美国人登陆月球之后是怎么把人送回地球的,难道他们有备用火箭或飞船吗?

亚兴



1969年7月21日,阿姆斯特朗和奥尔德林成为了第一和第二个踏上月球的人类,而阿姆斯特朗为了照顾奥尔德林没有踏出第一步的遗憾,就一直在为奥尔德林拍照片,因此我们看到的阿波罗11号登月宇航员照片里的人以及那张著名的“脚印”都是奥尔德林的而不是阿姆斯特朗的。

在两位宇航员进行月面行走和样本采集的时候,在他们上方的月球轨道上指挥舱保障人员科林斯正在孤独的绕月球转圈,按照计划如果阿姆斯特朗他们无法离开月球,科林斯将一个人返回地球,时任美国总统尼克松也将发表《月球灾难》演讲。


但好在阿姆斯特朗和奥尔德林成功驾驶登月舱上升级与科林斯的指挥舱成功对接,尼克松也不用发表已经写好的《月球灾难》电视演讲了。

然而50年后的现在有很多人怀疑阿波罗登月的真实性,尤其不清楚阿姆斯特朗和奥尔德林两个大活人以及几十公斤的月球岩石是怎么回到地球的?难道他们在月球上架设了巨大的返回火箭?

真实情况是月球上从来没有什么大火箭,NASA一开始的返回方案就是“月球轨道集合”,也就是依托月球弱引力环境用登月舱上升级暴力起飞与指挥舱对接,最后三名宇航员乘坐指挥舱用伞降方式返回地球。


整个计划始末,登月舱上升级才是最大的主角,它本质上就是一个小盒子,内部仅仅容纳两个人和几十公斤石头,但其推力依旧可以上升到月球轨道。

回顾整个阿波罗11登月计划,其内并没有什么超出当时技术极限的成果,美国不过是把当时拥有的几十万上百万项各行各业技术用系统工程组合在了一起,从而形成了看上去远超时代的阿波罗登月,但实际上现在随便一部手机的运算能力都要比阿波罗计划的超级电脑强大的多。


宇宙探索未解之迷


1969年7月20日,人类的足迹第一次出现在月球之上,而第一个在月球上留下脚印的人,是一个美国人,名叫阿姆斯特朗,和他一起登陆月球的,还有奥尔德林。


在年轻的美国总统肯尼迪提出登月计划的十年之后,美国终于成功登上月球,阿波罗11号登月计划成功将两名宇航员送上月球,美国登月使用的是土星五号运载火箭和阿波罗飞船,土星五号火箭的任务是将飞船送入地球轨道,而阿波罗飞船的任务是将宇航员送到月球轨道并且最终将宇航员送回地球轨道。

半个世纪过去了,人们对于美国居然能够将宇航员送到月球表面并且成功返回这件事,至今还是半信半疑,更不要说50年前了,那个时候,相信美国能够登月的人更是寥寥无几,很多人都持登月阴谋论这样的态度。其实人们的疑点并不是美国竟然能够将宇航员送到月球上,而是质疑为什么在没有火箭的前提下,登月宇航员竟然能够从月球上返回。


迄今为止,哪怕是半个世纪过去了,还是只有美国一个国家实现了载人登月任务,怎么登月的我不详细说,我主要说一下宇航员是怎么从月球上返回地球的。登月计划中是有三名宇航员参与其中的,其中一名留在绕月飞行的服务仓等待接应返回的宇航员,另外两位搭载登月仓降落。登月仓由下降级和上升级组成,下降级在降落的过程中通过火箭产生单推力以使登月仓平稳着陆,而上升级则是用来返回。

返回的过程中,下降级会跟上升级脱离,只有上升级会飞离月球,由于月球上的重力加速度只有地球上的六分之一,而且月球没有大气层,所以返回的时候并不需要太大的速度就可以脱离月球,上升级同样配备了火箭发动机和液态燃料,月球上的第一宇宙速度只有2.38公里每秒,所以脱离月球并不像在地球上那么复杂,之后上升级和服务仓会合,宇航员就可以乘坐阿波罗飞船返回地球了。


