美国载人登月如何把宇航员送回地球，难道月球上有备用火箭吗？

发布者：秀才有理 2023-2-21 21:39

美国人登月早已登“吐”了，阿波罗计划一共有6次载人登月返回，阿姆斯特朗只是打响了第一枪，他们现在的目标是火星。阿波罗计划返程的“火箭”并没有在月球上着陆，而是盘旋在环月球轨道上，这个过程就像是你从家打了个出租车，到了池塘边，你跟司机说：你绕着池塘转几圈，我下去摸条鱼再上来与你会合，然后回家。

阿波罗计划为登月铺路

首先嫦娥五号马上也要登月了，而且同样是要带回来一些月球“特产”，说明登月再返回的方案是可行的。阿波罗计划并非只有阿姆斯特朗乘坐的阿波罗11号，11号说明前面还有1~10号。

图：阿波罗一号残骸

阿波罗计划并非一帆风顺，原本准备在1967年2月21日发射的阿波罗一号，没等发射就已经宣布结束。发射前一个月，一次例行测试，指令舱着火，三名宇航员在短短15秒内全部牺牲。

随后的阿波罗2~6号美国人老实了，只是在不载人的情况下对土星5号以及飞船的各个舱进行测试，包括了轨道点火，月球返回模拟等等。

美国人并没有急于登入月球，在后来的阿波罗7~10号都是载人环绕地球、环绕月球、往返，还包括登月舱与指令舱在太空进行载人对接。这些任务都成功了，而离载人登月再返回不远了。整个载人登月的计划中没有经过测试的部分只有：登月舱着陆登月，采集样本升空返回。

阿波罗11号人类“迈出了一大步”后，阿波罗计划一直进行到了17号，其中有6次成功登月。很多人问，如果美国当初成功了，为什么现在不登月了？这里就是答案，因为他们已经成功载人登月6次了，每次登月的费用巨大，去多了也就不新鲜了，有力气不如用在火星上。

月球是人类的一块垫脚石，或者说实验基地，因为它是目前人类在茫茫宇宙中，唯一一个可以去亲身体验的星球，我们想要载人去更遥远的地方，唯一可以测试的就是月球。

如果你了解了阿波罗计划的历史，你就知道美国人实际上并没有你想象中那么厉害，只是走在了我们前面而已。嫦娥目前是5号，等嫦娥进行到11号，估计中国人早就登月了。接着我们解决最后一个问题，阿姆斯特朗是如何带着“石头”回来的。

宇航员如何返回

月球是地球的卫星，在宇宙中质量大小决定了引力的大小，所以在地月系统中主导引力的是地球。当我们去往月球时是在克服地球的引力，返程时反而是“顺风车”，但这并不是关键。

基于引力，星球越大，越紧凑，就越难脱离，因为力越大，我们要离开时的反向加速度越大，为了飞出星球，我们需要的初始速度就越大。

月球质量只有地球的1.2%，然而它却像一个发糕，半径达到了地球的27%，因此它比地球更容易逃逸。为了摆脱地球的引力，我们需要以11.2km/s的速度离开地球表面。如果要逃离月球，只需要达到2.4km/s。

阿波罗11号去时所用的土星五号火箭，至今都排行世界第二，那么从月球回来的火箭需要多大呢？

这里要搞清楚两件事：

阿波罗11号登月舱，并没有回来，它只负责在月球着陆，还有就是从月球起飞。速度与能量的关系是平方。

在飞船到达月球轨道时，土星五号的推进器早已脱离不见，只剩下指令舱、服务舱、还有登月舱（上升级、下降级）。三个宇航员，两个人进入了登月舱着陆，一个留在指令舱中，环绕月球，等待登月舱（升升级）把两位宇航员和采集的样本送回来，最终回家的班车只有指令舱。

从中可以看出美国人对登月舱的质量把控很严格，尽可能减少着陆的质量是因为质量越大，起飞所需的能量越大。其次，质量和月球起飞所需的能量意味着燃料，能量（动能）是速度的平方，换句话说月球逃逸速度（2.4）与地球的逃逸速度（11.2）大约是1:5，这意味着如果逃离地球需要5倍的速度，实际上需要25倍的能量，也就是25倍的燃料。

然而不仅仅是这样：

阿波罗号并不需要从月球逃逸，它只需要进入环月轨道与指令舱对接，因此只需要达到月球的第一宇宙速度1.8km/s。土星五号出发时的总重量包括了去程与返程的燃料，荷载更大，而从月球起飞，仅仅只需要升空飞到月球轨道上，所以下来时并没有那么大的荷载，大小的比例进一步加大。阿波罗号登陆时是上升级与下降级一起登陆的，当要升空时，下降级作为发射架留在了月球上，只有上升级升空，比例进一步加大。