月球沒有發射場,當初阿波羅計劃宇航員,是如何返航的?

陰霾冬天


很多人就是揪著當初阿波羅登月的時候月球沒有火箭發射場所以理論上宇航員如果上了月球是沒有辦法返回的這件事來藉此說明美國人沒有登上月球。


可是事實上,美國人有沒有登陸月球,我們也應該擦亮眼睛去看,世界上那麼多國家的專家都已經證實了美國登月的真實性,怎麼還是有人不相信呢?難不成專家說的話還沒有一些民科說得準?為了瞭解阿波羅登月計劃中登上月球的宇航員是如何返回地球的這個問題,我們不妨來看一看登上月球的著陸器的構成。

登月所用的阿波羅11號由三個主要部分組成,分別是指揮艙、服務艙以及登月艙,顧名思義,各自的作用也不用我說了,而其中最為關鍵的登月艙,將會是這篇文章的重點介紹對象,登月艙當然就是最後登上月球的那個部分了,宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林乘坐登月艙降落在月球的表面。其實登月艙除了具有月面軟著陸的作用之外,它還有另外一個作用,那就是送宇航員回到繞月軌道。


登陸艙其實可以分為兩個部分,一個是著陸器,也就是降落在月球表面的時候需要用到的配有火箭噴射部分的那一個,另外一個部分是上升器,在登陸完成之後,著陸器的作用就變成了上升器的火箭發射架,上升器上面也有火箭,通過將著陸架作為起射架並且在上升的過程中拋棄著陸器,上升器就足以帶著宇航員回到繞月軌道了。之後上升器會跟在繞月軌道上待命的服務艙對接,然後將宇航員轉移到控制艙之後,再通過指揮艙就可以返回地球。

可能很多人疑惑的地方不是上升器怎麼起飛的,而是上升器為什麼可以帶著宇航員脫離月球的引力束縛,這麼想也在情理之中,畢竟上升器看起來也不大,那麼它所攜帶的火箭推力,也應該是很有限的,只是有一件事你可別忘了,那就是月球的重力加速度僅僅只有地球的六分之一,而月球的逃逸速度,僅僅只有2.4千米每秒,差不多隻有地球的三分之一,所以說,在月球上點火發射的話,火箭推力不需要很大就足以將宇航員帶離月球了。


鏡像科普


著陸的部分包括一個發射臺。

阿波羅11號由土星5號火箭發射,總質量為3039噸。由於地球引力巨大,這些質量的絕大部分是推進燃料,只有45噸的指令艙及登月艙進入月球軌道,僅佔總質量的1.5%。

指令艙質量為30噸,這是任務完後返回地球的部分,其中指揮艙5.6噸,是返回地球的部分,服務艙24.5噸,主要是推進劑。

登月艙質量14.7噸,這就是登月的關鍵了。登月艙由下降級和上升級組成,下降級質量約10噸,裝載了約8噸燃料,以及月球車、雷達天線、攝影機、月面活動工具等。在月球軌道上,登月艙和指令艙和分離後,依靠下降級的火箭著陸,阿姆斯特朗牛逼哄哄地說出了那句話:這是個人的一小步,卻是人類的一大步。

最最關鍵的上升級質量約4.5噸,其中推進劑質量2353公斤,這是因為月球的重力只有地球的六分之一,無須像地球發射那樣,需要巨大的能量。登月艙的下降級被留在月球上,充當了發射臺的作用,這是上升級離開月球的gif動畫,看起來還是挺輕鬆的。

登月艙上升級返回月球軌道後,和指令艙會合,宇航員和獲取的資料、樣本進入指令艙,登月艙就被拋棄在月球軌道了,最終會和月球相撞。

指令艙返回地球,回到地球軌道後,只有約5.6噸的指揮艙,或稱乘員艙降落到地球上,只佔發射時質量3039噸的不到0.2%,你可以想象人類要衝出地球到達另外一星球並返回,需要付出多大的代價了。


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阿波羅11號(Apollo 11)是美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)簡稱NASA)的阿波羅計劃(Project Apollo)中的第五次載人任務,是人類第一次登月任務,三位執行此任務的宇航員分別為指令長阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和指令艙駕駛員邁克爾·科林斯(Michael Collins)以及登月艙駕駛員巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)。