镜像科普


答案很简单:就是“土星5号”火箭不止带一个飞船上去,下面详细叙述。

1969年7月20日,美国宣布登陆月球成功,不过,半个世纪以来,美国人是否真的登月成功这事儿一直受到大家的疑惑,最令大家感到疑惑的是美国人登录月球后是怎么再次起飞回到地球的,难道是再次发射火箭吗?图释:分别为阿姆斯特朗、·科林斯、奥尔德林,其中阿姆斯特朗和奥尔德林均登上了月球

从月球上起飞同样需要克服月球的引力,这就需要做功,因此从月球上起飞,必然离不开火箭点火,那么火箭安装在哪里了?

图释:用来发射阿波罗11号飞船的土星5号火箭,这是第一级,看着比较庞大。

执行任务的是阿波罗11号飞船,飞船的结构由指挥舱、服务舱、登月舱构成,一共三个人执行了这次任务,除了指令长阿姆斯特朗,登月舱的驾驶员奥尔德林也登录了月球,迈克尔·科林斯作为指挥舱的驾驶员留在绕月轨道上等待接应阿姆斯特朗和奥尔德林。


能够成功返回的关键部件是登月舱。

如上图所示,登月舱分为两个部分:分别是上升级和下降级,下降级和上升级中都有燃料罐,下降级主要任务是在登月舱着陆时由着陆发动机点火进行软着陆,软着陆成功后由四个支撑台支撑。

当离开月球时阿姆斯特朗和奥尔德林通过图中所标注的梯子爬入上升级,上升级只能容纳两位航天员,上升级是一个具备完备功能的飞船,有宇航员生命保障系统、控制系统、导航系统、发动机、独立的燃料箱、还有如图中所示的连接指挥舱的预留对接口。


这四个支撑台考虑了各种地形,即使在如大型月石、陡坡等地形上也可以提供一个平坦的发射台,保证了上升级发动机可以获得垂直向上的反作用力,这样当上升级的发动机点火后,上升级就从月球上发射了。

综上,美国宇航员能够安全返回,是因为降落时就带了小型飞船软着陆的,然后在月球上再次发射,好在月球的第一宇宙速度并不大,只有1.68km/s。

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核先生科普


其实在月球升空飞船比地球上容易得多。


大家都知道,月球的引力只有地球的1/6,并且没有空气等阻力,飞船要在月球上起飞是相当容易的,比在地球上最低要省1/6燃料。

1969年7月20日,美国的“阿波罗11号”飞船载上阿姆斯特朗、奥尔德林、科斯林三名宇航员成功登上了月球,成为首次登陆月球的人类。

他们在月球上进行几小时的勘探后,就要回到地球的怀抱,可月球上除了他们从地球上带上去的“阿波罗飞船”,也就没有其它什么了。

这三位登月宇航员是怎样回到地球的呢?

  1. 美宇航局NASA在设计阿波罗飞船时,采用一个科学家的建议,将登月飞船设计成6吨的指挥舱、25吨的服务舱、14.7吨的登月舱三大部分,加起来只有45.7吨。让阿波罗登月飞船很轻,在月球上更轻,大约只有7.6吨;
  2. 当年的土星五号用三级火箭🚀将阿波罗送到近地轨道后,进行第二次点火将飞船送往到月球。到月球后,火箭🚀脱离指令服务处,与登月舱进行对接,又成为了三级火箭。宇航员进行月球探测任务后,进入登月舱正式与指令舱分离,成为反向登月。宇航员在登月舱休眠7小时后,宇航员将登月舱进行第三次点火,直冲较低的绕月轨道。而月球的引力只有地球的1/6,登月舱燃料也足够,这让他们轻松的与指令舱汇合后,再次点火发动机脱离登月舱飞回地球。虽然在到达地球大气层时燃料已经用完,但返回舱和服务器由于大气层的阻力让他们减速,能平稳的着陆地面。
美国阿波罗登月着实不易。

弄潮科学



阿波罗11号于美国当地时间1969年7月16日9时32分在肯尼迪航天中心发射升空,至今已经50年了,美国近期又重新提出2024年重返月球的计划,对于2024年月球回归的可实现性大家都觉得有点悬,毕竟阿波罗11号登月一直受到很多人质疑,好多网友都认为那次登月都是摄影棚拍出来的,可是NASA不断放出来的细节片段和图片又越来越清晰展示这是真实的登陆,大家怎么看?

