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阿波羅11號登月飛船

阿波羅11號(Apollo 11),是美國阿波羅計劃的第五次載人飛行任務,也是人類第一次載人登月,歷時8天13小時18分35秒,繞行月球30周,在月表停留21小時36分20秒。三位執行此任務的宇航員分別為尼爾·阿姆斯特朗、邁克爾·科林斯與巴茲·奧爾德林。

阿波羅11號,于1969年7月16日13時32分00秒(UTC時間)成功發射,并于1969年7月20日20時17分43秒(UTC時間)成功在月球著陸,阿姆斯特朗成為人類第一位登上月球的人。

飛船名稱阿波羅11號研制國家美國
任務結果成功發射時間1969年7月16日13時32分00秒
發射場肯尼迪航天中心運載工具土星5號運載火箭
登陸時間1969年7月20日20時17分43秒登陸地點靜海(北緯0度40分,東經23度28分)
宇航員阿姆斯特朗、科林斯、奧爾德林

宇航員

尼爾·阿姆斯特朗

尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)1930年8月5日生于俄亥俄州瓦帕科內塔。1955年獲珀杜大學航空工程專業理學碩士學位。1949-1952年在美國海軍服役(飛行駕駛員)。阿姆斯特朗是第一個登上月球的宇航員 。

1955年進入國家航空技術顧問委員會(即后來的美國國家航空航天局)劉易斯飛行推進實驗室工作,后在委員會設在加利福尼亞的愛德華茲高速飛行站任試飛員。1962年至1970年在休斯敦國家航空和航天局載人宇宙飛船中心任宇航員。1966年3月為“雙子星座-8”號宇宙飛船特級駕駛員。

1969年7月16日,同奧爾德林和柯林斯(由他擔任指令長)乘阿波羅11號登月飛船,飛向月球。7月20日,由阿姆斯特朗操縱“鷹”號登月艙在月球表面著陸,當天下午10時左右他和奧爾德林跨出登月艙,踏上月面。阿姆斯特朗率先踏上月球那荒涼而沉寂的土地,成為第一個登上月球并在月球上行走的人。當時他說出了此后在無數場合常被引用的名言:“這是個人邁出的一小步,但卻是人類邁出的一大步。”他們在月球上度過21個小時,21日從月球起飛,24日返回地球。

1970年至1971年在華盛頓的國家航空和航天局總部任高級研究和技術辦公室副主任。1971年從宇航局退職后,任辛辛那提大學航空工程學教授至1979年。

1985年3月任太空問題全國委員會成員。1986年2月任調查航天飛機事故的總統委員會副主席。八十年代起,他還曾擔任多所公司的董事或董事長。

1999年7月20日,美國在華盛頓航空航天博物館舉行儀式,紀念人類首次登月30周年。戈爾副總統在儀式上將“蘭利金質獎章”授予首次登上月球的美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗和他的同伴埃德溫·奧爾德林以及駕駛指令艙的邁克爾·柯林斯。

2012年8月25日,因心臟搭橋手術后的并發癥逝世,享年82歲。其家人在一份聲明中稱,阿姆斯特朗死于8月初心臟搭橋手術后的并發癥。

阿波羅11號飛船的三位宇航員

圖:阿波羅11號飛船的三位宇航員

巴茲·奧爾德林

巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)上校,博士,出生于1930年1月20日,曾是一名美國飛行員和美國國家航空航天局的宇航員,以在執行第一次載人登月任務阿波羅11號時成為第二名(在尼爾·阿姆斯特朗之后)踏上月球的人而聞名。

1951年以全班第三名的成績獲得科學學士學位。在朝鮮戰爭期間,奧爾德林作為美國空軍少尉參戰。

1963年10月,奧爾德林被美國國家航空航天局選入第三組宇航員。

1969年7月20由阿姆斯特朗操縱“鷹”號登月艙在月球表面著陸,當天下午10時左右他和阿姆斯特朗跨出登月艙。

1972年3月,奧爾德林在服役21年后正式從空軍退役。

2012年,參與《宇宙兄弟》拍攝,在片中扮演自己,作為開導南波六太(小栗旬)的登月前輩登場。

邁克爾·科林斯

1930年10月31日出生于意大利羅馬,曾是一位美國國家航空航天局(NASA)的宇航員,執行過雙子星10號以及阿波羅11號任務。是人類首次登月的機組成員之一但他當時沒有登月,因為他是機組指令長。