其中用以阿姆斯特朗和奧爾德林登月的登月艙,包括下降段和上升段。

下降段和上升段都裝有火箭發動機和定量燃料

不同於地球,月球上空沒有空氣,因此所有靠大氣阻力減速降落的手段通通行不通,比如使用降落傘。

月球探測器要想降落月球表面,只能依靠反推制動減速——火箭發動機向下噴出高速熱氣流,產生反作用力,使探測器減速。

1969年7月20日下午4時17分43秒(休斯敦時間),阿波羅11號登月艙成功降落外寧靜海南部,在Sabine D環形山西南20公里處。

降落後不久,阿姆斯特朗和奧爾德林出艙,踏上月球表面,兩人在月球表面待了約兩個半小時。

他們在月表插了美國國旗,與時任美國總統尼克松通了電話,拍攝了一些照片,使用鑽孔機取得了月芯樣本,安裝了一些科學儀器,包括一臺被動式地震儀和一臺激光測距反射鏡。

兩名宇航員在完成預定任務後回到登月艙,準備返航

奧爾德林先爬進了登月艙,之後他倆一起用一種叫做月面器材傳送帶的扁平索滑輪裝置費力的將拍攝的膠片和2個裝有21.55公斤月面樣本的盒子運進登月艙。隨後,阿姆斯特朗跳上爬梯的第三級,並爬進了登月艙。

經過長時間勞累,他倆的確需要休息了。於是,在經過一系列準備後,他們對登月艙進行加壓,接著就去睡覺了。

睡了約7個小時後,指揮中心叫醒了兩名宇航員,並指示他們進行返航準備。又過了兩個半小時,他們乘坐的登月艙上升段點火上升,離開月面返回繞月軌道與指令艙“哥倫比亞號”上的指令倉駕駛員邁克爾·柯林斯會合,而登月艙下降段則作為“發射平臺”為上升段的升空提供基礎,永久的留在了月球表面。

由於月球的半徑和質量都都比較小,月球的逃逸速度可根據公式

目前最新的推薦的標準為G=6.67259×10ˇ-11N·m²/kg²,通常取G=6.67×10ˇ-11N·m²/kg²

月球質量M=7.349×10ˇ22kg ,月球半徑R=1738km

可求出月球的逃逸速度約為1667m/s

而且,月球上空沒有空氣,物體運動時幾乎不受大氣阻力,這可以讓返回的衛星只需要克服重力。

加之,他倆在轉到登月艙上的生命保障系統後,就將宇航服上的便攜式生命保障系統揹包、相機和其他一些不必要的設備拋棄在月球上了,以減少登月艙上升段的重量,登月艙上升段“逃離”月球並無“蜀道之難”——難於上青天。

為什麼在地球上發射火箭需要發射平臺

火箭的重量及高度很大,同時火箭有需要懸在半空,或者在火箭底部留有一個大水池,裡面裝有大量的水,用以吸收火箭發射時釋放出的大量熱量,以免對火箭本身和火箭發射平臺完成損毀。

發射架可以固定火箭,保持其垂直,增大發射成功率以及減少發射燃料消耗。

此外,實施衛星及其運載火箭的組裝、檢測、維護、加註燃料、填充壓縮氣體

等工作均要在火箭發射基地。

可以說,一個好的火箭發射基地(低緯度)可為每次火箭發射節省大量燃料及發射成本,我國為了節約發射成本,就在海南島建造了一個火箭發射基地。


零下二百七十三度


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


1969年7月20日,阿波羅11號的載人登月艙在月球的表面成功著陸,幾小時後,宇航員尼爾.奧爾登.阿姆斯特朗(Neil.Alden.Armstrong)在月球上踏出了“人類的一大步”。大約二十分鐘後,另一位宇航員巴茲.奧爾德林(Buzz Aldrin)也踏上了月球,順便提一下,下圖中那個經典的腳印其實是巴茲.奧爾德林留下的。

我們知道,此次任務非常成功,NASA不光將人類送上了月球,還平安地將他們帶了回來,順便還捎帶了21.55千克的月球標本。

在感嘆這個人類航天史上的偉大事件的同時,相信不少人都對一個問題感到比較困惑,那就是月球並沒有發射場,當初阿波羅計劃的宇航員,是如何返航的?

