月球上並沒有發射基地,阿波羅號是如何返回地球的?

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今天是美國登月50週年紀念日,很難想象人類在50年前科技不怎麼發達的時候竟然能夠登上月球,哪怕時至今日,很多國家也沒有實現這一壯舉,由此可見,美國航空實力領先了全世界這麼多年也沒有另一個國家迎頭趕上。


50年前的今天,兩位美國宇航員代表全人類第一次在地球的天然衛星月球上留下了人類的足跡,他們分別是阿姆斯特朗和奧爾德林。兩位宇航員在月球上度過了21個小時的時間,採集了22千克月球的岩石和土壤樣本,最終於25日清晨,載著三位宇航員的降落艙平安降落在太平洋某海域,標誌著人類的第一次登月任務取得完滿成功。

第一次登月成功之後,美國在接下來的三年的時間裡進行了密集的登月活動,從阿波羅十一號到阿波羅17號,除了阿波羅13號任務失敗之外,其餘六次任務全部成功,美國總共將12名宇航員送上月球並且成功返回,最後一次登月任務在1972年底結束,這也是人類最後一次登月,半個世紀過去了,除了美國之外,還沒有任何一個其它國家的載人飛行器離開過地球軌道而進入月球軌道的。


美國為了將人送上月球,可謂是瘋狂砸錢,整個阿波羅計劃,耗資240億美元,換算成今天的美元的話,那就是幾千億美元,一直以來,肯投錢被認為是美國登月成功的關鍵所在。很多人對於美國人能夠登月特別是能夠重新返回一直是持懷疑態度的,甚至在半個世紀後的今天,還是有為數不少的人認為美國登月完全是一個騙局。其實美國登月要是騙局那早就應該被揭穿了,現在越來越多的科學家開始正視美國登月,他們一直認為美國登月是真的,不存在所謂的騙局。很多人認為宇航員降落在月球之後沒有備用火箭是如何從月球上起飛的呢?


實際上登月裝備由服務艙、指令艙和登月艙組成,登月艙由上升級和下降級組成,下降級在下降的過程中利用火箭的反推力使登月艙平穩著陸,而著陸之後,等到返回的時候,下降級就和上升級分離了,只剩上升級離開月球和指令服務艙對接,而下降級的脫離,一方面是為了減重,另一方面也是充當發射架的作用,上升級配備了單獨的火箭助推裝置,上升級點火之後,速度一步步增加,而月球上的第一宇宙速度並不大,大概只有1.7千米每秒左右,相比於地球上的7.9公里每秒,簡直小太多了,而且月球上還沒有大氣層,所以加速也更加容易,小型的火箭噴射即可達到加速脫離月球引力束縛的效果,然後上升級載著宇航員和月球樣本與指令服務艙對接,之後再返回地球,整個登月過程就是這樣的。


鏡像科普


在50年前,阿波羅11號登月飛船載著兩名宇航員首次成功登陸月球表面。經過將近一天的時間之後,飛船又載著兩名宇航員安全地飛離月球。

此後,NASA又相繼成功進行了5次載人登月任務,每次都像阿波羅11號那樣登陸並離開月表,只是每次的月錶停留時間變得越來越長。不過,NASA始終沒有在月球上建造固定的發射塔架,那麼,飛船是怎麼離開月球的呢?

一直以來,有不少人以此為理由來質疑阿波羅載人登月任務。有這種疑問的人往往缺乏對阿波羅飛船的瞭解,載人登月並且安全返回地球並沒有想象中的那麼簡單。

為了解阿波羅飛船如何離開月球,先要了解它如何登月。阿波羅登月艙由下降級和上升級兩部分組成,每一部分都配備有火箭發動機和燃料。正如其名,在登月艙下降的過程中,下降級的火箭發動機會點火,使得登月艙的速度逐漸降低,並最終安全地降落在月球表面。

當月表任務執行完之後,兩位宇航員會進入到阿波羅登月艙的上升級。此時,下降級就成為了上升級的臨時發射塔架。雖然上升級的火箭推力使其在地球上起飛,但由於月球的引力較小,月表逃逸速度只有2.38公里/秒,所以上升級可以從月球上起飛,並進入月球軌道中。

阿波羅任務每次都有三位宇航員參與,其中兩位登月,還有一位則留在指令艙/服務艙中一直繞著月球運動。在登月艙上升級進入月球軌道之後,它會與指令艙/服務艙對接。接著,兩位登月宇航員會進入指令艙/服務艙中,而上升級則會被分離。指令艙/服務艙的推進器點火,將其推向地球。最終,服務艙與指令艙分離,指令艙帶著三位宇航員著陸地球。


