登月 期间 究竟 发生 了 什么 ？ 「晓涵 哥来 了」
大家 好 我 是 晓涵 哥
今天 我们 来聊
登月
关于 美国 是否 真的 登上 过 月球
我们 在 月球 武器 那期 里 已经 讲过 了
今天 我们 来聊 一些 登月 背后 的 故事
1961 年 5 月 25 日
美国 总统 肯尼迪 向 国会 建议
美国 总统 肯尼迪 向 国会 建议
美国 在 十年 内 也 就是 1970 年 之前
实现 登月 的 目标
国会 在 几乎 没有 经过 讨论 的 情况 下
就 批准 了 肯尼迪 的 提议
这 是因为 20 世纪 50 年代
苏联 在 美苏 冷战 的 太空 竞赛 中
已经 处于 了 领先地位
1957 年
苏联 发射 了 世界 第一颗 人造卫星 斯普 尼克 一号 （Sputnik-1)
1959 年
苏联 发射 了 世界 第一个 月球 探测器 月球 一号
随后 苏联 又 发射 了
世界 第一艘 宇宙飞船 东方号
1961 年 ， 苏联 的 加加林 （Gagarin）
成为 了 世界 第一个 进入 太空 的 人
实现 了 人类 对 太空 探索 零的突破
这 严重 刺激 到 了 作为 世界 第一 强国 的 美国
这 迫使 美国 必须 要 加大 对 太空 领域 的 投入
所以 肯尼迪 在 一个月 后 宣布
美国 要 完成 一项 当时 看来 是 不 可能 的 任务
让 人类 登陆 月球
从而 在 这个 领域 实现 跨越式 的 进步
彻底 击败 苏联
而 当时 的 美国 虽然 是 世界 头号 强国
但是 登月 的 难度 不亚于 60 年代
一穷二白 的 中国 试制 原子弹
这时 的 美国 连续 发射 了
几次 登月 探测器 均告失败
而 美国 第一次 载人 太空飞行 的 航天员
艾伦 · 谢泼德 （Alan Shepard） 在 太空 中仅 停留 了 15 分钟
当时 的 美国 没有 可以 运送 登月 航天器 的 火箭
登月舱 没有 研发
甚至 连 登月 的 相关 装备 都 没有
所以 当 肯尼迪 提出 美国 要 在 10 年 之内 登月 的 时候
最 震惊 的 当属 NASA 的 航天 工程师 和 科学家 了
没有 人 知道 如何 才能 把 人 安全 送到 月球 再 回来
没有 人 知道 月球 表面 是 什么样
没有 人 知道 宇航员 到 了 月球 能待 多久
然而
总统 放 话 ， 就 必须 说到做到
而 美国 举 全国 之力 打造 的 国家级 项目
一个 是 1942 年 -1945 年 的 曼哈顿 计划
也 就是 世界 上 第一颗 原子弹 计划
另 一个 就是 这个 1961 年 -1972 年 的 登月 计划
也 就是 阿波罗 计划 （Project Apollo）
美国 几乎 把 全年 科研经费 的 5 分 之 1
都 拨给 了 阿波罗 计划
整个 阿波罗 计划 花费 255 亿美元
按照 黄金 比值 来算
相当于 现在 的 2000 亿美元
前后 共有 2 万家 企业
30 万人 参与 阿波罗 计划
这是 当时 人类 最 宏伟 的 项目
登月 的 第一步 就是 制定方案
NASA 考虑 了 三个 登月 方案
并且 使用 了 整整 一年 的 时间 来 讨论
所以 在 真正 的 方案 被 讨论 出来 之前
飞船 的 研发 都 无法 真正 开始
1. 直接 起飞 方案 （Direct ascent） 就 是从 地球 发射 一艘 携带 登月 飞船 的 巨大 火箭
直接 降落 在 月球 表面
这个 方案 听 起来 简单
但 执行 起来 难度 非常 大
从 地球 到 月球