任務介紹

發射升空

阿波羅11號的發射現場吸引了超過一百萬的人群,全世界觀看發射現場直播的觀眾人數也達到了創記錄的六億人。理查德·尼克森總統在白宮橢圓形辦公室里觀看了現場直播。

土星5號運載火箭發射升空

圖:土星5號運載火箭發射升空

1969年7月16日9時32分(美國東部時間),土星5號運載火箭推舉著阿波羅11號飛船在肯尼迪航天中心發射升空,發射12分鐘后飛船進入地球軌道,速度達到7.67千米/秒。

飛船在環繞地球一圈半后,第三級子火箭點火,使飛船加速到10.5千米/秒,并由月球轉移軌道射入(Translunar injection, TLI),讓阿波羅11號進入地月轉移軌道。30分鐘后,指令/服務艙從土星5號分離,并旋轉180°與第三級火箭內的登月轉接器(Lunar Module Adaptor)中的登月艙連接。

阿波羅11號于1969年7月19日經過月球背面,很快點燃了主火箭使飛船減速進入了月球軌道。在環繞月球的過程中,三名宇航員在空中辨認出了計劃中的登月點。

阿波羅11號的登陸點在寧靜海(Mare Tranquillitatis)南部,在Sabine D環型山西南20公里處。這個登陸點被選擇的原因是它比較平整(來自于徘徊者8號、勘測者5號以及月球軌道器提供的信息),也就不會在降落和艙外活動時制造太多困難。登陸之后,阿姆斯特朗把登陸點稱做“靜海基地”。

1969年7月20日18:11UTC,當飛船在月球背面時,呼號為“鷹號”的登月艙從呼號為“哥倫比亞號”的指令艙中分離。科林斯獨自一人留在“哥倫比亞”上,在鷹號繞垂直軸旋轉時仔仔細細地檢查了一遍,以確保這個飛行器一切正常。檢查過后,科林斯做了一個簡單的告別手勢——“兩位多加保重”——便離開了。科林斯的任務是留在指令艙中并繞月球環行,在以后的24個小時中只能監測控制中心與鷹號之間的通訊并祈禱登月一切順利。如果鷹號發生了意外并且不能夠從月面起飛的話(可能性極大),科林斯就只能獨自一人返回地球。

隨后,阿姆斯特朗和奧爾德林啟動了鷹號的推進器并開始下降。他們很快意識到它“飛過頭”了:他們向月面降落時,表明計算機過載的警報器開始響起。鷹號在下降彈道中多飛了4秒,也就是說登月點會離計劃西面若干公里遠。導航計算機出現了若干次異常的程序警報。在休斯頓的約翰遜太空中心,飛行控制指揮官史蒂夫·貝爾斯(Steve Bales)面臨著一個關鍵的、一剎那間的抉擇——終止登月計劃(這也意味著終止整個飛行計劃,因為飛行器上的燃料僅夠進行一次嘗試),或者命令宇航員按照計劃行動,不要理會登月艙計算機出現的問題。貝爾斯后來承認,他是“憑著直覺”允許阿姆斯特朗嘗試登月的。重新開始注意窗外之后,阿姆斯特朗發現他們正處在一塊巖石和一片硬地之間。計算機失靈導致他們飛過了預選著陸區,而燃料也很快就要耗盡了。此時,阿姆斯特朗選擇了手動控制登月艙。登月艙不斷下降,燃料開始耗盡——登月艙位于月面上空大約9米,所剩燃料僅夠用30秒鐘——阿姆斯特朗在遍布礫石和隕石坑的月面冷靜地找到一處適合于著陸的地方,并駕駛登月艙穩穩地降落在月球上。準確的登陸時間是1969年7月20日下午4時17分43秒(休斯頓時間)。