火星一號


提出這種問題的人一定先入為主的認為發射飛船一定得有發射架等設施才可以吧,其實完全不是那麼回事,巨大的發射架不是發射飛船的必須設施。

那麼,為什麼我們看到的火箭發射都要使用發射架呢?原因就是因為這是在地球上發射,所以才必須使用發射架,而到了月球上就不需要了。

我們現在的火箭技術主要還是化學燃料火箭,而火箭能夠升空進入太空的依據就是齊奧爾科夫斯基提出的火箭公式,根據這個公式我們知道,如果想要將有效載荷發射到太空中,必須使用多級火箭,而單極火箭要進入太空是有難度的

於是,我們必須建造非常巨大的火箭,才能有足夠的動力,把飛船發射到太空中。因此,我們的火箭少則數十米,多則上百米高,而質量也有數百噸到上前噸。

如此巨大的火箭,要是沒有發射架,那將會是非常危險的,因此,在地球上發射火箭,是一定需要發射架的。

然而在月球上,引力要比地球小的多,大約是地球的1/6,在這個重力環境中,我們同樣利用齊氏的火箭公式和相關公式,就可以計算出,從月球表面起飛所需要的燃料數量要遠遠小於從地球表面起飛的燃料數量。

而當年阿波羅登月艙,是包含兩部分的,下降部和上升部,上升部位於上面,也就是返回時的飛船,而下降部將留在月球上,也作為上升部的發射架。是的,在這裡不需要高大的發射架,只有一個看似簡陋的下降部就可以了。

而且,上升部也攜帶的2000多千克的燃料,足夠將上升部送入繞月軌道。至於返回地球,在繞月軌道上還等待著指令艙和服務艙,服務艙內也有足夠的燃料,這些燃料就是送宇航員返回地球用的了。


寒蕭99


美國上世紀六七十年代成功實施了載人登月工程,這一壯舉震驚世界。阿波羅系列載人登月飛船和用於發射飛船的土星五號運載火箭名聲大噪,而用於發射土星五號,位於卡納維拉爾角肯尼迪航天發射中心的39號發射臺也格外引人矚目。

土星五號全長110多米,起飛重量3038噸,起飛推力3400噸,相當於把一艘中型驅逐艦送上太空,速度至少達到7.9千米/秒。這樣大的質量和推力,當然需要一個龐大的發射基地和塔架了,所以在地球發射航天器必須先修建發射場。那麼問題來了:阿波羅載人登月的登月沒問題了,那是從地球的發射基地起飛的,但月球沒有提前修建發射基地設施,沒有發射塔架,那登月後從月球如何起飛返回地球?為了解釋這個問題,咱們先來看看阿波羅飛船的結構組成和如何登陸月球的。



阿波羅飛船由指令艙、服務艙和登月艙組成,總質量47噸,高約16米。中間的指令艙呈圓錐形,是宇航員主要生活和工作的空間。左邊服務艙則是攜帶推進劑和設備儀器的艙段。登月艙對接在指令艙端,登月時與指令艙分離,獨自登陸月球。


下面說一下登月艙是如何從月球起飛的以及不同於地球發射的原因。


看見圖中的登月艙了吧?登月艙由下降級和上升級組成,落月時它們是一起落月,主要利用下降級的著陸發動機懸停反衝軟著陸月面。下降級就是圖中下方用金色箔紙包裹的部分,上升級就是上面白色的艙室。其中下降級就是阿波羅飛船登月艙飛離月球的發射架。宇航員在完成月面任務後登上弦梯進入白色的上升艙段內,


上升級攜帶發動機和推進劑(登月艙淨重4.1噸,加上推進劑總重14.7噸,其中推進劑10.1噸,分配於下降級和上升級),相當於一枚小型載人運載火箭。飛離地球時,上升級以下降級為發射架,點火起飛,載著兩位宇航員緩緩上升。


為什麼在月球上不像在地球上那樣,發射火箭必須在發射基地用發射塔架呢?這是因為月球的引力只有地球的1/6,同樣的發射質量只需要1/6的力量就能達到同樣的加速度。同時火箭也用不著攜帶大量的推進劑以至於變成個龐然大物。同樣的載荷,火箭質量可不是僅僅減少為原來的1/6,這裡面有複雜的計算公式,這裡就不多說了。總而言之發射架承受的力大大減輕,所以在月面起飛只需簡易的發射架即可。