再 从 月球 返回 地球
就算 到 现在
也 找 不到 如此 推力 的 火箭
而且 整个 过程 充满 风险
稍有不慎
宇航员 的 往返票 就 会 变成 单程票
所以 这个 方案 在 一 开始 就 被 否决 了
2. 地球 轨道 集合 方案 （Earth Orbit Rendezvous） 即 利用 现有 的 火箭 将 登月 飞船 的
不同 部分 发射 到 地球 轨道
然后 进行 对接 组合
然后 进行 对接 组合
再 降落 到 月球
但 当时 没有 任何 太空 组装 飞船 的 经验
测试 的 时间 也 不够
该 计划 也 被 放弃
3. 月球 轨道 集合 方案 （Lunar Orbit Rendezvous） 这个 是 用 火箭 将 一个 携带 子 飞船 的 主 飞船
发射 到 月球 轨道
然后 由子 飞船 登陆 月球 的 方案
这样 将 地球 轨道 集合 方案 中 的 飞船 一分为二
子 飞船 自带 登陆 月球 推力
母 飞船 自带 返回 地球 的 推力
这样 就 减少 了 各个 分段 火箭 的 推力
故 最后 采用 了 这种 方案
从 上面 这 几个 方案 可以 看 出来
限制 登月 的 一大 要素 就是 火箭
登月 需要 一种 推力 巨大 的 火箭
所以 火箭 的 研发 就要 放在首位
在 二战 德国 战败 后
美国 把 当时 开发 德国 V2 导弹 的 总 设计师
冯 布劳恩 作为 一号 人才 带回 了 美国
他 先是 研制 弹道导弹
后来 成为 新 成立 的 NASA 的 太空飞行 总指挥
负责 美国 整个 空间 开发计划
美国 在 1961 年 提出 登月 计划 后
就 询问 了 冯 布劳恩
十年 之内 美国 是否 能 把 人类 送上 月球
冯 布劳恩 当时 斩钉截铁 地说 ， 能 ！
于是 在 冯 布劳恩 的 主持 下
美国 开始 实施 “ 土星 重型 火箭 计划 ”
美国 历史 上 最 强大 的 土星 火箭 就此 展开
从 土星 1 号 ， 到 土星 1 号 B
再 到 最 强大 的 土星 5 号
美国 终于 研发 出 了
可以 胜任 登月 任务 的 火箭
这个 时候 已经 是 1967 年
距离 10 年 的 期限 只 剩下 了 3 年
但 登月 计划 中 最 困难 的 火箭 部分 已经 完成
在 土星 5 号 的 设计 过程 中
冯 布劳恩 抛弃 了 设计 V2 导弹 的
单 引擎 思路
采用 了 多级 引擎
将 土星 5 号 的 有效载荷 配置 到 了 最优
总 推力 3400 吨
直到现在 土星 5 号 也 是 世界 第二 强 推力 的 火箭
能 将 45 吨重 的 物品 发射 到 月球 轨道
这个 重量 是 完全 可以 胜任 登月 任务 的
并且 土星 5 号 在 1967 年 -1973 年 中 进行 的
13 次 发射 任务 ， 全部 成功
火箭 的 问题 解决 了
那 剩下 的 就是 登月 飞船 了
登月 飞船 被 命名 为 阿波罗 飞船
但是 这个 飞船 在 一 开始 研发 就 遇到 了 失败
在 1967 年 进行 阿波罗 1 号 飞船 的 例行 测试 中
还 在 发射台 上 的 飞船 突然 发生 大火
三名 宇航员 在 15 秒 内 被 烧死
当时 的 火箭 还 没有 注入 推进剂
所以 火箭 本身 不会 著火
没有 人 想到 飞船 会著火
事后 调查 发现
是 飞船 指挥 仓里 的 一根 电线 短路
而 舱内 的 百分百 纯氧 导致 火势 加剧
当时 的 指挥 大厅 所有人
都 目击 到 了 这 可怕 的 一幕
