划时代的“阿波罗计划”

文/ 宗合

阿波罗计划是美国宇航局执行的迄今为止最庞大的载人登月工程。这一计划的目的是实现载人登月飞行和月球的实地考察，为载人行星飞行和探测进行技术做准备，它是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。1969年在阿波罗11号飞行任务中，尼尔·阿姆斯特朗成为第一个踏上月球表面的人类。

阿波罗计划始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功结束，历时约11年，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。因此有人认为，资金的有力支持是美国能领先一步登月的最大因素。

阿波罗计划取得了大量科学成果，详细地揭示了月球表面特性、物质化学成份、光学特性并探测了月球重力、磁场、月震等，同时带回了大量月球岩石样本。

▲ 阿波罗11号的登月舱

登月方案

在登月成为主要目标后，阿波罗计划的决策者们开始面临如何才能尽可能安全、经济、简单地将航天员送上月球的问题。曾经讨论过的方案有三个：

直接起飞：此计划提出由一个巨大的新型火箭携带一艘航天器，直接飞往月球；火箭在月球降落，任务完成后再次起飞，飞回地球。

地球轨道集合：此计划需要两艘只有土星5号一半大小的小型火箭将登月航天器的不同部分送入地球轨道，集合并对接。整个航天器降落在月球表面。由于当时在轨道中集合多艘航天器的经验较少，且地球轨道拼装航天器是否可行也是未知数，所以此计划未被采纳。

月球轨道集合：这个方案由约翰·C·霍博尔特的团队提出。由一个较大的航天器，称为指令/服务舱，携带载人的登月航天器，称为登月舱。指令/服务舱携带从地球到月球并返回的燃料和生活必需品，以及进入地球大气层所需要的隔热板。进入月球轨道之后，登月舱与指令/服务舱分离，并降落在月球表面；指令/服务留在月球轨道。3名航天员中的1名留在指令/服务舱中，进行绕月飞行。登月完成之后，登月舱重新起飞，与指令/服务舱在月球轨道集合，并返回地球。

与其他几个方案不同，月球轨道集合只需要一艘很小的航天器降落在月球表面，使返回时在月球上起飞航天器的质量大大减小。登月舱本身分为两部分，包括降落部分和起飞部分，前者用于在登月时降落，后者在任务完成后起飞与指令/服务舱会合并返回地球。通过将登月舱的一部分留在月球上，月球起飞质量得以再次减小。

辅助计划

为登月飞行进行准备的4项辅助计划是：

①徘徊者号探测器计划（1961—1965年）：共发射9个探测器，在不同的月球轨道上拍摄月球表面照片1.8万张，以了解飞船在月面着陆的可能性。但探测器曾多次发射失败。

②勘测者号探测器计划（1965—1968年）：共发射7个探测器，其中5个在月球表面成功软着陆，发回8.6万张月面照片，对月球土壤进行分析，测出了精确的地月距离。

③月球轨道环行器计划（1966—1967年）：共发射5个绕月飞行的探测器，其中1、2、3号在围绕月球“赤道”的低轨道上飞行，对40多个预选着陆区拍摄高分辨率照片，获得 1000多张小比例尺高清晰度的月面照片，据此选出约10个预计的登月点。4、5号探测器在绕月球极轨道上飞行，拍摄更大面积的月球表面照片，并监视近月空间的微流星体和电离辐射。

④双子星座飞船计划（1965—1966年）：先后发射10艘各载2名航天员的飞船，进行医学、生物学研究和操纵飞船机动飞行、对接和进行舱外活动的训练。

火箭研制

▲ 土星5号运载火箭

阿波罗飞船使用大推力的土星5号运载火箭发射。运载火箭研制分两个阶段进行：

②研制土星1号和1B号，用以获取大型运载火箭的研制经验并进行阿波罗飞船的飞行试验。

②研制土星5号巨型三级运载火箭作为登月的运载工具。

试飞阶段

1966—1968年进行了3次不载人飞行试验，在近地轨道上测试飞船的指令舱、服务舱和登月舱，考验登月舱的动力装置。

1968—1969年，发射了“阿波罗”7、8、9号飞船，进行载人飞行试验。主要作环绕地球、月球飞行和登月舱脱离环月轨道的降落模拟试验、轨道机动飞行和模拟会合、模拟登月舱与指令舱的分离和对接。按登月所需时间进行了持续11天的飞行，检验飞船的可靠性。