阿姆斯特朗和奧爾德林互相看了一眼,會心地笑了。休斯頓飛行控制中心內鴉雀無聲,大家都在靜靜地等待著。終于,他們聽到了阿姆斯特朗的聲音:“休斯頓,這里是靜海基地。‘鷹’著陸成功。”飛行控制中心頓時爆發出一陣熱烈的歡呼聲。在登月艙里,阿姆斯特朗和奧爾德林把手伸過儀表盤,默默地握了一下。

登月過程中的程序警報是“執行溢出”,意味著導航計算機無法在規定時間內完成預定任務。后來發現,溢出的原因是登月艙的對接雷達在降落時沒有關閉,使計算機仍然監視并不在使用的雷達。由于在緊急關頭的一句“繼續”,史蒂夫·貝爾斯后來獲得了一枚總統自由勛章。

登上月球

1969年7月21日2點56分(UTC),鷹號降落六個半小時后,阿姆斯特朗扶著登月艙的階梯踏上了月球,說道:“這是我個人的一小步,但卻是全人類的一大步(That’s one small step for a man, one giant leap for mankind)。”

宇航員奧爾德林在月球表面留下的腳印

圖:宇航員奧爾德林在月球表面留下的腳印

奧爾德林不久也踏上月球,兩人在月表活動了兩個半小時,使用鉆探取得了月芯標本,拍攝了一些照片,也采集了一些月表巖石標本。

月面活動

踏上月球前,宇航員們通過鷹號登陸艙60°視域的三角形舷窗,對著陸場進行了觀察以確定安放“阿波羅計劃初期科學實驗組件”(EASEP)和一面美國國旗的位置,加上艙外活動所必須的準備,消耗時間超出了計劃中的兩小時。最開始時,阿姆斯特朗無法順利的背負生命保障系統背包(PLSS)通過艙門。據另外一名資深月球漫步者約翰·楊稱:阿波羅登月艙曾經進行過改造以適應一個較小的艙門,而生命保障系統背包卻沒有隨之改進,進出的困難使宇航員心率幾個最高紀錄都集中出現在出入登月艙時。

因為胸前安裝遙控單元的阻礙,阿姆斯特朗看不到自己的腳步。在他緩緩從登月艙的9級爬梯爬下的過程中 ,阿姆斯特朗拉動了一個D字形拉環,釋放了折疊狀態安置于鷹號側壁上的一個叫做模塊化設備組合的設備并同時激活了電視攝像機。首次登月使用的是慢掃描電視與商業電視的組合,即畫面先放映在特殊的顯示器上,之后由一臺普通電視攝像機對著這臺顯示器拍照,這種中繼的拍攝方法大大的降低了畫面的質量。畫面信號首先由位于美國境內的金石深空通訊中心接收,但位于澳大利亞的金銀花溪跟蹤站獲取的信號保真度更高。幾分鐘以后信號轉接到靈敏度更高的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡。盡管直播遇到了許多技術和天氣困難,首次月面艙外活動模糊的單色畫面還是向全世界至少6億人進行了直播。雖然這段視頻存世數量很大,但保存于美國國家航空航天局的原始慢掃描源版錄像卻在一次日常洗帶操作中被毀。所幸文檔錄像的副本最終在登月直播的一個地面接收站,澳大利亞的柏斯被找到。

宇航員阿姆斯特朗準備踏上月球表面

圖:宇航員阿姆斯特朗準備踏上月球表面

描述過月面灰塵之后(“極細,幾乎是粉狀”),阿姆斯特朗走下了登月艙的支腳,開始了人類首次對另外一個星球的探索。作為阿波羅系統的工程性實驗品,阿姆斯特朗首先對阿波羅11號登月艙進行了拍攝,以供工程師對登月艙降落后的情況做出判斷。之后他使用安裝在一根桿子端頭的采樣袋進行了應急土壤采樣,并將樣品袋折疊塞到了右側大腿上的儲物袋中。接下來他從模塊化設備組合中取出了電視攝像機并完成了一次全景拍攝,之后將攝像機安裝在距登月艙12米遠的三腳架上。

