當年阿姆斯特朗登月出艙走兩步後,是怎麼離開了月球?

先行者2018


沒有隻走兩步,在月表上行走的時間超過了兩小時,肯定步數超過了100步了吧。阿波羅計劃登月用的飛船總共分為三個結構:登月艙、指揮艙、服務艙,登月艙顧名思義,登月專用,登月艙還分為兩段,一個是下降段,一個上升段。

登月的過程是這樣子的,指揮艙與服務艙在月球軌道上環繞著飛,登月艙與它分離獨立登月,裡面站著奧爾德林、阿姆斯特朗兩位宇航員。科林斯待在環月指揮艙中,準備接應他們。

阿姆斯特朗與奧爾德林登月之後,在月球上面待了大約21個小時,採集月球岩石樣本,期間在月球上還休息了一陣子,最後搭乘登月艙上升段離開月球表面。

題主疑問,登月艙上升段的火箭推力足夠帶他們離開月球表面進入軌道中嗎?

沒問題的,這已經在研製時就經過了精密的計算,甚至登月艙中連宇航員的座位都沒有,為的就是減輕登月艙重量,此外,離開月球時,除了攜帶採集好的月球岩石樣本外,帶來的科學組件悉數留在了月球上,本來十幾噸重的登月艙,離開的時候估計也就四五噸重,返回發動機點火,將他們帶離月面進入環月軌道與停留在軌道上的科林斯會合,轉移物品,然後把登月艙的上升段丟掉,服務艙主發動機啟動,飛離月球。

燃料是自帶的,有問題嗎?地面垂直起飛有問題嗎?只要推力足夠,想從哪裡飛就從哪裡飛。月球的重力僅是地球的六分之一而已,更何況還沒有大氣層。

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科幻船塢


50年前,阿波羅11號的宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林先後踏上月球的土地,實現了人類登月的壯舉。他們在月表上活動了2.5小時之後回到登月艙,隨後乘坐上升級離開了月球。在阿波羅11號之後,還實現了5次載人登月任務,另有10位宇航員登陸月球,並以同樣的方式離開月球。

關於題主的第一個問題,月球上是沒有先期建造的火箭發射塔,但這並不意味著就不能發射火箭。關於題主的第二個問題,登月艙並沒有存儲了往返地球和月球的燃料,只有往返月球表面和月球軌道的燃料。阿波羅計劃的登月方案並非是直接的地月往返,而是利用月球軌道作為中轉。

飛向月球的飛船由三部分組成,分別是指令艙、服務艙和登月艙。在飛船到達月球軌道之後,登月艙會跟指令艙/服務艙分離。一名宇航員會駐留在指令艙/服務艙上繞著月球飛行,另外兩名宇航員則會駕駛登月艙著陸月球。

登月艙又分為下降級和上升級,這兩級使用的氧化劑都是四氧化二氮,燃料都是航空肼50,下降級的推力為45千牛,上升級的推力為16千牛(詳細數據見NASA)。在登月過程中,下降級的發動機會啟動,使得登月艙可以著陸在月球上。而當宇航員完成任務離開月球時,他們會進入登月艙的上升級中,下降級作為發射塔留在月球上,上升級的發動機啟動可以把宇航員帶離月球。

由於月球上幾乎沒有大氣,並且引力也比地球上弱得多,所以月球上的第一宇宙速度只有1.7公里/秒。雖然登月艙上升級的推力並不大,但它也能夠飛離月球,進入月球軌道中,與在軌運行的指令艙/服務艙進行對接。

此後,登月艙上升級會被留在月球軌道上,三名宇航員乘坐指令艙/服務艙飛向地球。再入地球大氣層之前,服務艙會分離,最後只有指令艙帶著宇航員返回地球。


火星一號


當年NASA的阿波羅11號首次載人登月成功,隨後阿波羅12,14,15,16,17等五次也相繼成功實現載人登月併成功返回。 先後歷時11年,在1972年結束時,阿波羅計劃先後送上了12名宇航員登陸月球。

阿波羅計劃考慮可行性和經濟性,採用的登月返回方案是月球軌道回合方案。其中載人登月飛船由指令艙、服務艙和登月艙組成。當飛船進入低月球軌道以後,登月艙會和指令和服務艙分離,通過登月艙自身發動機的推力,在月球表面軟著陸。

