升級在月球表面起飛所需的推力相對較小,降低了技術(shù)難度和能源消耗 。
同時,下降級作為發(fā)射架留在月球表面,既避免了將其帶回地球所需的額外能量和技術(shù)挑戰(zhàn),又為上升級的起飛提供了可靠的支持,這種巧妙的設(shè)計充分體現(xiàn)了人類在航天工程中的智慧和創(chuàng)造力。
月球的質(zhì)量大約只有地球的 1/81,如此懸殊的質(zhì)量差異,使得月球的引力也遠(yuǎn)弱于地球,僅為地球引力的 1/6。這一引力特性,成為宇航員從月球返回地球的重要突破口。
在航天領(lǐng)域,逃逸速度和第一宇宙速度是衡量物體能否擺脫天體引力束縛以及在天體附近穩(wěn)定環(huán)繞的關(guān)鍵指標(biāo)。地球的逃逸速度高達(dá) 11.2 公里 / 秒,第一宇宙速度約為 7.9 公里 / 秒,這意味著從地球發(fā)射火箭,需要強(qiáng)大的動力和能量,才能使火箭達(dá)到相應(yīng)速度,突破地球引力的 “枷鎖” 。
相比之下,月球的逃逸速度僅約為 2.4 公里 / 秒,第一宇宙速度更是低至 1.68 公里 / 秒。這一巨大的速度差,使得從月球起飛所需的能量和速度要求大幅降低。在月球表面,物體所受引力小,更容易獲得足夠的速度來克服引力,實現(xiàn)升空。
就像在地球上,要將一個重物拋向高空需要很大的力氣,而在月球上,同樣的力氣卻能將重物拋得更高更遠(yuǎn) 。這種引力和速度上的優(yōu)勢,為宇航員從月球返回地球提供了有利的物理條件。
當(dāng)?shù)窃屡摰纳仙壋晒M(jìn)入環(huán)月軌道后,與在環(huán)月軌道等待的指令艙對接成為了宇航員返回地球的關(guān)鍵一步。這一過程的重要性不言而喻,它是宇航員從月球返回地球的必經(jīng)之路,只有成功對接,宇航員才能進(jìn)入指令艙,利用指令艙和服務(wù)艙的設(shè)備和能源,踏上返回地球的旅程。
隨著飛船逐漸接近地球,服務(wù)艙與指令艙完成分離,指令艙獨(dú)自承擔(dān)起進(jìn)入地球大氣層和著陸的重任,這也是整個返回過程中最為驚險和關(guān)鍵的階段。
指令艙以極高的速度沖向地球大氣層,與大氣層中的氣體分子發(fā)生劇烈摩擦。這種摩擦產(chǎn)生的熱量極其巨大,使得指令艙表面的溫度急劇升高,瞬間形成一個熾熱的火球,仿佛一顆劃過天際的流星 。在這高溫高壓的極端環(huán)境下,指令艙面臨著嚴(yán)峻的考驗,稍有不慎就可能導(dǎo)致艙體結(jié)構(gòu)損壞,危及宇航員的生命安全。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),指令艙的表面覆蓋著一層特殊的隔熱材料。這種隔熱材料經(jīng)過精心設(shè)計和研發(fā),具有出色的耐高溫性能,能夠承受高達(dá)數(shù)千攝氏度的高溫。它就像一層堅固的護(hù)盾,有效地阻擋了熱量向艙內(nèi)傳遞,保護(hù)著艙內(nèi)的宇航員和各種設(shè)備。
在穿越大氣層的過程中,指令艙還通過精確的姿態(tài)控制,調(diào)整進(jìn)入大氣層的角度。這個角度至關(guān)重要,如果角度過小,指令艙可能會像打水漂一樣被大氣層彈回太空;如果角度過大,指令艙則會承受過大的過載和熱量,增加危險系數(shù) 。宇航員和地面控制中心密切配合,根據(jù)實時監(jiān)測的數(shù)據(jù),精準(zhǔn)地控制指令艙的姿態(tài),確保其以最佳的角度進(jìn)入大氣層。
當(dāng)指令艙下降到一定高度時,降落傘系統(tǒng)開始發(fā)揮作用。首先打開的是引導(dǎo)傘,它的作用是拉出更大的減速傘。引導(dǎo)傘面積較小,呈錐形帶條結(jié)構(gòu),能夠在高速氣流中穩(wěn)定打開,并順利拉出減速傘。減速傘同樣采用特殊的設(shè)計,在工作 19 秒左右后,將指令艙的速度從每秒 200 米左右減速至每秒 80 - 90 米 。
隨后,巨大的主降落傘打開,主傘采用環(huán)帆傘設(shè)計,面積高達(dá) 1200 平方米,能夠進(jìn)一步降低指令艙的下降速度,使其降至每秒 7 - 8 米。在距離地面 1 米左右時,指令艙啟動反推發(fā)動機(jī),噴出強(qiáng)大的氣流,產(chǎn)生向上的推力,進(jìn)一步減緩下降速度,最終實現(xiàn)安全軟著陸。指令艙精準(zhǔn)地落入預(yù)定海域,等待早已待命的救援船只前來打撈。至此,宇航員們歷經(jīng)艱險,終于成功返回地球,完成了這一偉大而壯麗的太空之旅 。
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