宇航員阿姆斯特朗在工作

圖:宇航員阿姆斯特朗在工作

奧爾德林隨后踏上月球表面并測試了包括雙腳跳在內的幾種在月球表面走動的方法。盡管生命保障背包造成了一些后墜的趨勢,不過兩名宇航員在保持平衡方面的問題并不嚴重。隨后宇航員發現跨步跑是月面活動中最方便的方式,宇航員們報告稱,必須得提前6、7步規劃移動方向,因為月球表面細膩的土壤很滑。奧爾德林報告說:在從陽光走入陰影的過程中,宇航服內部溫度沒有變化,但頭盔在陽光下的感覺要比陰影中暖和。

宇航員插上美國國旗

圖:宇航員插上美國國旗

在月球上安放美國國旗之后,宇航員們與美國總統理查德·尼克松通了電話,這次電話交談被尼克松稱為“從白宮打出的最具歷史性的電話”。尼克松原本準備在電話上做一個較長的演說,不過時任駐白宮的美國國家航空航天局阿波羅11號聯絡員的弗蘭克·博爾曼說服了尼克松,最終將這次通話進行了縮減以示對肯尼迪登月遺愿的尊重。

宇航員奧爾德林在月球表面

圖:宇航員奧爾德林在月球表面

宇航員們在月球表面安放了阿波羅計劃初期科學實驗組件,其中包括一臺被動式地震儀和一臺激光測距反射鏡。之后阿姆斯特朗在距離登月艙120米的位置對東部環形山的邊緣進行了拍照,同時奧爾德林取出了兩根巖芯,取樣過程中他使用地質錘敲擊鉆桿,這是整個阿波羅11號任務中唯一一次使用地質錘。隨后兩名宇航員使用鏟子和帶有爪的探桿進行了巖石標本收集。因為許多工作時間都超出了預定時間,所以宇航員們不得不中途停止了記錄標本的工作。

這時,控制中心用密語警告阿姆斯特朗的代謝率過高,必須慢下來。不過因為艙外活動的總體代謝率低于預期,所以任務控制中心最終允許宇航員將艙外活動延長15分鐘。

離開月面

奧爾德林先爬進了登月艙,之后兩名宇航員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。阿姆斯特朗隨后跳上爬梯的第三級,并爬進了登月艙。為了減輕登月艙上升級的重量以返回繞月軌道,兩名宇航員在轉換到登月艙上的生命保障系統后,開始將宇航服上的PLSS(便攜式生命保障系統)背包、月面套鞋、相機和其他一些設備拋棄在月面上。之后他們重新對登月艙加壓,接著就去睡覺了。

在進入客艙時,奧爾德林不小心碰壞了解除上升級主發動機保險的開關,最初人們擔心沒有這個開關將無法點燃引擎,以至于把宇航員們困在月球上無法返回。幸運的是這個開關用一個圓珠筆就可以打開,如果不是這樣,宇航員們就得重新設置登月艙的電路以點燃上升級發動機。

在休息了約7個小時以后,指揮中心叫醒了兩名宇航員并指示他們進行回航準備。又過了兩個半小時,17:54時,他們乘坐鷹號上升級離開月面返回繞月軌道與指令艙哥倫比亞號上的指令艙駕駛員邁克爾·柯林斯會合,隨他們返回的還有21.55公斤的月面樣本。

在月面上的兩個半小時左右的時間里,宇航員們放置了許多科學儀器,比如月面激光測距實驗使用的反射器陣列等。他們留在月面上的還有:一面美國國旗和一個紀念牌(安置在登月艙下降級爬梯上),紀念牌上畫有2幅地球的圖像(東半球和西半球)、題字、宇航員的簽名和理查德·尼克松的簽名。紀念牌上的題字為:公元1969年7月,來自地球的人類第一次登上月球,我們為全人類的和平而來。