當宇航員在月球表面完成指定的科考任務好後,就會進入到登月艙的上升艙準備返回。在月球上,飛行器只需1.7km/s的速度就可以離開月球表面。以登月艙下段為發射臺,點火上升艙艙的發動機,即可將上升艙送回到指令和服務艙所在的低軌道對接。

宇航員進入指令艙後,丟棄上升艙。服務艙點火將指令艙和服務艙送回到月底轉移軌道,在進入地球大氣層前,指令艙和服務艙分離後,進入大氣,最終著陸地面,完成載人登月這一項複雜而精密的工程。

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量子實驗室


這個問題很簡單,要了解月球的環繞速度和登月艙的結構。

為什麼地球發射衛星需要發射架呢?

因為地球的質量比較大,所以地球的第一宇宙速度相對來說就比較大,也就是最小發射速度需要7.9km/s的速度。

這樣的速度就需要極多的燃料維持,燃料越多,火箭體積越大。為了便於穩定就最好弄個發射架給穩定住。

但是要知道,月球質量比較小。這就導致其第一宇宙速度,也就是最大環繞速度或最小發射速度只有1.68km/s。



所以登月艙只要速度達到1.7km/s就完全可以脫離月球表面了,所以攜帶的燃料就比較少,體積就小了很多,也不必為了穩定而專門建立一個發射架。


但是要回到地球還不行,月球的第二宇宙速度是逃逸速度,也就是2.4km/s

但是沒關係,只要登月艙先到達繞月軌道就行。

脫離月球需要更大的速度,也就需要更多的燃料。不過在月球軌道上一直停留著登月指揮艙和服務艙。這些艙裡面有更多的燃料。完全可以保證逃離月球。

登月過程一共包括登月艙,指揮艙和服務艙。到達月球軌道以後,其他兩個艙在軌道上原地待命。只有登月艙下降月球表面。登月艙有飛飛上升艙,和下降座駕。


在返回的時候,登月艙拋棄下降階段的座駕而只有上升艙回到月球軌道和指揮艙對接。然後再返回地球。


科學認識論


從地球的角度來看,我們在執行某個航天任務的時候,一定要有一套完整的設備,例如火箭發射架,運載火箭,以及各種指揮和通信工具等。

那麼之所以要有這樣的東西,一個是因為我們要時時的掌握和控制各種航天數據,另外一個則是要擺脫地球的引力,讓火箭得以順利進入太空中。



但月球就比地球好的多,因為月球的引力很小,它只有地球的六分之一,所以同樣是擺脫引力的作用,從月球往太空飛就要容易的多。

所以月球上雖然沒有發射架,但只要保證宇宙飛船有足夠的燃料,就可以保證它能擺脫月球的引力,然後重返地球,那麼當年的阿波羅11號就是這麼做的。


事實上當年在執行完任務之後,阿姆斯特和隊友就立刻返回了登月艙,然後在發動機的驅使之下,登月艙的上級和下級分離。

上級帶著宇航員們重返月球軌道,與一直環繞在月球軌道的指揮艙對接,而下級則永遠的留在月球場面,成為人類登月留下的痕跡之一。

那麼指揮艙的推動之下,阿姆斯特朗等人重回地球軌道,然後一步一步重返大氣層,然後就和我們今天看到的一樣,返回艙在進入大氣層之後,以極快的速度往下落。

但在降落傘的作用下,返回艙的速度始終處於一個安全值,最後返回艙安全的掉在了夏威夷附近的海域,那麼人類首次登月也宣告成功,而後美國又故技重施,又5次登上月球,其記錄至今讓人仰望……


種植恆星


在成功登月且在月表逗留一段時間後,宇航員們會重新回到停留在月表的登月艙裡,隨後登月艙的上升級點火起飛,留下登月艙的下級。

之後上升級與環月軌道上的指令服務艙對接,隨後拋棄上升級,最後指令服務艙載著宇航員返回地球,達到地球軌道後,再拋棄服務艙,最後只有指令艙下落地表。

這一系列步驟都是預先計劃好了的,返回所用的燃料也都是從地球上帶過去的,不過為了返回過程的順利,宇航員們還是把一些不必要的東西全都留在了月球,這也是為什麼幾次登月下來,月球上會留下上百噸“垃圾”的原因(也包括其他國家的探測器之類的東西,不過大頭仍舊是阿波羅計劃遺留的)