宇航员 在 发生 大火 后 开始 尝试 打开 舱门
而 飞船 的 舱门 设计 只能 从 内部 打开
需要 先 打开 14 个 门栓 才能 打开 舱门
整个 过程 需要 耗时 90 秒
当时 的 宇航员 已经 打开 了
超过 12 个 门栓
但 事实上
即使 他们 打开 所有 门栓
也 无法 打开 舱门
因为 舱内 大火 产生 的 高温 气压 已 升高 至
根本 不 可能 打开 舱门 的 程度
这场 火灾 导致 了 人们
开始 质疑 登月 的 必要性
NASA 重新 评估 了 阿波罗 登月舱 内所 使用 的 材料
并 将 舱内 的 百分百 纯氧 环境
换成 氧 / 氮 混合 环境
如果 当时 不是 纯氧 环境
宇航员 存活 的 几率 会高 一些
实际上 ，1961 年
苏联 的 一位 宇航员 就 在 纯氧 的 环境 中
被 飞船 中 的 大火 活活 烧死
但 基于 当时 美苏 对抗 的 模式
苏联 并未 向 世界 披露 这一 消息
导致 美国 的 不知情
可以 说 ， 这些 宇航员 的 牺牲 换来 的 是
后续 宇航员 的 安全
阿波罗 系列 一共 研发 了 17 艘 飞船
1-3 号 是 测试 飞船
4-6 号 为 无人 飞船
7-10 号 为 环月 飞船
11-17 号 为 登月 飞船
还有 传说 中 的 三次 秘密 登月 飞船
阿波罗 18，19，20 号
其中 20 号 就是 传说 发现
月球 三眼 女尸 的 飞船
当然 这个 未经 证实
在 这 其中
阿波罗 11 号 执行 了 第一次 登月 计划
当时 NASA 对于 第一次 载人 登月
的 阿波罗 11 号 的 目标 很 简单
“ 安全 送达 ， 活著 回来 ”。
阿波罗 11 号 首先 由 土星 5 号 火箭
发射 到 月球 轨道
然后 飞船 和 火箭 分离
登月 飞船 由 Lunar Module 登月舱
Command Module 指挥舱
和 Service Module 服务舱 三个 部分 组成
而 其中 的 登月舱 就是 子母 飞船
在 降落 到 月球 表面 的 时候
底部 的 母 飞船 就 留在 了 月 面上
而 上面 的 子 飞船 升空 和 指挥舱
及 服务舱 对接 返回 地球
而 登月舱 的 外表 包裹 了 一层
金色 铝箔纸 一样 的 东西
这是 一种 叫做 mylar 的 聚酯薄膜
可以 起到 隔热 防寒 的 作用
底部 的 母 飞船 的 舷梯 上
装有 那面 由 硬质 尼龙布 制成 的 国旗
这样 能 保证 在 没有 空气 流动 的 月球 上
还 能 看起来 是 飘动 的 样子
而 在 登月舱 的 另一侧
装载 了 一个 月球 激光 反射镜 （Lunar Laser Ranging Retroreflector）
作用 是 可以 反射 地球 上
发射 到 这面 镜子 上 的 激光
这样 可以 精确 地 测算 月球 到 地球 的 距离
也 是 通过 这个 装置
科学家 发现 了 月球 正在 以
每年 3.8 厘米 的 速度 远离 地球
这个 发射 镜 被 永久 地 放置 到 了 月球 上
坐标 是 北纬 0°40'26.69”
东经 23°28'22.69
任何人 都 可以 使用 激光 发射器 对准 这个 位置
然后 接受 到 这个 镜子 的 反射 光束
这 也 是 最 有利 的 登月 证据
基本 驳斥 了 登月 阴谋论 说
登月 是 在 摄影棚 里 拍摄 出来 的 说法
由于 登月 的 很多 想法 都 太过 超前
当时 的 制造业 完全 跟不上
所以 那个 时候 很多 东西
都 是 靠 著 最笨 的 方法