再說一下阿波羅飛船是如何返回地球的

好了,咱們接著說從月面起飛後的過程:上升級速度逐漸達到1.5千米/秒(差不多隻是地球第一宇宙速度的1/6――1/5)的月球第一宇宙速度後,開始環繞月球,尋找月球軌道上的阿波羅飛船的指令艙和服務艙組合體,然後和組合體對接,


宇航員從登月艙上升級轉移到指服組合體。然後再拋掉登月艙上升級,調整指服組合體航向開始返回地球,經過三天的飛行後,在進入地球大氣層前(三名宇航員早就在指令艙中就坐),拋掉服務艙,指令艙帶著三名宇航員以近第二宇宙速度(11.2千米/秒)採用彈跳式二次再入大氣層的方式返回地球,

平安降落大洋中。

這是阿波羅11號、12號、14號、15號、16號和17號載人登月飛船返回地球的方式。

阿波羅13號返回地球的方式稍有不同,因為在發射後第三天服務艙氧氣罐發生爆炸,炸掉了一半服務艙,


指令艙氧氣也開始洩露,登月已不可能,這時離地球32萬公里。美宇航局地面指揮中心果斷決定利用登月艙載三名宇航員返回地球,先是繼續飛向月球繞轉到月球暗面後啟動登月艙,利用引力彈弓效應變軌進入自由返回軌道,阿波羅13號的三名宇航員克服重重困難最終來到地球大氣層邊緣,宇航局做了一個違反常規的做法:拋掉指令艙而不是登月艙,三位宇航員乘坐登月艙進入大氣層,最後平安濺落太平洋。



物原愛牛毛1


如何返回地球?當年的我也很好奇,可如今讓我看了以下阿波羅11號從地球發射到登陸月球,然後再從月球返回的動畫圖,我突然明白了,不用文字描述了,請看圖(不用介意看不看得懂英文,有圖就可以)。

有看不明白的嗎?看不明白的可以評論留言


小民科


阿波羅登月飛船上的宇航員在完成月球任務後,是依靠登月艙的上升段從月球發射升空,返回到太空中的,然後和指令/服務艙匯合以後,丟棄登月艙後,宇航員利用返回艙回到地球。

登月艙設計的其實是兩段式結構,是下降和上升二合一的航天器,通過圖示可以看得很清楚,登月艙的下降段就像一個十字架,有四個彈性的支腳,中央部分具有彈性的蜂窩結構,可以在著陸時起到緩衝的作用。

而上升段看來比較複雜,主要是圍繞著上升火箭而建造,除了各種科學儀器,就是推進器,看起來比較笨重。但好在,月球上的引力只有地球上的六分之一。從月球上起飛,只需要2.38公里/秒的逃逸速度,而且登月艙只是在近乎真空的太空中起飛和飛行。

在實際登月期間,一般是三名宇航員,例如在阿波羅11號上,柯林斯留在指令艙中,而阿姆斯特朗和奧爾德林駕駛登月艙登月,當宇航員結束了在月球上的探測任務後,他們兩人就會爬上登月艙的上升段,點火起飛,離開月球和空中的指揮艙中的柯林斯匯合,一起返回地球。


量子實驗室


並不需要在月球再重新建造一個和地球上類似的發射基地,當時登陸月表用的登月艙就是“發射基地”,宇航員進入登月艙上升段,而登月艙的下降段則被當做發射平臺。

1969年阿波羅十一號成功實現人類史上第一次登月,兩位宇航員利用登月艙降落月球后,還有另一位宇航員則留在指令服務艙內繞月飛行

在月表上的工作完成後,兩位宇航員進入登月艙,隨後登月艙上升段起飛,下降段則作為發射平臺永遠留在月球,當然了,為了保證飛行順利,必須將一切非必要的物品全部留在月表。

之後,登月艙上升段與繞月飛行的指令服務艙在進行對接,隨後再將登月艙拋棄

然後點火飛向地球,在進入地球軌道後,指令艙與服務艙分離,宇航員坐在指令艙內降落地球。

這就是當年登月宇航員大概的返回過程。

總的來說,阿波羅登月計劃是一項耗時巨大、計劃嚴密的一項航天工程,並非網絡上謠傳的神秘騙局。

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賽先生科普


月球上並沒有發射基地,阿波羅號是如何返回地球的?

這可能是很多小夥伴心中的疑慮,畢竟發射阿波羅登月飛船的土星五號火箭發射時巨大的發射架大家是有目共睹的,那麼阿波羅從月面返回時並沒有如此發射塔架可以利用,它是怎麼從月面重新起飛並返回的?

