1969年7月20日,“阿波羅11號(hào)”登月成功,人類的足跡首次踏上月球。50年前,科技遠(yuǎn)沒(méi)有今天發(fā)達(dá),宇航員靠什么飛到38萬(wàn)公里外,并在月球上安全著陸?科技日?qǐng)?bào)記者調(diào)研了那些在“阿波羅”計(jì)劃中用到的神奇裝備,回顧那“步步驚心”的登月之路。 “土星5號(hào)”: 推力和運(yùn)載能力巨大 為了把宇航員送上月球,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)專門(mén)研制了“土星5號(hào)”超重型運(yùn)載火箭?!巴列?號(hào)”高達(dá)110.6米,重量超過(guò)3000噸,近地軌道運(yùn)載能力118噸,起飛推力達(dá)到3400噸,推力和運(yùn)載能力僅次于因蘇聯(lián)解體未能量產(chǎn)的“能源號(hào)”運(yùn)載火箭。 “土星5號(hào)”由“三級(jí)”組成。第一級(jí)稱為S-IC,裝備5個(gè)F-1火箭發(fā)動(dòng)機(jī),只燃燒2.5分鐘,將搭載宇航員的“阿波羅”飛船送到大約61公里的高度。第二級(jí)稱為S-II,由5臺(tái)J-2發(fā)動(dòng)機(jī)提供推力,在一級(jí)燃燒結(jié)束后立即開(kāi)始工作大約6分鐘,將飛船帶到大約185公里的高度,進(jìn)入宇宙空間。S-IVB是“土星5號(hào)”的第三級(jí),其在任務(wù)過(guò)程中啟動(dòng)兩次:第一次將飛船送入近地軌道,第二次則將其送入地月轉(zhuǎn)移軌道。 “土星5號(hào)”由NASA馬歇爾航天飛行中心主持研制,共發(fā)射了13次,除“阿波羅5號(hào)”和“阿波羅7號(hào)”之外,包括了從“阿波羅4號(hào)”到“阿波羅17號(hào)”的所有任務(wù)。最后一次發(fā)射是在1973年,將NASA的“天空實(shí)驗(yàn)室”空間站送入近地軌道。 控制與服務(wù)模塊: 有時(shí)不靠譜 還能搞外交 “阿波羅”飛船由控制艙、服務(wù)艙和登月艙構(gòu)成。其中控制艙和服務(wù)艙共同構(gòu)成“控制與服務(wù)模塊(CSM)”,將宇航員送到月球軌道再帶回地球家園。 控制艙是宇航員太空飛行時(shí)的居住地,同時(shí)作為“返回艙”,在任務(wù)完成時(shí)搭載乘員再入大氣層。該艙高3.9米,重5.5噸,能夠容納3人,內(nèi)層材料為鋁板,外層材料為銅焊不銹鋼并涂有樹(shù)脂隔熱層,艙內(nèi)裝有控制面板和顯示器,供宇航員駕駛飛船。 服務(wù)艙則像是一個(gè)直徑3.9米,高7.5米的圓筒,發(fā)射時(shí)重達(dá)23噸。其內(nèi)部包括推進(jìn)系統(tǒng)、燃料存儲(chǔ)罐、給燃料系統(tǒng)加壓的氦氣罐、燃料電池及氧氣和氫氣存儲(chǔ)罐等部分。服務(wù)艙的作用,就是為飛船提供飛行的動(dòng)力和能源等。 值得注意的是,作為“阿波羅”計(jì)劃中和宇航員相處時(shí)間最長(zhǎng)的航天器,CSM在“阿波羅”計(jì)劃中的表現(xiàn)卻最“不靠譜”。1967年1月,“阿波羅1號(hào)”發(fā)射前測(cè)試中,控制艙突發(fā)火災(zāi),造成3名宇航員全部喪生。1970年4月,“阿波羅13號(hào)”在奔月過(guò)程中服務(wù)艙爆炸,3名宇航員在地面工程師的指揮下經(jīng)過(guò)“險(xiǎn)象環(huán)生”地自救才得以平安返回。 此外,CSM除了參與“阿波羅”計(jì)劃,還“客串”過(guò)一次“太空外交官”。1975年7月,被人們稱之為“阿波羅18號(hào)”的CSM與蘇聯(lián)的“聯(lián)盟-19號(hào)”飛船在太空交會(huì)對(duì)接,象征著兩個(gè)“超級(jí)大國(guó)”的太空握手。 登月艙: 在月球上起降 緊急時(shí)可避難 在發(fā)射階段,登月艙置于CSM下方,二者由“航天器/登月艙適配器(SLA)”分開(kāi)。到達(dá)月球軌道后,SLA脫離,“控制與服務(wù)模塊”與登月艙對(duì)接,宇航員可由控制艙進(jìn)入登月艙。 登月艙能夠攜帶兩名宇航員在月球上起降,其上段負(fù)責(zé)起飛,名為上升段,包括乘員艙、顯示與控制系統(tǒng)、S波段雷達(dá)、推進(jìn)系統(tǒng)、燃料罐以及氧氣罐等部分。下段負(fù)責(zé)降落,名為下降段,除了存儲(chǔ)宇航員在月球上所需的設(shè)備,還裝有下降火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架和燃料罐等。 登月艙降落在月球后,宇航員首先將調(diào)試上升段準(zhǔn)備好“退路”。之后,他們才開(kāi)始執(zhí)行月面探測(cè)任務(wù)。通常情況下,宇航員在月面停留1—3天,從事收集巖石、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、駕駛月球車、測(cè)試宇航服等工作。任務(wù)完成后,他們將返回乘員艙。上升段使用爆炸螺栓與下降段分離,起飛進(jìn)入月球軌道,并與CSM交會(huì)對(duì)接。宇航員返回控制艙后,上升段將脫離,CSM隨即開(kāi)始“回家之旅”。 “阿波羅13號(hào)”遇險(xiǎn)時(shí),CSM能源系統(tǒng)受損,控制艙內(nèi)失去氧氣,宇航員只能將登月艙作為“避難所”,直至再入大氣層前才返回控制艙。 更值得注意的是,SpaceX“獵鷹”火箭上使用的“灰背隼”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的針?biāo)ㄊ絿娮⑵骷夹g(shù),正是源于“阿波羅”計(jì)劃中登月艙的下降發(fā)動(dòng)機(jī)。(胡定坤)
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