也 就是 手工 打造 出来
比如 登月 的 宇航服
由 21 层 材料 制成
至于 为什么 需要 这么 多层
是因为 NASA 预计
月球 表面 的 环境 不可 预知
需要 尽可能 地 保护 宇航员
实际上
月球 表面 确实 有 一种 危险 的 东西
月球 表面 确实 有 一种 危险 的 东西
就是 月 尘 （Moon dust)
月 尘 是 月球 上 一种 非常 微小 的 灰尘 颗粒
由于 月球 的 低 重力
这些 灰尘 会 漂浮 在 空中
如果 被 宇航员 吸入 会 很 危险
这些 月 尘 像 粉末 一样 细密
因为 月球 上 没有 风 和 水流
这些 灰尘 变得 像 玻璃 一样 锋利
而 负责 制作 登月 宇航服 的 是
美国 一家 叫做 Playtex 的 内衣厂
尤其 是 一款 叫做
“Cross Your Heart” 的 文胸
结实 耐用 又 贴身 灵活 的
于是 就 被 NASA 选中 了
而 宇航服 的 有 几层 面料
则 是 直接 使用 了 他们 制作 文胸 的 材料
所以 说 登月 宇航服 就是
一个 大号 的 文胸 也 不过 分
为了 保证 宇航服 的 包裹 性
所有 都 必须 由 内衣厂 的 熟练 女工 完成
每个 针眼 都 必须 保证 是 完美 的
而 阿波罗 登月 的 宇航服 一套
就要 3000 万美元
合 2 亿 人民币
这 应该 是 世界 上 最贵 的 衣服 了
而 一件 宇航服 的 缝制 时间
达到 了 恐怖 的 3 年 之久
以至于 这家 叫做 Playtex 的 内衣厂
直接 成立 了 一家 新 公司 ILC Dover
之后 的 50 年
专门 为 NASA 制作 太空服
毕竟 接 一个 订单
就 可以 活 一年 了
在 阿波罗 15 号 任务 中
登月 仓中 携带 了 一辆 月球车
它 可以 折叠
展开 后 就 可以 在 月 面上 行驶 了
车上 有 摄像机 、
无线电 收发机 和 测量 仪器
月球车 大大增加 了 宇航员 的 活动 范围
要 知道
之前 的 几次 登月 任务
宇航员 最远 只 离开 了 登月舱 100 米
而 第一次 月球车 就 开到 了
30 公里 以外 的 地方
有 了 3 次 登月 经验
搞清楚 了 月 面上 的 地质 情况
月球车 就 开始 设计 了
因为 月球 表面 都 是 松软 的 沙土
如何 才能 让 轮胎 既 能 提供 足够 的 摩擦
又 不至于 陷到 沙土 里 就是 个 问题
NASA 找到 了 著名 的 轮胎 厂商
Goodyear 固特异
他们 想尽 了 各种 办法
终于 做出 了 一个 方案
就是 用 金属网 做 轮胎
这样 可以 产生 足够 的 摩擦
也 可以 让 一些 沙土 进 到 轮胎 里
但 只要 车轮 一 启动
沙土 就 会 被 甩出去
因为 不是 轮胎 无法 充气
所以 金属网 制成 的 轮胎 就 必须 有 弹性
最后 固特异 选用 了 钢琴 丝 制作
全部 手工 切割 再 编制成 轮胎 的 样子
事实证明 这种 轮胎 的 设计 非常 成功
宇航员 在 月球 上 驾驶 月球车
一度 飚 到 了 50 公里 （ 口误 是 15 公里 / 小时 ）。
在 登月舱 和 指令舱 结合 返回 地球
进入 大气层 时
速度 会 非常 快
大气 摩擦 生 热
返回舱 的 底部 温度 接近 3000 摄氏度
当时 没有 任何 一种 金属 能 抵挡 住 如此 的 高温 的
一家 叫做 AVCO 的 公司
找到 了 一种 树脂
这种 树脂 覆盖 在 返回舱 底部
在 遇到 高温 时
融化 速度 会 很慢
