1969年7月20日，“阿波羅11號”登月成功，人類的足跡首次踏上月球。50年前，科技遠沒有今天發(fā)達，宇航員靠什么飛到38萬公里外，并在月球上安全著陸？科技日報記者調(diào)研了那些在“阿波羅”計劃中用到的神奇裝備，回顧那“步步驚心”的登月之路。
“土星5號”：
推力和運載能力巨大
為了把宇航員送上月球，美國國家航空航天局（NASA）專門研制了“土星5號”超重型運載火箭。“土星5號”高達110.6米，重量超過3000噸，近地軌道運載能力118噸，起飛推力達到3400噸，推力和運載能力僅次于因蘇聯(lián)解體未能量產(chǎn)的“能源號”運載火箭。
“土星5號”由“三級”組成。第一級稱為S-IC，裝備5個F-1火箭發(fā)動機，只燃燒2.5分鐘，將搭載宇航員的“阿波羅”飛船送到大約61公里的高度。第二級稱為S-II，由5臺J-2發(fā)動機提供推力，在一級燃燒結(jié)束后立即開始工作大約6分鐘，將飛船帶到大約185公里的高度，進入宇宙空間。S-IVB是“土星5號”的第三級，其在任務過程中啟動兩次：第一次將飛船送入近地軌道，第二次則將其送入地月轉(zhuǎn)移軌道。
“土星5號”由NASA馬歇爾航天飛行中心主持研制，共發(fā)射了13次，除“阿波羅5號”和“阿波羅7號”之外，包括了從“阿波羅4號”到“阿波羅17號”的所有任務。最后一次發(fā)射是在1973年，將NASA的“天空實驗室”空間站送入近地軌道。
控制與服務模塊：
有時不靠譜 還能搞外交
“阿波羅”飛船由控制艙、服務艙和登月艙構(gòu)成。其中控制艙和服務艙共同構(gòu)成“控制與服務模塊（CSM）”，將宇航員送到月球軌道再帶回地球家園。
控制艙是宇航員太空飛行時的居住地，同時作為“返回艙”，在任務完成時搭載乘員再入大氣層。該艙高3.9米，重5.5噸，能夠容納3人，內(nèi)層材料為鋁板，外層材料為銅焊不銹鋼并涂有樹脂隔熱層，艙內(nèi)裝有控制面板和顯示器，供宇航員駕駛飛船。
服務艙則像是一個直徑3.9米，高7.5米的圓筒，發(fā)射時重達23噸。其內(nèi)部包括推進系統(tǒng)、燃料存儲罐、給燃料系統(tǒng)加壓的氦氣罐、燃料電池及氧氣和氫氣存儲罐等部分。服務艙的作用，就是為飛船提供飛行的動力和能源等。
值得注意的是，作為“阿波羅”計劃中和宇航員相處時間最長的航天器，CSM在“阿波羅”計劃中的表現(xiàn)卻最“不靠譜”。1967年1月，“阿波羅1號”發(fā)射前測試中，控制艙突發(fā)火災，造成3名宇航員全部喪生。1970年4月，“阿波羅13號”在奔月過程中服務艙爆炸，3名宇航員在地面工程師的指揮下經(jīng)過“險象環(huán)生”地自救才得以平安返回。
此外，CSM除了參與“阿波羅”計劃，還“客串”過一次“太空外交官”。1975年7月，被人們稱之為“阿波羅18號”的CSM與蘇聯(lián)的“聯(lián)盟-19號”飛船在太空交會對接，象征著兩個“超級大國”的太空握手。
登月艙：
在月球上起降 緊急時可避難
在發(fā)射階段，登月艙置于CSM下方，二者由“航天器/登月艙適配器（SLA）”分開。到達月球軌道后，SLA脫離，“控制與服務模塊”與登月艙對接，宇航員可由控制艙進入登月艙。
登月艙能夠攜帶兩名宇航員在月球上起降，其上段負責起飛，名為上升段，包括乘員艙、顯示與控制系統(tǒng)、S波段雷達、推進系統(tǒng)、燃料罐以及氧氣罐等部分。下段負責降落，名為下降段，除了存儲宇航員在月球上所需的設備，還裝有下降火箭發(fā)動機、起落架和燃料罐等。
登月艙降落在月球后，宇航員首先將調(diào)試上升段準備好“退路”。之后，他們才開始執(zhí)行月面探測任務。通常情況下，宇航員在月面停留1—3天，從事收集巖石、開展實驗、駕駛月球車、測試宇航服等工作。任務完成后，他們將返回乘員艙。上升段使用爆炸螺栓與下降段分離，起飛進入月球軌道，并與CSM交會對接。宇航員返回控制艙后，上升段將脫離，CSM隨即開始“回家之旅”。
“阿波羅13號”遇險時，CSM能源系統(tǒng)受損，控制艙內(nèi)失去氧氣，宇航員只能將登月艙作為“避難所”，直至再入大氣層前才返回控制艙。
更值得注意的是，SpaceX“獵鷹”火箭上使用的“灰背隼”系列發(fā)動機的針栓式噴注器技術，正是源于“阿波羅”計劃中登月艙的下降發(fā)動機。（胡定坤）
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