好了,我们还是看一下当年登月舱返回的过程吧

阿姆斯特朗和奥尔德林在月球上停留了21个多小时,其中的两个半小时是在月球舱外进行探索和科学实验的。7月21日下午1点53分,宇航员们进入登月舱从月球上起飞,然后与柯林斯和在轨航天仓会合。这三名探险家于7月22日离开月球轨道,并于7月24日返回地球。

除了土星五号助推器外,阿波罗11号的硬件还包括三艘飞船:代号为“鹰”的登月舱(lm),用于运送两名宇航员往返月球表面;代号为“哥伦比亚”的指挥舱(cm),三名宇航员在旅途中都在这里逗留;以及服务舱,其保持推进和支持系统。(当指挥舱连接到服务舱时,它被称为CSM。)

宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶登月舱飞往月球登月期间,宇航员柯林斯和CSM一起留在月球轨道上。等待探索活动结束后的登月仓返回。

探索活动结束后,登月舱上的上升发动机从月球表面启动。然后上升与轨道上的CSM对接。上升发动机提供1587千克(3500磅)的推力。发动机燃烧液体推进剂:燃料为50%联氨和50%不对称二甲基联氨;氧化剂为四氧化二氮。这些推进剂是非常活跃的,也就是说,当它们在火箭的燃烧室中聚集在一起时,它们会自燃。登月仓是有发动机和燃料的,加上月球引力很小,逃逸速度要比地球小很多,所以登月舱很顺利的点火并成功返回

登月仓上升到一定高度后,成功和CSM完成对接,对接后,宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林与柯林斯一起转移到哥伦比亚,登月舱被抛弃,返回地球的旅程开始了。三名机组人员在CSM中重聚,并为回家设定了航向。

在最后一次发射发动机进入地球轨道后,服务舱被抛弃,三名宇航员准备重返圆锥形指挥舱。这将是对阿波罗11号机组人员以及数千名工程师的最后一次考验,他们这刻非常关键。太空舱必须以一个非常精确的角度进入大气层。当太空舱以每小时24000英里的速度撞击大气层时,会产生一个地狱般的火球,如果它的角度太低,它们会迅速升温,航天器也会燃烧起来。如果它角度太高,太空舱就会从大气中跳出来。在热障区的三分钟发生了令人窒息的通讯中断后,阿姆斯特朗发出成功重返大气层的信号,救援船在太空舱打开降落伞的情况下首次与其进行了视觉接触,最后成功降落。

看了整个登月返回过程,我们可以很清楚的了解到三个宇航员是怎样返回地球的,登月舱和服务舱都是有自己的推进系统的,都带了发动机和燃料,登月舱推进系统完成了从月球表面返回月球轨道,和CSM完成对接。服务舱推进系统完成推进进入地球轨道。

整个计划惊心动魄。想想这都是50年前发生的,那时候的计算机还是那么LOW啊,居然能成功实现了整个登月和返回过程。想想都觉得不可思议啊。即使放到现在,科技进步了那么多,计算机已经那么先进了,登月还是很难实现。大家是怎么想的,大家认为50年前的美国登月是真的么?


环球科幻



上个世纪美国的阿波罗计划成功将人类宇航员送上来月球并安全返回,按理说这种彰显人类文明进步的好事应该被称颂才对,但阿波罗计划结束之后美国就出现了登月阴谋论,而且火速向全球蔓延。

NASA在登月阴谋论刚出来发那段时间里不遗余力的进行辟谣和解释,但架不住人们都喜欢看更猎奇更刺激的报道,因此久而久之NASA就不辟谣了,只留下了最开始对于登月阴谋论的解释挂在网上。