阿波羅計劃就是美國為了在航天領域趕超速蘇聯而提出的,最後由美國人在1969年率先載人登陸月球。

不得不說這是人類科學技術的偉大勝利,畢竟遠在38萬公里處的月球,不是想去就去的成的,至今50年過去了,全世界也依舊只有美國載人去過月球。

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賽先生科普


美國在1969年~1972年共進行了七次載人登月,六次成功把12名宇航員送上月球。分別是阿波羅11號、阿波羅12號、阿波羅14號、阿波羅15號、阿波羅16號、阿波羅17號,阿波羅13號出現事故但是人員沒有傷亡載人登月失敗。

阿姆斯特朗是阿波羅11號的指令長,奧爾德林是登月艙駕駛員,科林斯是指令艙駕駛員,所以只有前兩位踏上月球,科林斯留守在指令艙繞月飛行。1969年7月21日凌晨2點56分阿姆斯特朗踏上月球表面,並說出了著名的一句話:這是一個人的一小步,卻是人類的一大步。在15分鐘後奧爾德林走出登月艙踏上月球。

他麼踏上月球后插上一面旗子,開始拍照採集樣本,同時在月球表面留下了一個紀念牌,以緬懷為航天事業犧牲的蘇聯宇航員尤里·加加林、弗拉基米爾·科馬羅夫以及阿波羅1號的三位宇航員查菲、格里森和懷特。阿姆斯特朗和奧爾德林只在月球表面待了兩個半小時開始返航。

月球因為質量小引力小,在月球上起飛發射比地球上簡單的多。阿波羅11號大體上分為登月艙和指令艙兩部分,登月艙又分為下降級和上升級。在著陸的時候下降級點火減速消耗燃料,從月球返回的時候下降級充當發射架被遺留在月球表面,上升級點火離開地面與正在繞月飛行的指令倉對接。對接完成之後阿姆斯特朗和奧爾德林進入指令艙,並且與上升級分離,上升級最終的命運就是墜落在月球表面。指令艙點火飛回地球,最後入大氣層降落地面上。



科學黑洞


阿姆斯特朗作為阿波羅登月計劃,世界第一個登上月球的人,可以說他走出的那兩步具有非凡的意義。他自己也曾經說過,他的一小步,人類的一大步。

我想,現在大家關心的問題在於,登上月球的他後來是怎麼離開月球回來的。以至於都懷疑登月造假了,認為再返回來估計是不可能的。



事實上,當時是有兩位宇航員登陸月球的,分別為阿姆斯特朗和奧爾德林。還有一位宇航員叫做柯林斯。負責指揮艙做環月軌道飛行。登月艙和指揮艙分離後,指揮艙做環月飛行,登月艙進行軟著陸。


待登月艙平安降落在月球“靜海”的西南部後,開始了歷史性的一刻,首先當然是出艙嘍,完成人類第一次踏足月球的壯舉。然後嘛,插入象徵意義的美國國旗。隨後採集月面岩石標本,安放了地震儀和激光反射器等等和一系列的科學探測。

待一切完成後,那就是離開月球了。登上登月艙,點燃登月艙上升段火箭,飛離月面。帶達到已預訂的軌道高度後,由指揮艙的柯林斯與其會合對接後,通過連接通道進入指揮艙,隨後拋棄登月艙。最後就是返回地球了。


月球由於處於真空狀態,物體運動幾乎沒有阻力,而且月球引力只有地球6分之一。並不需要太多燃料其實就能夠離開月球的。


良良引力波


首先爆個料。

大家看到的尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗踏上月球的“第一步”是彩排後拍攝的結果,因為他需要先爬下登月艙從底下卸下實驗包,取出電視攝像機調試好拍攝角度並連接好通信線路,再返回去表演一次。

(“第一步”的原始圖像與處理後的電視圖像)

阿姆斯特朗說“這是個人邁出的一小步,但卻是人類邁出的一大步。”如果放在今天講,很可能會引起關於性別歧視的軒然大波。

(阿波羅地面練習模型,拍攝出艙畫面的16毫米攝像機所處的位置)

因為他的英文原文是:“That's one small step for a man; one giant leap for mankind.”

