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50年前,宇航員登月之路步步驚心

bjly66.com 2019-07-20 16:44

50年前,宇航員登月之路步步驚心

  1969年7月20日,“阿波羅11號”登月成功,人類的足跡首次踏上月球。50年前,科技遠沒有今天發達,宇航員靠什么飛到38萬公里外,并在月球上安全著陸?科技日報記者調研了那些在“阿波羅”計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”:

  推力和運載能力巨大

  為了把宇航員送上月球,美國國家航空航天局(NASA)專門研制了“土星5號”超重型運載火箭。“土星5號”高達110.6米,重量超過3000噸,近地軌道運載能力118噸,起飛推力達到3400噸,推力和運載能力僅次于因蘇聯解體未能量產的“能源號”運載火箭。

  “土星5號”由“三級”組成。第一級稱為S-IC,裝備5個F-1火箭發動機,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。第二級稱為S-II,由5臺J-2發動機提供推力,在一級燃燒結束后立即開始工作大約6分鐘,將飛船帶到大約185公里的高度,進入宇宙空間。S-IVB是“土星5號”的第三級,其在任務過程中啟動兩次:第一次將飛船送入近地軌道,第二次則將其送入地月轉移軌道。

  “土星5號”由NASA馬歇爾航天飛行中心主持研制,共發射了13次,除“阿波羅5號”和“阿波羅7號”之外,包括了從“阿波羅4號”到“阿波羅17號”的所有任務。最后一次發射是在1973年,將NASA的“天空實驗室”空間站送入近地軌道。

  控制與服務模塊:

  有時不靠譜 還能搞外交

  “阿波羅”飛船由控制艙、服務艙和登月艙構成。其中控制艙和服務艙共同構成“控制與服務模塊(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的居住地,同時作為“返回艙”,在任務完成時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,內層材料為鋁板,外層材料為銅焊不銹鋼并涂有樹脂隔熱層,艙內裝有控制面板和顯示器,供宇航員駕駛飛船。

  服務艙則像是一個直徑3.9米,高7.5米的圓筒,發射時重達23噸。其內部包括推進系統、燃料存儲罐、給燃料系統加壓的氦氣罐、燃料電池及氧氣和氫氣存儲罐等部分。服務艙的作用,就是為飛船提供飛行的動力和能源等。

  值得注意的是,作為“阿波羅”計劃中和宇航員相處時間最長的航天器,CSM在“阿波羅”計劃中的表現卻最“不靠譜”。1967年1月,“阿波羅1號”發射前測試中,控制艙突發火災,造成3名宇航員全部喪生。1970年4月,“阿波羅13號”在奔月過程中服務艙爆炸,3名宇航員在地面工程師的指揮下經過“險象環生”地自救才得以平安返回。

  此外,CSM除了參與“阿波羅”計劃,還“客串”過一次“太空外交官”。1975年7月,被人們稱之為“阿波羅18號”的CSM與蘇聯的“聯盟-19號”飛船在太空交會對接,象征著兩個“超級大國”的太空握手。

  登月艙:

  在月球上起降 緊急時可避難

  在發射階段,登月艙置于CSM下方,二者由“航天器/登月艙適配器(SLA)”分開。到達月球軌道后,SLA脫離,“控制與服務模塊”與登月艙對接,宇航員可由控制艙進入登月艙。

  登月艙能夠攜帶兩名宇航員在月球上起降,其上段負責起飛,名為上升段,包括乘員艙、顯示與控制系統、S波段雷達、推進系統、燃料罐以及氧氣罐等部分。下段負責降落,名為下降段,除了存儲宇航員在月球上所需的設備,還裝有下降火箭發動機、起落架和燃料罐等。

  登月艙降落在月球后,宇航員首先將調試上升段準備好“退路”。之后,他們才開始執行月面探測任務。通常情況下,宇航員在月面停留1—3天,從事收集巖石、開展實驗、駕駛月球車、測試宇航服等工作。任務完成后,他們將返回乘員艙。上升段使用爆炸螺栓與下降段分離,起飛進入月球軌道,并與CSM交會對接。宇航員返回控制艙后,上升段將脫離,CSM隨即開始“回家之旅”。

  “阿波羅13號”遇險時,CSM能源系統受損,控制艙內失去氧氣,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。

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