其实相比所谓的“美国国旗月球飘而且没有影子”等低级质疑,人们对宇航员如何从月球返回地球倒更有兴趣,毕竟人们熟知的只有火箭发射,而月球上又不可能建造发射平台。

事实上NASA最初统筹阿波罗计划的时候也想过返回方案,其中就有一个计划是建造超级火箭直接从月球飞回地球,但由于技术难度和耗资太大就改用了“月球轨道集合方案”

在这个方案里,真正到达月球表面的只有小小的登月舱,而从月球返回的更是只有登月舱的上升级,这个上升级的任务是与月球轨道上的指挥舱进行对接,成功之后三名宇航员在乘坐指挥舱返回地球。

用现在的眼光来看阿波罗计划并没有什么太超过时代的技术,现在不能登月是因为再没有像土星五号那么强大的火箭供人类使用,因此NASA只能等到2024年新火箭造好之后再重返月球。


宇宙观察记录


美国人登陆月球,在此进行了科学实验,取得了月球土壤,再乘坐火箭返回地球,是一个有机结合,互相配合,一气呵成的,以计算机系统集成的系统,他们为此设计了土星五号火箭。

土星五号火箭是一个大型火箭,动力非常强劲,火箭上装嵌着中火箭,而中火箭又联系着小火箭,大中小火箭各施其职,互相担负着不同的功能,互相配合完成登月並返回的任务。

大火箭的体量非常大,其高度有100多米,其直径有半个篮球场那么大,因为大火箭要把中火箭上的人和设备以及小火箭先行送上太空,大火箭在地球轨道运行到恰当位置时,大火箭才能完成使命而离开,中火箭继续大火箭的推动力转向地月轨道,中火箭飞向月球轨道后並作环月飞行,在预定地点再放出小火箭,小火箭上有两宇航员,中火箭此时还有一个指令长。

小火箭的宇航员在降落月球表面时,开着月球车並携带仪器设备从小火箭出来,两位宇航员互相配合,开着月球车进行科学考察並采集月壤,为此宇航员还要进行必要的拍摄任务,月球上的活动是有时间的限制,也有活动项目的限制,月球车是不带走的,月球土壤是要取走的,小火箭是搭载宇航员升空回到中火箭的,载重量是有限的,所以月壤也不能取得太多。

小火箭升空后按照预定的时间和预定的方式与中火箭对接,对接后宇航员都返回中火箭上,所釆集的月壤也同时带回中火箭上,关闭了中小火箭的连接阀门后,中小火箭之间就做分离动作,因为中火箭带着小火箭飞回地球会非常麻烦,而且中火箭的储备燃料也是有限的。中火箭返回地球外围的环绕轨道后,择机在地球表面着陆,当时的情况是在地球的海洋上溅落,最后由美国航空母舰打捞中火箭的返回舱。

土星五号火箭中的大中小火箭储备燃料都是有一定的余量的,大中小火箭发动的联系机制也是非常讲究的,所以不存在备用火箭问题,小火箭上的登月舱和中火箭上的指令返回舱当成一个备用飞船的表述也是不够贴切恰当的。


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不是有备用火箭和飞船,而是整个登月飞船就是设计成可返回的。

整个登月飞船是由三大部分组成,服务舱,指令舱和登月舱,而登月舱又分为上升和下降两部分。这就是整个登月飞船的结构。

返回过程是这样的,首先是登月舱的上升部分与下降部分脱开,点火,上升部分带有火箭和足够的燃料。由于月球引力较小,所以上升部分达到每秒约1.6千米就可以进入绕月轨道。在这里,指令舱和服务舱是一直在轨道上待命的。经过对接后,宇航员和物资进入指令舱,然后讲上升部分脱开。

指令舱通过火箭调整姿态进入返回轨道,服务舱带有足够返回的燃料,点燃服务舱主火箭后,开始返回。中途大约60个小时,期间还要经过几次轨道校准。

就这样直到回到地球轨道上,服务舱与指令舱分离,服务舱坠入大气层烧毁。而指令舱在自身火箭调整姿态后,就开始进入大气层返回地面了。


寒萧99


月球表面重力低,是地球重力的六分之一,从地面起飞是15吨重量,从月面4一6吨減重量、丢掉负重座位站立操控,上升舱点火、飞船离开月面转移到指令舱,与未登陆月面宇航员会合,把登月舱抛弃,开启主发动机向地球方向前进。


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美国人登陆月球之后是怎么把人送回地球的,难道他们有备用火箭或飞船吗?