登月艙上升級上的影片記錄顯示,在起飛階段時,放置在離下降級25英尺(7.6米)遠的美國國旗被上升發動機噴出的氣體猛烈吹動。隨著降落場慢慢離開視野,旗子似乎已經傾倒,但是否傾倒誰都不確定(但據奧爾德林說:“登月艙的上升級與下降級分開...我當時正盯著電腦,尼爾正看著高度表,但我還是看了一眼,發現旗子倒了。”)。在阿波羅11號之后所有登月飛船放置在月面上的美國國旗都至少離開登月艙100英尺,以避免被上升發動機吹倒。

在與哥倫比亞號會合之后,鷹號登月艙被拋棄并留在繞月軌道上。據美國國家航空航天局報告稱,鷹號的軌道逐漸降低最終在“某一地點”與月球相撞。

返回地球

宇航員們于1969年7月24日返回地球,并受到了英雄般的歡迎。他們的降落點為北緯13度19分,西經169度9分,維克島以東2660公里(1440海里),或約翰斯頓環礁以南380公里(210海里),距回收船大黃蜂號24公里(15英里)。在濺落約一小時后,宇航員們被回收直升機發現,之后宇航員們進入了一個用做隔離設施的拖車。尼克松總統親自登上了回收船歡迎宇航員返回地球。

為避免從月球帶回未知病原體,阿波羅11號的乘員在返回地球后被隔離,但是被關了3周之后(拖車中一周,林登·B·約翰遜宇航中心的月球物質回收和回歸宇航員檢疫實驗所兩周),宇航員們并沒有任何事情。1969年8月13日,宇航員們離開了隔離區并接受美國民眾的歡呼,同一天在紐約、芝加哥和洛杉磯都進行了為他們慶祝的游行。

當晚在洛杉磯為阿波羅11號成員舉行了國宴,出席的有國會議員,44位州長,首席大法官和83個國家的大使。總統尼克松和副總統斯派羅向每位宇航員頒發了總統自由勛章,這次慶典只是一個長達45天的名為“一大步”巡游的開始,在這次巡游中宇航員們去了25個國家,期間還拜訪了許多著名人物包括英國女王。許多國家為慶祝第一次載人登月都發行了紀念郵票或紀念幣。

1969年9月16日,三名宇航員在國會山舉行的參眾兩院聯席會議上發表演講,他們向眾議院和參議院分別贈送了一面隨他們登月的美國國旗。

飛船介紹

阿波羅號飛船由指揮艙、服務艙和登月艙3個部分組成。

指揮艙

指揮艙是宇航員在飛行中生活和工作的座艙,也是全飛船的控制中心。指揮艙為圓錐形,高3.2米,重約6噸,最大直徑3.9米。指揮艙分前艙、宇航員艙和后艙3部分。前艙內放置著陸部件、回收設備和姿態控制發動機等。宇航員艙為密封艙,存有供宇航員生活14天的必需品和救生設備。后艙內裝有10臺姿態控制發動機,各種儀器和貯箱,還有姿態控制、制導導航系統以及船載計算機和無線電分系統等。

服務艙

服務艙的前端與指揮艙對接,后端有推進系統主發動機噴管。艙體為圓筒形,高6.7米,直徑4米,重約25噸。主發動機用于軌道轉移和變軌機動。姿態控制系統由16臺火箭發動機組成,它們還用于飛船與第三級火箭分離、登月艙與指揮艙對接和指揮艙與服務艙分離等。

登月艙

登月艙由下降級和上升級組成,地面起飛時重14.7噸,寬4.3米,最大高度約7米。

下降級:由著陸發動機、4條著陸腿和4個儀器艙組成。

上升級:為登月艙主體。能容納2名宇航員,宇航員完成月面活動后駕駛上升級返回環月軌道與指揮艙會合。上升級由宇航員“座”艙、返回發動機、推進劑貯箱、儀器艙和控制系統組成。有導航、控制、通信、生命保障和電源等設備注:這里的宇航員“座”艙只是一個能容納2名宇航員的站位,登月艙內沒有供宇航員座的座椅。

科學發現

科學家表示,他們對月球以及整個太陽系的了解很多都是由阿波羅11號的宇航員證實和揭示出來的,此外對帶回來的月球巖石和塵埃的研究也起了很大作用。NASA已公布了阿波羅登月計劃的十大發現:

