圖解世界載人航天發(fā)展史（二十五）

文/ 邸乃庸

五、阿波羅登月

登月飛行過程

土星5號運載火箭裝載著阿波羅號飛船從肯尼迪航天中心起飛。土星5號運載火箭高110.6米、起飛質量3038噸、推進力3400噸，月球軌道運載能力45噸。該火箭為3級，第一級火箭長42米、直徑10米，第二級火箭長25米、直徑10米，第三級火箭長18.8米、直徑6.6米。

起飛12分鐘后，土星5號運載火箭第一級和第二級工作完畢先后分離，阿波羅號飛船和運載火箭第3級一起進入170公里至190公里近地軌道（左圖）。在環(huán)繞地球飛行1圈半后，第3級火箭發(fā)動機點火工作，使飛船和火箭第3級進入飛向月球軌道，初始速度38800公里/小時（右圖）。

從環(huán)繞地球軌道到達環(huán)繞月球軌道需要3天航程，在這個過程中，指令艙-服務艙從火箭中分離出來（左圖），調轉180度后，再與安裝在火箭頂部的登月艙對接，將登月艙拉出，即整個阿波羅號飛船與第3級火箭分離，繼續(xù)向月球飛行（右圖）。

在飛向月球的過程中，地球引力使飛船不斷減速，到達地球引力與月球引力平衡點時，速度降至3200公里/小時。之后，在月球引力作用下，速度又逐漸增加，在接近月球時達到8800公里/小時。在飛船到達月球背向地球面時，啟動發(fā)動機減速，使飛船進入高度約為100公里至300公里的環(huán)繞月球近圓軌道。

3名航天員乘坐由指令艙、服務艙、登月艙組成的阿波羅號飛船開始環(huán)繞月球飛行（左圖），在進入環(huán)繞月球軌道的第二天，其中兩名負責執(zhí)行在月面降落任務的航天員，通過指令艙與登月艙對接口處的通道，從指令艙進入登月艙上升級（右圖），準備登月。

在環(huán)繞月球飛行的第12圈，乘坐兩名航天員的登月艙與指令艙分離，指令艙-服務艙仍然留在環(huán)繞月球運行的軌道上繼續(xù)飛行（左圖）。當飛行至第13圈時，登月艙發(fā)動機點火工作，使登月艙減速，登月艙開始降低飛行軌道，進入近月點高度為16公里的軌道（右圖）。

在到達近月點時，發(fā)動機點火工作，使登月艙朝向預定的著陸點下降。當高度只有30米時，反向發(fā)動機點火工作，降低登月艙著陸時的沖擊；當登月艙即將接觸地面時，反向發(fā)動機再次工作，使登月艙軟著陸在月面（左圖）。航天員身著登月航天服開啟艙門出艙，開始在月面上的活動（右圖）。

結束了月面活動后，航天員攜帶收集到的樣品，返回到登月艙的上升級中。登月艙上升級與下面的著陸級分離，上升級發(fā)動機點火工作開始離開月面上升（左圖）。7分鐘后上升級進入環(huán)繞月球的飛行軌道，經過一系列變軌程序后，上升級調整到與指令艙-服務艙組合體相近的軌道上（右圖）。

在環(huán)繞月球的軌道上，兩位航天員駕駛上升級逐漸向指令艙-服務艙組合體靠近，指令艙駕駛員控制指令艙-服務艙實施對接，并最終完成對接，整個過程歷時4個多小時。左圖為從指令艙-服務艙上拍攝的正在接近的上升級，右圖為上升級與指令艙-服務艙組合體實現(xiàn)對接。

航天員攜帶月面樣品及一些儀器返回到指令艙，之后上升級分離，并啟動其發(fā)動機，將其推至環(huán)繞太陽軌道，指令艙-服務艙開始返回地球的飛行（左圖）。當指令艙-服務艙運行到月球背向地球的一面時，主發(fā)動機點火工作，使飛船加速以克服月球引力，離開環(huán)繞月球的軌道，開始朝地球飛行（右圖）。

指令艙-服務艙從月球向地球飛行兩天半后到達地球區(qū)域，在環(huán)繞地球飛行過程中進行軌道修正，在到達落點為預定著陸區(qū)準備再入大氣層前15分鐘，指令艙與服務艙分離（左圖）。指令艙姿態(tài)控制發(fā)動機工作，將指令艙姿態(tài)調整為鈍頭朝前狀態(tài)（右圖），3位航天員乘坐指令艙重入大氣層。

指令艙先利用大氣阻力進行減速，并以鈍頭朝前狀態(tài)經歷和抵御氣動加熱過程（左圖），保證艙內適宜的溫度環(huán)境。而后開啟引導傘增強飛行方向的穩(wěn)定性，再開啟減速傘進一步降低飛行速度，最后開啟3頂主傘（右圖），在再入13分鐘后，指令艙以較小的沖擊濺落在海面上。