事實上,這個問題的答案很簡單,月球上確實是沒有發射場,而阿姆斯特朗等人之所以可以順利返航,是因為他們利用了登月艙自帶的“發射架”,我們用一張圖片來說明。

上圖為阿波羅11號的簡單示意圖,可以看到飛船主要是由三個部分組成,即服務艙、指令艙和登月艙,其中登月艙又由上升段和下降段這兩部分組成,以下是飛船各部分的說明。

  • 服務艙:阿波羅11號的主要動力來源,負責飛船的軌道轉移、機動變軌以及姿態控制,其重量約為25噸。

  • 指令艙:阿波羅11號的控制中心,也是宇航員的工作與生活的場所,配備了具備各種功能的儀器、全套的維生系統、生活必需品以及救生設備等,其重量約為6噸。

  • 登月艙上升段:主要用於宇航員返航,除了通信、控制、導航、維生系統以外,還配備了獨立的返航發動機以及燃料儲存箱。

  • 登月艙下降段:配備了用於著陸的“四條腿”,以及用於控制著陸過程的著陸發動機,另外它還有四個儀器艙,整個登月艙總重量約為14噸。

下面我們來簡單回顧一下阿波羅11號登月與返航的過程。

當飛船到達預定位置後,阿姆斯特朗和奧爾德林乘坐的登月艙會與飛船主體分離,他們會利用著陸發動機將登月艙順利地降落在月球表面。

在此次任務中,除上述兩個宇航員以外,還有一個宇航員邁克爾.科林斯(Michael.Collins)。他是指令艙的駕駛員,此時他會留在指令艙,控制指令艙按預定軌道進行環月飛行,並對另外兩人提供必要的協助。

當登月任務完成後,阿姆斯特朗和奧爾德林會進入了登月艙上升段,在返航的時候,上升段會與下降段分離,並以下降段為“發射架”,利用返航發動機提供的動力返回環月軌道。在這裡,登月艙上升段會與飛船主體重新對接,這樣從月球上返航的任務也就順利完成了。

需要指出的是,月球的質量比地球小得多,其引力大約只有地球的六分之一,同時月球又是沒有大氣層的,這些條件都非常有利於登月艙上升段的順利返航。

值得一提的是,近年來有不少懷疑人類登月真實性的說法,並提出了不少的質疑。但從目前來看,這些質疑都可以得到合理的解釋,而且還有大量的證據都顯示了阿波羅計劃的真實性,因此筆者認為,我們應該客觀地看待這個問題。


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魅力科學君


月球引力小,航天器在月球發射時需要的動力比地球小得多,不需要土星五號那麼大的發射火箭,飛船也並不需要直接返回地球,而是和等待在月球軌道的飛船對接後才飛回地球。

想明白這個問題,就得明白阿波羅計劃的大概流程,用土星五號將重20來噸的三段式飛船送到地球軌道並加速到第二宇宙速度,擺脫地球引力進入地月轉移軌道,最後通過制動等因素使得飛船被月球引力俘獲。火箭的作用就只是將飛船送上軌道,阿波羅計劃中用的是多段式的飛船,包括命令指揮艙,待在月球軌道上,登月飛船包括上升級和下降級,下降級攜帶燃料用於飛船著陸月球,上升級連帶著燃料就只有幾噸,作用只是將飛船發射到月球軌道,加速到月球第一宇宙速度,然後和命令指揮艙對接,它的使命就完成了。

月球沒有大氣,引力只有地球的1/6,飛船起飛對燃料的消耗速度就慢得多,上升級攜帶的燃料和推重比足以使飛船從月球起飛,阿波羅計劃中飛船各節參數具體可查,有興趣的自行去查一下看看。月球由於沒有大氣,推進器對地面塵埃的影響引起的塵土的運動和地球也不大相同,加上上升級體積也不大,不需要土星五號那樣高達的發射架,就用下降級充當發射架就可以了。我國近兩年要進行的嫦娥五號,要從月球採樣返回地球,大體上也是這樣多段式的設計。

題主問的問題就沒考慮到土星五號火箭和阿波羅飛船的體積差別有多大,也沒考慮到地球和月球引力差別有多大,土星五號中兩三千噸,阿波羅飛船上升級就幾噸,所需的推力和發射方式不同沒什麼值得大驚小怪的。


來看世界呀


月球是目前人類唯一一個登陸並返回的地外天體。相對於地球上龐大的太空飛船發射基地,抵達月球的飛船又是如何起飛並返回地球呢?

答案是:自力更生,都從地球上帶過去。

首先,月球的體積只有地球的1/49,從月面起飛並達到月球的逃逸速度並不需要像從地球起飛那麼大的推力。相應的,就不需要攜帶大量的推進燃料。

其次,不斷減重。從地球上發射的登月飛船包含了推進艙,服務艙,返回艙,登月艙。

飛船在到達繞月軌道後與登月艙分離,飛船本身依然繞月運行,登月艙自行在月面著陸。

登月艙自己帶有一個著陸底座,在完成任務以後這個底座作為發射臺留在月球,登月艙自身的火箭發動機點火,將登月艙送至繞月軌道與飛船主體對接匯合。

同樣,飛船返回地球前將拋棄其他艙體,僅保留載人的返回艙回到地球。





沒有詩也可以有遠方


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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艾伯史密斯


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


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。



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