很多朋友心中可能都有这样一个疑问,阿波罗11号从地球出发时土星五号庞大的身躯矗立在发射台上,点火那一刻地动山摇、天地变色!如此大张旗鼓的高调出发,到了月球上登陆的时候,却只有小房子大小登月飞船,又没有人事先准备发射场,更没有庞大的发射火箭,他们是怎么回来的?

一、关于土星五号

土星五号高达110.6米,起飞重量3038.5吨,总推力3408吨,近地轨道运载能力为118吨,月球转移轨道运载能力45吨!这些参数即使放眼现在仍然是一种霸气的存在,因为仍然有难以和它匹敌的火箭!

土星五号与自由女神

总设计师冯·布劳恩站在土星5号火箭旁,请注意F1火箭巨大的发动机比例!

二、关于阿波罗登月飞船

其实阿波罗登月飞船并不是一个整体,而是由多个功能舱组合,分别为登月舱、指令舱和服务舱,如下图结构:

其中登月舱分为下降级和上升级,这是登月飞船的经典结构,包括现代无人登月探测器,需要返回的结构与这个都大同小异,包括中国未来即将执行的嫦娥五号也是类似经典结构!

为何要设计成多个单一功能组合的结构?其实和多级火箭功能类似,即丢弃用完已经不再产生推力的部分,精简质量,使得最小的推力将尽可能将更大质量的飞船送入轨道,这是因为我们的火箭推力不足,登月飞船也一样,如此设计可以将登月舱下降和返回的质量减到最低!

三、关于发射和返回时两种不同状况

土星五号从地球出发时候要面对几个情况:

1、满载的登月飞船以及土星五号本身巨大的质量

上文说明了土星五号起飞总质量高达3038.5,这绝大部分是土星五号本身的质量,因为登月飞船总共也就45吨左右,所以土星五号在运送登月飞船的同时,其实也将自身部分质量也带到了近地轨道!

2、地球的重力加速度

地球是一个直径12756千米,总质量高达5.965*10^24千克,如果想要从地球逃逸,那么必须加速到11.2千米/秒,土星五号为让它携带的有效载荷达到如此速度,比如不断抛弃已经烧完再无价值的第一级火箭,第二级火箭...一直到进入地月转移轨道为止!

而从月球返回时面对的条件则与地球出发时大相径庭

1、登月飞船仅仅包含上升级和下降级

与各位想像的不一样,登月飞船只有一部分,大约14-15吨左右,而且上升级和下降级都分属不同阶段的功能!

下降级仅包括火箭与燃料以及支撑结构,在后期登月任务中还有一辆月球车挂在侧面,这个在登月时作为减速制动使用!从月面返回近地轨道时则作为上升级的发射台使用!

上升级在下降级兼的“发射台”上点火起飞的视频,我们可以很清楚的看到下降级的支撑还是飞船强有力的,因为如此巨大点火冲击,发射台稳定如斯!假如下降级支撑不稳定发生倾倒到话,估计各位就看不到三位登月宇航员纪念登月了!

2、月球的逃逸度比较低

月球的直径只有3476千米,质量为7.349*10^22千克,只有地球的1/81,它的逃逸速度只有2.38千米/秒,并且月球还没有大气,登月飞船的上升级也并不是从月面直接逃逸,而是只需要到达近月轨道环绕速度即可(这个速度只有1.6千米/秒),再与环月运行的指令舱及服务舱对接,转移完成再丢弃登月飞船的上升级,再服务舱发动机点火达到月球逃逸速度进入月地返航轨道!

如果人类的火箭技术没有大幅进步,比如仍然需要多级火箭进入轨道,那么未来的登月技术将不会有太大的改变,最大的可能也是将月面飞船的上升级与下降级合为一体。但只要还是火箭,那么本质上并不会有太大的区别!


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