月球不是一個原生物體

月球是一顆逐步演化而成的擁有類似于地球內部結構的“陸行星”。現今我們知道月球是由巖石構成的。而且這些巖石受過不同程度的熔化、火山噴發以及隕石的碰撞而變得凹凸不平。

月球擁有一層很厚的表層外殼(60千米),一層厚度基本一致的巖石圈(60-1000千米),再深就是巖流層(1000-1740千米)。在巖流層的底部可能是一個小小的鐵質核心,但是這還沒證實。

月球產生的時間很久遠

和所有的陸行星一樣,太陽系形成后的前10億年的歷史在月球上留下了深深的印記。月球表面留有大量隕石坑。如果可以確定巖石樣品的年代,那么我們就可根據金星、水星和火星上的隕石坑的信息來確定其地質發展史。其他行星的地質照片也可以根據我們從月球獲得的信息進行解釋了。

最年輕的巖石比地球的“老”

最初的時候,月球和地球可能受到同樣的過程和事件的影響,但是這些過程和事件留下的痕跡只有在月球上才能找得到。

在月球表面,黑暗平滑的月海大多是一些隕石坑,當中的巖石相對年輕,年齡大約為32億年。而一些高低不平的高地中的巖石則相對較老,年齡約為46億年。

月球和地球是近親

這兩個星體是由一個共同的物質按照不同的比例分割而成。

月球巖石和地球巖石上氧化物同位素的驚人相似顯示,月球和地球可能來自于同一個祖先。然而和地球相比,月球上的鐵以及形成大氣和水所需的揮發性元素都衰竭了。

月球上無生命跡象

月球上沒有活著的生物體、化石或者原產的有機化合物。

從月球采集的樣品的測試中沒有找到任何過去或者現今的生物跡象。即使是非生物的有機化合物也找不到。這可能是源于隕石造成的污染。

月球巖石經過高溫形成

這些巖石的形成過程中幾乎與水完全沒有關系,可以粗略的分為3類:玄武巖,鈣長石和角礫巖。玄武巖是一種黑色火山巖,主要分布在一些月海之中。它們和地球海洋地殼的熔巖很相似,但是年齡要老得多。鈣長石主要分布在那些古老的高地之上,質量相對較輕。角礫巖則是其他巖石在隕石跌落過程中被壓碎、混合后凝結而成。

早期月球深處是“巖漿海洋”

月球高地表面含有一些早期的低密度的巖石,這是飄浮在“巖漿海洋”表面的一些巖漿殘留而成。月球高地是在大約44億至46億年以前形成的,由飄浮在“巖漿海洋”表面的一些巖漿凝結而成,這部分的地殼有幾十千米厚。在地質時期無數的隕石落到月球上,熔掉了不少古老的巖石,并在月球表面形成了很多環形山脈。

小行星在月球表面撞出大坑

一些巨大黑色的盆地其實就是受到撞擊后產生的巨大的火山口。這些都是在月球早期形成的,上面覆蓋的熔巖的歷史約為3.2億~3.9億年。當月球火山活動時,大多會產生大量熔巖并向周圍蔓延。火山噴發還會產生橙色的沉淀物和純綠寶石顏色的玻璃珠。

月球稍微不對稱

月球的體積結構稍微有些不對稱,這也許是由于它在演化過程中受到了地球萬有引力的影響。月球的外殼在遠側一方相對較厚。在靠近地球一側則有很多火山盆地,而且它的質量濃度要比遠側濃得多。

月球內部的質量濃度并不是均勻分配的。相對于它的幾何中心,月球質量的中心要偏向地球幾千米遠。

表面被巖石碎片和灰塵覆蓋

這就是所謂的月球風化層,其中可以解讀出獨特的太陽輻射的歷史。這也是我們理解地球氣候變化的一個重要因素。

月球風化層是在地質時期由于無數的隕石沖擊而產生的。表面巖石和礦石中都飽含化學元素和由于太陽輻射而產生的同位素。按照這點,月球已經完整紀錄了40億年的太陽歷史,而這在別的地方是不大可能找得到的。

阿波羅11號登月飛船
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最新更新:2015-09-03 13:19
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