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美国半个世纪前就实现载人登月,但宇航员如何从月球返回地球的?

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宇宙时空

2022-01-05 19:39

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美国载人登月已经过去半个世纪了,有很多人对其中的细节感兴趣,特别是登月之后的宇航员到底是怎么返回地球的,更是让很多人非常费解。

其实关于登月的宇航员怎么回地球这件事,答案非常简单:宇航员就是坐着火箭回来的呀。

如下图所示,土星五号火箭大家可能非常熟悉,但是土星五号到底运载了什么东西,大家就不一定清楚了。其实土星五号的顶部最终会分离出来两个飞船,分别是登月舱和指令舱——宇航员就是在这两个飞船中飞向月球、登陆月球然后又返回地球的。

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如下图所示,飞船主要由登月舱,指令舱和服务舱构成。当两名宇航员登陆月球的时候,指令舱就飞行在月球的轨道上。而且大家应该也看到这两艘飞船里面有圆柱形/球状的罐子,这些罐子里面装满了燃料,指令舱、登月舱就是凭借这些燃料飞行、登陆的。

当登月舱降落到月球上之后,就是下面这个样子的。实际上基本是登月舱,也不是一个完整的结构,而是由上下两个部分组成。其中上面的那个部分就是所谓的“上升级”。

如下图所示,就是登月舱的分解图,其中上面的半个就是“上升级”。而在这张图片里面我们也看到了上升级中也含有大量的燃料罐,里面储存着上升级飞出月球所需要的燃料。

下面这幅动图就展示了上升级是如何飞出月球的。

有人会问了,上升级的燃料怎么可能把宇航员送出月球,难道不需要巨大的火箭吗?

确实,从地球上发射卫星需要巨大的火箭,这是因为地球的质量远远超过月球,所以需要把卫星加速到更大的速度才能够让卫星进入太空(地球的逃逸速度是11.2公里/秒,而月球的逃逸速度只有2.4公里/秒左右,差别巨大),同时地球上有空气阻力的作用,所以需要把火箭造成细长的形状,以最大程度上减小空气阻力。

但是这两个问题在月球上都不存在,因此飞船很容易就可以进入到月球轨道了。

事实上,决定卫星能不能够飞到太空的,最重要的一个参数就是燃料占整个发射系统的重量。不要看“上升级”个头小(总重4.7吨),但是其中居然有超过2.3吨的高性能燃料(偏二甲肼),所以在如此多的燃料的加持下,上升级进入月球轨道自然就不是什么难事儿了。

那么,上升机飞到太空中之后,又是怎么回到地球的呢?

不要忘了,月球轨道上还运行着指令舱呢。在月球轨道上,宇航员手动操纵上升机和指令舱对接,然后两个飞船就一起飞回地球了。

有人质疑,说那个时代怎么可能有卫星的对接技术?实际上早在1966年的双子星计划中美国就实现了手动对接技术。阿波罗计划中的月球轨道对接也是宇航员手动完成的。

阿波罗计划中的月球轨道对接具体过程可以见中国探月工程总设计师吴伟仁写的《深空探测器自主导航原理与技术》,不服气可以去喷他。

最后,在指令舱的燃料的推动下,宇航员就可以回地球了——这样解答了你的疑问了吗?

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