1969年5月18日发射的“阿波罗”10号飞船进行了登月全过程的演练飞行，绕月飞行31圈，两名航天员乘登月舱下降到距月面15.2公里的高度。

飞船构造

阿波罗飞船由指令舱、服务舱和登月舱3个部分组成。

指令舱

指令舱是航天员在飞行中生活和工作的座舱，也是全飞船的控制中心。指令舱为圆锥形，高3.2米，重约6吨。指令舱分前舱、航天员舱和后舱3部分。前舱内放置着陆部件、回收设备和姿态控制发动机等。航天员舱为密封舱，存有供航天员生活14天的必需品和救生设备。后舱内装有10台姿态控制发动机，各种仪器和贮箱，还有姿态控制、制导导航系统以及船载计算机和无线电分系统等。

服务舱

前端与指令舱对接，后端有推进系统主发动机喷管。舱体为圆筒形，高6.7米，直径4米，重约25吨。主发动机用于轨道转移和变轨机动。姿态控制系统由16台火箭发动机组成，它们还用于飞船与第三级火箭分离、登月舱与指令舱对接和指令舱与服务舱分离等。

登月舱

由下降级和上升级组成，地面起飞时重14.7吨，宽 4.3米，最大高度约7米。

下降级：由着陆发动机、4条着陆腿和 4个仪器舱组成。

上升级：为登月舱主体。航天员完成月面活动后驾驶上升级返回环月轨道与指令舱会合。上升级由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成。航天员座舱可容纳2名航天员（但无座椅），有导航、控制、通信、生命保障和电源等设备。

任务记载

“阿波罗”11号飞船于1969年7月20日首次实现人类登上月球的梦想。在这之后，从1969年11月至1972年12月，美国又相继发射了阿波罗12、13、14、15、16、17号飞船，其中除阿波罗13号因服务舱液氧箱爆炸中止登月任务（三名航天员驾驶飞船安全返回地面）外，均登月成功。

阿波罗计划首次载人飞行——阿波罗7号

阿波罗7号的飞行员沃尔特·坎宁安正在写飞行日志

阿波罗7号是阿波罗计划中首次发射的载人任务，发射于1968年10月11日。整个任务全长11天，也是美国首次成功的三人航天任务。

由于本次任务不需要登月舱，因此使用土星IB作为运载火箭。

阿波罗1号悲剧性的大火对美国航天事业是一个沉重的打击。大火之后，指令舱很多地方都进行了修改以确保安全，消灭了飞行中的很多安全隐患。阿波罗7号的成功重新使美国宇航局对载人航天事业以及在1970年之前登月恢复了信心。

阿波罗7号完成了首次美国太空电视直播，也是整个计划的载人任务中唯一在肯尼迪航天中心的34号发射台发射的；后续的任务都在附近的39号发射台发射。

完成此次任务后，瓦尔特·施艾拉成为了第一位（也是唯一一位）在水星、双子星以及阿波罗三项航天计划中均执行过任务的航天员。

首次登月——阿波罗11号

▲ 阿波罗11号飞行小组成员，左起：尼尔·阿姆斯特朗, 迈克尔·柯林斯，巴兹·奥尔德林

阿波罗11号是阿波罗计划中的第五次载人任务，发射于1969年7月16日。7月20日，尼尔·阿姆斯特朗与巴兹·奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。阿波罗11号降落在月表静海附近，被阿姆斯特朗称为“静海基地”（阿姆斯特朗在降落后向指挥中心报告“休斯顿，这里是静海基地。‘鹰’着陆成功。”）。