阿姆斯特朗事後承認他當時說的是“男人的一小步”,地面電視編輯人員把他的那個“a”用雜波蓋掉了,同時將他兩次的錄音進行了重新編輯,於是大家聽到的聲音便成了:

"That's one small step for man; one giant leap for mankind".

按下閒話不表,且看阿姆斯特朗和奧爾德林在走了兩步之後都做了些什麼。

兩位宇航員向休斯敦中心彙報了月面土壤情況以及他們行走的感受;取出哈蘇相機進行調試拍攝;不時以擺弄電視攝像機;然後取出採樣器對月球表面的土壤和石塊進行了採樣。於此同時,兩位宇航員不斷地與休斯敦中心進行溝通,向他們描述周圍的環境和看到的石頭形狀......

(首次登月,宇航員們的活動範圍並不大)

也許是受限於當時電視技術的不發達,地面控制中心無法看清楚二人到底做了什麼以及看到了什麼,所以兩名宇航員事無鉅細地通過無線電向休斯敦彙報一切,簡直是口水多過茶。

很顯然,這是必要的,他們不是到月球旅遊,他們是肩負任務而來。

(縫在宇航員袖口的任務流程,抬手就能看見)

(奧爾德林在飛船旁邊插了一個監測太陽風的裝置)

(星條旗組件)

之後他們取出了美國國旗,並將其插在了登月艙的旁邊。

(休斯敦控制中心現場)

在與美國總統尼克松進行通話後,兩位宇航員繼續他們的工作。

他們在月球上安放了一臺地震儀和一臺激光測距反射器,然後又在距離稍遠一點的地方進行了地質標本取樣和拍照。在月面活動計劃超時半小時後,他們帶著21.55公斤的月球樣本回到了登月艙,準備返回程序。

宇航員們準備返回地球的時候發現了一個意外:奧爾德林在回到狹窄的登月艙時不小心碰斷了一個開關的小塑料手柄,這是上升段主發動機的一個保險開關,萬幸的是奧爾德林拿一支圓珠筆插到插槽裡把開關打開了。

(被碰斷的開關就在這一排排的開關中間)

在經過了一系列複雜的檢查和準備流程之後,阿波羅11號登月艙上升段準備點火升空。

(登月艙的上升段與下降段之間有一些爆炸螺栓進行連接)

當爆炸螺栓被接通電流時會發生爆炸,爆炸所產生的巨大推力將把飛船上升段推離月球。

(阿波羅飛船爆炸螺栓爆炸前後剖面示意圖)

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周志宏glee



美國總統肯尼迪是一位對宇航事業非常支持的總統,在當時美國航天技術全面落後於蘇聯的情況下,肯尼迪進行了著名的登月演講:“我們選擇去月球,不是因為登月很簡單,而是因為它很難”,當肯尼迪宣稱要在10年內登上月球后,海量的資源和資金注入到了NASA,阿波羅計劃當時一共花掉了255億美元 ,佔了美國GDP的0.57%,當時全美科研經費的20%全投進了阿波羅計劃,30萬人和200多所大學80多個科研機構為阿波羅計劃提供技術保障。

第一次載人登月的已經是阿波羅11號了,美國在肯尼迪十年之約的第九年踏上了月球的土地,在此之前已經有數艘阿波羅飛船進行了實驗和測試,最終阿波羅11號任務通過土星五號運載火箭啟程前往月球,在到達月球軌道之後阿姆斯特朗和奧爾德林坐上登月艙降落到了靜海基地,開始了人類第一次月面行走並收集了海量的月球標本。


宇航員們回來的時候也是通過登月艙回來的,月球的逃逸速度很低,體積小巧的登月返回艙完全可以帶著兩名宇航員和月球岩石標本回到月球軌道的服務艙進行對接,當登月的兩名宇航員和服務艙內的宇航員會合之後便開始返程回到地球。

最後回到地球的只有宇航員和幾十公斤的月球岩石標本,在降落到海上後一小時內美國的直升飛機就發現了他們。


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