“阿波羅號沒有巨型火箭和發(fā)射臺,怎么從月球飛回來?” 半個(gè)多世紀(jì)以來,這個(gè)疑問始終縈繞在許多人心中。
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1968 年,土星五號運(yùn)載火箭帶著阿波羅號掙脫地球引力,可當(dāng)航天器脫離運(yùn)載火箭后,在沒有發(fā)射設(shè)施的月球表面,宇航員究竟靠什么踏上歸程?要解開這個(gè)謎題,就得從航天器的特殊設(shè)計(jì)、月球環(huán)境的獨(dú)特優(yōu)勢,以及 “分階段任務(wù)” 的智慧說起。
首先,得打破一個(gè)認(rèn)知誤區(qū):從月球起飛的難度,遠(yuǎn)低于從地球發(fā)射。1969 年阿波羅 11 號登月時(shí),土星五號作為當(dāng)時(shí)世界第二大推力火箭,總重量超 3000 噸,僅能攜帶 45 噸荷載 —— 這是因?yàn)榈厍蛞?qiáng),還需克服大氣層阻力,必須靠巨型火箭才能突破 11.2km/s 的逃逸速度。
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但月球截然不同:它的引力僅為地球的 1/6,且沒有大氣層,從月球表面起飛,只需達(dá)到 1.68km/s 的環(huán)月速度,就能進(jìn)入軌道。這種 “低門檻”,為阿波羅號的返航奠定了基礎(chǔ)。
更關(guān)鍵的是,阿波羅號并非單一航天器,而是由 “軌道艙 + 登月艙 + 返回艙” 組成的模塊化系統(tǒng),這是它能在月球 “無臺發(fā)射” 的核心設(shè)計(jì)。
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當(dāng)土星五號將阿波羅號送入地月轉(zhuǎn)移軌道后,航天器先進(jìn)入環(huán)月軌道,隨后登月艙與軌道艙分離 —— 軌道艙留在環(huán)月軌道待命,登月艙則帶著宇航員向月球表面降落。
登月艙本身又分為 “下降段” 和 “上升段”:下降段就像 “臨時(shí)發(fā)射臺”,裝有推力引擎,在降落時(shí)通過點(diǎn)火產(chǎn)生向上的力,平衡月球引力,實(shí)現(xiàn)類似馬斯克獵鷹 9 號火箭的垂直軟著陸,避免航天器 “硬撞” 月球;而上升段則是 “迷你返航火箭”,搭載著宇航員、月巖樣本和關(guān)鍵設(shè)備,是從月球起飛的核心部件。
當(dāng)宇航員完成出艙行走、插旗、采集月巖等任務(wù)后,返航的第一步正式啟動:登月艙上升段點(diǎn)火,從月球表面起飛。

此時(shí)無需復(fù)雜發(fā)射架,因?yàn)橄陆刀蔚慕Y(jié)構(gòu)能提供穩(wěn)定支撐,且上升段的重量僅 4.7 噸(含 2.4 噸燃料),相當(dāng)于地球上兩頭豬的重量 —— 根據(jù)牛頓第二定律 F=ma,月球上 4.7 噸物體的重力,僅與地球 0.8 千克物體相當(dāng),如此輕的重量,靠上升段自身的引擎就能輕松推離月球表面。
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起飛后,上升段并非直接飛往地球,而是先與留在環(huán)月軌道的軌道艙對接。這個(gè)過程就像 “太空換乘”:宇航員帶著月巖樣本進(jìn)入軌道艙,隨后上升段完成使命,與軌道艙分離并最終墜毀在月球表面。此時(shí),軌道艙成為新的 “領(lǐng)航者”—— 它點(diǎn)燃引擎調(diào)整軌道,脫離環(huán)月軌道,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移航道,朝著地球方向飛行。
在返程途中,航天器會再次 “瘦身”:軌道艙中的返回艙與服務(wù)艙分離,服務(wù)艙負(fù)責(zé)提供動力和能源,待接近地球時(shí),服務(wù)艙也會被拋棄,僅留下返回艙獨(dú)自進(jìn)入地球軌道。由于地球有大氣層,返回艙無需額外大型減速設(shè)備,只需借助大氣層摩擦減速,再配合降落傘,就能平穩(wěn)降落在海洋中,完成整個(gè)返航流程。
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這種 “分階段分離、模塊化協(xié)作” 的思路,并非阿波羅號獨(dú)有。后來的嫦娥五號探月任務(wù),也沿用了類似邏輯:嫦娥五號同樣由軌道器、著陸器、上升器和返回器組成,進(jìn)入環(huán)月軌道后,著陸器與上升器分離著陸月球,采集樣本后,上升器從月球起飛與軌道器對接,將樣本轉(zhuǎn)移到返回器,最終返回器獨(dú)自返航地球。
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只不過阿波羅號經(jīng)歷了兩次分離對接(軌道艙與登月艙分離、上升段與軌道艙對接),嫦娥五號僅需一次,流程更簡潔,但核心原理一致。
或許有人會問:“4.7 噸的上升段,真能帶動宇航員和月巖嗎?” 數(shù)據(jù)給出了答案:阿波羅號從月球起飛的上升段,實(shí)際載荷僅包含兩名宇航員(另一名宇航員留在軌道艙)和約 2 千克月巖,飛船本體僅 2.3 噸,2.4 噸燃料完全足夠支撐其飛至環(huán)月軌道。相比之下,從地球發(fā)射時(shí),3000 噸的火箭才能推動 45 噸荷載,兩者起飛重量相差 3750 倍,難度天差地別。
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