阿波罗11号登月的准确时间是1969年7月20日下午4时17分43秒（休斯顿时间）。1969年7月21日凌晨2点56分，阿姆斯特朗的左脚踏上了月球，并说：这是一个人的一小步，却是人类的一大步。 阿姆斯特朗和奥尔德林在月球表面活动了两个半小时，使用钻探取得了月芯标本，拍摄了一些照片，也采集了22千克的月表岩石标本。

从60年代初期开始，“太空竞赛”的胜利“标准”被定义为率先登月。所以，从某种意义上讲，阿波罗11号的成功标志着美国在太空竞赛中的胜利。同样，阿姆斯特朗和奥尔德林在1969年7月登月，也完成了肯尼迪总统1961年5月25日宣布美国会在1970年之前将航天员送上月球并成功返回的承诺。

最后一次登月——阿波罗17号

▲ 1972年12月19日，阿波罗17号在完成12天的飞行任务后返回地球

阿波罗17号是阿波罗计划中的第十一次载人任务，是人类第六次也是迄今为止最后一次成功登月的太空任务。阿波罗17号是阿波罗计划中唯一一次夜间发射的任务，也为阿波罗计划画上了句号。

阿波罗计划中的唯一一位科学家，地质学博士哈里森·施密特在阿波罗17号中担任登月舱驾驶员。他与塞尔南在三次月球行走时收集了111千克的岩石标本。

阿波罗17号创造了阿波罗计划中的很多记录，包括最长的登月飞行；最长的月表行走时间；收集了最多的月球标本，也在月球轨道中航行了最长的时间。

在即将结束最后一次登月任务之前，指令长尤金·塞尔南在登月舱前说道：在我们离开月球的陶拉斯-利特罗山谷时，我们来过这里，我们现在要离开这里；如果情况允许的话，我们还会带着全人类的和平与希望回到这里的。在我迈出离开月球的脚步时，我想说美国今日对太空的挑战将铸造人类明天的命运。愿阿波罗17号一路平安。

事故记载

阿波罗计划虽然取得了巨大的成功，但计划中也有过几次严重的危机。其中最著名的就是阿波罗1号的大火和阿波罗13号成功的失败。

阿波罗1号

1967年1月27日下午1时，阿波罗1号的3名航天员进入指令舱进行例行的地面试验。进入飞船后，格里索姆把他的航天服与舱内供氧系统相连时，向控制人员报告说，他闻到一股“酸味”。于是航天员们停下手头的工作，抽取了空气样品。试验继续进行。紧接着，氧气流动异常主警报器发出了警告。飞船环境控制系统技术人员当时认为是舱内乘员的运动引发了警报器。

试验继续进行。突然，舱内的查菲像是不经意地说：“火，我闻到了火的气味！”两秒种后，怀特更加肯定地说：“舱里着火了！”由于阿波罗1号采用了新的机械式舱门，在舱内不可能很快打开，三名航天员失去了逃生的机会。

事后调查表明，大火起于座舱左侧一束导线或其附近出现的一个小火花。因为当时飞船已做完了加压试验，舱内充满了纯氧，火花的出现无疑是一场灾难。

这次事故给阿波罗登月计划带来了严重打击。此后，美国宇航局对阿波罗飞船进行了重新设计，对防火、生命保障系统都进行了不同程度的改进。

阿波罗13号

阿波罗13号是阿波罗计划中的第七次载人任务，发射于1970年4月11日。是计划中第3次登月任务，但是由于飞船在抵达月球前发生了氧气罐爆炸，电力和氧气均大量损失，所以登月计划被迫放弃，三名航天员与地面控制人员密切配合，最终成功返回地球，成为了登月史上最著名的一次成功的失败。三位航天员以及地面控制人员的英勇事迹后来被拍成电影《阿波罗13号》。

阿波罗13号在发生爆炸的时候曾经对休斯顿指挥中心回报了一句非常有名的话：“休斯顿，我们出问题了（Houston, we have a problem）。”这句话后来不断地被各种星际任务相关的电视节目与电影使用，变成了整个任务里面最有名的一句话。★

阿波罗计划载人飞行一览表