一、發射阿波羅飛船的土星五號為什麼要那麼大?

一般的送往近地軌道的飛船火箭並不需要如此巨大的發射火箭,確實如此,因為它們只需要到達近地軌道然後再返回!那麼阿波羅登月飛船是如何的結構呢?

一艘完整的阿波羅飛船總共有四部分組成,分別是服務艙、指令艙以及登月艙的上升級和下降級,如果只是環地球軌道,那麼只需要一個指令艙即可,但這是去月球,來回加上月面活動的時間需要十幾天,而且總共四個部分組成的總質量高達40多噸,在當時的條件下,也只有土星五號那巨大推力的火箭才能將阿波羅飛船成功送入環月軌道!

二、從月面返回的飛船是哪一部分?

上圖是登月艙的上下結構,兩部分是獨立的,但下降時候是連在一起,因為下降時用的下半部分緩衝著陸,上升段則是返回時直接從下降段上起飛!整個登月艙總共約14-15噸,但很明顯上升段並不會全部帶回這個質量!另外還有一個重要的數據是:

地球的環繞速度:7.9千米/秒

月球的環繞速度:1.4千米/秒

很明顯與地球比起來,月球更容易達到環繞速度,為什麼不是逃逸速度?因為登月飛船的上升段只要到軌道和指令艙對接即可,真正回到地球的是指令艙而已,登月艙被遺棄在月球軌道,最後到達地球時服務艙也被遺棄在地球軌道!

因此與發射出去時40幾噸的總質量比較,從月球起飛時10噸都不到,而且月球引力比較小,起飛火箭推力要求低!

三、登月艙的上升段是如何起飛的?

請注意底部的下降段就當成了臨時的發射臺!也許各位並沒有看到如地面火箭發射時候所發出的大量煙火的場景,這跟火箭尾焰在真空中擴散方式以及燃料性質是有關係的,起飛瞬間各位可以看到火焰,並且臨時發射臺上雜物亂飛!起飛後其實發動機一直在工作,但並沒有朝著攝像頭,因此我們無法見到尾焰,不過這個視頻並沒有到此結束,而是還有挺長一段時間,能看到一直到飛船轉彎時候尾噴口對著攝像機時的火光!

嫦娥五號返回階段也是同樣的結構,下降段底座作為發射臺!無論從月面起飛成功還是失敗,這個下降段在降落之後就完成了使命,而作為發射臺是它的剩餘價值!


星辰大海路上的種花家









傲翔鷹


答:阿波羅飛船的登月艙,其中下降段兼顧月面著陸工作和起落架的作用,並永遠留在了月球上,而上升段把宇航員從月球表面送到月球軌道。


我們在地球上發射火箭,都需要一個可靠的發射平臺,來保證火箭的平穩起飛;在大約50年前,美國的阿波羅計劃前前後後把12位宇航員送上月球,人類從此開始了宇航時代。

阿波羅飛船是一個複雜的航天器,並由土星五號火箭運送至地球軌道,阿波羅飛船由服務艙、指令倉和登月艙組成,其中登月艙又分為下降段和上升段,各部分主要的功能如下。

服務艙

主要負責地球軌道到月球軌道之間的轉移,並配備了燃料、氧氣、水循環系統等等,總重量大約是35噸。

指令倉

飛船的控制中心,宇航員工作和生活的艙室,重量大約6噸,最後飛船從月球背面回到地球軌道後,指令倉搭乘宇航員返回地球表面。

登月艙

登月艙負責登月工作,包括從月球軌道向月球表面著陸,以及宇航員從月球表面回到月球軌道,又分為上升段和下降段。

(1)上升段

宇航員從月球表面起飛時的艙室,有獨立的推進系統,上升段把宇航員送到月球軌道後,再和指令倉進行對接,然後再由服務艙提供動力返回地球軌道。

(2)下降段

飛船在月球軌道進行分離,由下降段提供推力輔助,使得整個登月艙在月球表面安全著陸;在上升段起飛時,下降段還兼顧發射架的作用,並永遠留在了月球表面。


我們可以看到,阿波羅飛船的外觀不具備火箭一樣的流線型,這是因為阿波羅飛船主要是在沒有空氣的太空中飛行(月球表面也沒有空氣),所以飛船整體的設計,主要考慮重心平穩就行,無需考慮空氣動力學原理。

只有其中的指令倉,在返回地面時,需要穿過厚厚的大氣層,所以指令倉設計成圓錐形,就是考慮到空氣動力學原理。


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