这样 在 完全 融化 之前
可以 保护 船体 不 受到 损坏
但是 如何 把 这些 树脂 固定 上去 呢 ？
通过 计算
如果 把 这些 树脂 整块 涂抹 上去
融化 的 速度 不足 于 抵抗 下降 的 温度
一定 要 分隔 排列
最后 他们 选择 了 一种 类似 丰巢 的 结构
丰巢 的 结构 会 让
树脂 的 融化 速度 降到 最低
然后 用 人工 一点一点 拼装 上去
这个 隔热 瓦 就让 我 想到
了 罗 斯维尔 事件
据 一 张罗 斯维尔 坠毁 的 UFO 复原 图
当时 的 UFO 底部 就是 类似 丰巢 的 结构
目的 应该 也 是 隔热
如果 罗 斯维尔 事件 是 真有 其事
那么 NASA 学习 这种 显而易见 的 设计
就 合情合理 了
要 让 登月 飞船 从 发射 到 返回
都 能 完全 按照 预想 的 计划
就 需要 一台 强大 的 电脑
要 知道 在 1969 年
那 时候 的 电脑 基本 都 是
一个 房间 那么 大
但是 阿波罗 飞船 只有 45 吨 的 载荷
必须 要 设计 一个 公文包 大小 的 电脑
这 对于 当时 的 科技 来说 简直 是 不可 想象
当时 的 电脑 存储器 都 需要 打孔 才能 运转
阿波罗 上 使用 的 是 一种
最 密集 的 计算机 存储器
要 缩小 到 公文包 大小
那么 它 必须 必比 其它 电脑 的
运行 效率高 100 倍
就 需要 更 密集 的 孔
每个 孔 必须 用 手工 编制
由 经验 最 丰富 的 纺织 女工
用针 把 线导 到 指定 的 位置
每 一根 线 都 不能 搞错
不然 就 无法 运行
当时 阿波罗 的 电脑 存储器 有 58 万个 孔
需要 穿 58 万次 线
但是 当时 负责 编织 的 工厂 女工
举行 了 一次 罢工
因为 这 简直 是非 人类 的 工作
最后 这些 女工 付出 了
整整 100 万个 小时 的 劳动
才 编织 好 了 阿波罗 11 号 的 登月 电脑
所以 阿波罗 登月 的 成功
背后 还有 这样 一群 平凡 又 伟大 的 女性
非常 值得 敬佩
经过 10 年 的 努力
30 万人 的 协同工作
终于 在 1969 年 7 月 21 日
人类 第一次 站 在 了 月球 的 土地 上
说出 了 那句 一个 人 的 一 小步
人类 的 一大步 的 经典 名言
在 人类 诞生 的 几百万年 里
人类 从未 离开 过 地球
更 别说 登上 另 一颗 星球
千百万年 来
当 人类 抬头 仰望 熟悉 又 陌生 的 月球 时
一定 有人 幻想 过 有朝一日
能够 踏上 月球 的 土地
而 在 人类 探索 极限 的 过程 中
总是 要 付出 时间 和 牺牲
就 像 当年 著名 的 物理学家 法拉第
有人 问 他 为什么 要花费 大量 的 时间
去 做 电磁 试验 的 目的 是 什么
法拉第 反问 他
那 你 来到 这个 世界 上 的 目的 又 是 什么 呢
正是 因为 有 一批 勇于探索 的 人
才能 让 人类 不断进步
去 验证 人类 存在 的 意义
在 人类 的 历史 发展 中
登月 是 人类 太空 探索 的
第一个 里程碑 的 事件
那么 我们 可以 想象
星际 旅行
空间 跳跃
时间机器 这些 太空 里程碑
终 有 一天 一定 也 会 到来
让 我们 一起 期待 下 一个 里程碑 的 到来 吧
好 今天 的 节目 就 到此为止
好 今天 的 节目 就 到此为止
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