阿波罗计划（Apollo program）是美国国家航空航天局（NASA）在1961年至1972年间进行的一系列载人航天任务，其核心目标是实现人类登陆月球并安全返回地球。与许多人可能认为的不同，阿波罗计划不仅仅是几次登月，而是一个庞大、复杂且耗时多年的项目。
阿波罗登月：是什么？
阿波罗计划不仅仅指登陆月球本身，它是一个涵盖了研发、测试、建造和执行多个任务的完整项目。它包括：
- 航天器的开发与制造： 包括土星系列火箭、阿波罗指令/服务舱（Command/Service Module, CSM）和登月舱（Lunar Module, LM）。
- 无人测试任务： 在载人任务之前，进行了多次无人飞行测试，以验证火箭和航天器的性能。
- 载人地球轨道测试任务： 例如阿波罗7号，测试指令/服务舱在地球轨道上的性能。
- 载人月球轨道任务： 例如阿波罗8号和10号，测试指令/服务舱和登月舱在月球引力环境下的操作，为登陆做准备。
- 载人月球登陆任务： 从阿波罗11号到阿波罗17号，共进行了六次成功的月球表面登陆。
- 宇航员训练： 对执行任务的宇航员进行专业培训，包括飞行操作、月球行走、地质采样和实验操作等。
简而言之，阿波罗登月是阿波罗计划最终目标和最著名的部分，是整个庞大系统运作的结果。
阿波罗登月：为什么要去？
虽然许多人会谈论阿波罗计划的科学意义或人类探索精神，但在计划启动时，其主要推动力是明确的政治目标和国家竞争。美国总统约翰·F·肯尼迪在1961年宣布的挑战，是在十年内将人类送上月球并安全返回。这直接回应了苏联在太空竞赛中取得的一系列早期成就（如第一颗人造卫星Sputnik和第一次载人航天飞行）。因此，阿波罗计划的首要“为什么”是：
在与苏联的太空竞赛中占据领先地位，展示美国的科技实力、组织能力和国家意志。
在此基础上，科学探索、技术进步等也是重要的次要目标，但计划的紧迫性和资源投入，首先源于这一明确的国家目标。
阿波罗登月：在哪里发射？
所有的阿波罗载人月球任务都是从美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center, KSC）发射的。
具体来说，它们使用KSC的39号发射复合体（Launch Complex 39）。这是一个专为大型火箭（如土星五号）设计建造的巨大设施，包括巨大的装配大楼（Vehicle Assembly Building, VAB）、移动发射平台、履带运输车和发射塔等。所有执行月球任务的土星五号火箭都是在VAB内完成组装后，通过履带运输车运载到39A或39B发射台进行发射。
阿波罗登月：有多少任务？多少宇航员？多少月岩？
这是一个关于数量的具体问题：
- 任务数量：
- 阿波罗计划总共有17个任务编号（Apollo 1到Apollo 17），但实际执行的载人飞行任务是从阿波罗7号开始的。
- 执行载人飞行任务共11次（阿波罗7号至17号）。
- 尝试月球登陆任务共7次（阿波罗11号至17号）。
- 成功实现月球登陆并有宇航员在月面行走的任务共6次（阿波罗11, 12, 14, 15, 16, 17）。阿波罗13号因事故未能登陆，但成功返回地球。
- 宇航员数量：
- 共有24位宇航员执行了飞往月球的任务（其中一些人执行了不止一次月球任务，但前往月球的总人数是24）。
- 共有12位宇航员在月球表面行走过。
- 月岩和月壤数量：
- 通过六次成功的月球登陆任务，宇航员共从月球带回了大约382千克（842磅）的月球岩石、月壤和月尘样本。这些样本至今仍在全球各地的科研机构进行研究。
阿波罗登月：如何进行的？（航行过程详解）
从地球到月球再返回的旅程是一个极其复杂的多阶段过程，涉及多个航天器部分和精密的轨道机动：
发射与地球轨道阶段
- 发射（Launch）： 巨大的三级土星五号火箭点火，将阿波罗指令舱、服务舱和登月舱组合体送入地球低轨道。第一级和第二级火箭按顺序燃烧完毕并脱落。
- 地球轨道（Earth Orbit）： 第三级火箭（S-IVB）将飞船送入一个暂时的地球停泊轨道，宇航员在此检查飞船系统，地面控制中心确认一切正常。
地月转移阶段
- 地月转移轨道注入（Trans-Lunar Injection, TLI）： S-IVB第三级火箭再次点火，产生足够的速度（约每秒10公里）将飞船推离地球轨道，进入一条飞向月球的抛物线轨道。S-IVB随后被抛弃。
- 指令舱与登月舱转位对接（Transposition, Docking, and Extraction）： 飞船组合体进入地月转移轨道后，指令舱和服务舱（CSM）会与连接在S-IVB上的登月舱分离。指令舱掉头，伸出对接探头，与登月舱对接。对接成功后，使用CSM的推力将登月舱从S-IVB中“拔”出。
- 地月巡航（Coast）： 飞船组合体（CSM+LM）在惯性导航和地面控制的修正下，沿着地月转移轨道飞行约3天时间。
月球轨道与登陆阶段
- 月球轨道注入（Lunar Orbit Insertion, LOI）： 当飞船接近月球时，使用服务舱的主发动机点火，减速并被月球引力捕获，进入绕月轨道。
- 登月舱分离（LM Separation）： 在绕月轨道上，两名登月宇航员进入登月舱，并进行最终检查。登月舱与指令舱和服务舱分离。由第三名宇航员驾驶的CSM留在月球轨道上。
- 动力下降与着陆（Powered Descent and Landing）： 登月舱使用下降级发动机进行一系列点火减速。在最终阶段，宇航员通过窗户观察月面，并在必要时进行手动控制，选择平坦的着陆点。下降级发动机关闭后，登月舱轻轻降落在月球表面。
月面活动与返回阶段
- 月面活动（Lunar Surface Operations）： 两名宇航员出舱进行月面行走（EVA），插上国旗，收集月岩月壤样本，部署科学仪器（如ALSEP），进行实验，拍照和录像。月面活动时间长短因任务而异（从阿波罗11号的约2.5小时到阿波罗17号的总计约22小时）。
- 月面起飞（Lunar Liftoff）： 宇航员完成月面任务后返回登月舱，丢弃大部分不必要的设备。使用登月舱的上升级发动机点火，将宇航员和样本送入月球轨道，留下下降级在月面作为发射平台。
- 月球轨道交会与对接（Lunar Orbit Rendezvous and Docking）： 登月舱上升级在月球轨道上机动，与等待中的指令舱和服务舱交会并对接。
- 人员与样本转移（Crew and Sample Transfer）： 两名宇航员带着月岩样本、照片等从登月舱转移回指令舱。
- 登月舱上升级抛弃（LM Ascent Stage Jettison）： 登月舱上升级被抛弃，通常坠毁在月球表面或进入太阳轨道。
- 地月转移轨道注入（Trans-Earth Injection, TEI）： 使用服务舱的主发动机点火，加速飞船，使其脱离月球轨道，进入一条返回地球的轨道。
返回地球与回收
- 地月返回巡航（Coast）： 飞船组合体在返回地球的轨道上飞行约3天。
- 服务舱分离（Service Module Separation）： 飞船接近地球大气层时，服务舱被抛弃，它会在再入大气层时烧毁。只有指令舱带着宇航员进入大气层。
- 再入大气层（Atmospheric Reentry）： 指令舱利用其钝头底部的隔热瓦承受并耗散再入大气层产生的高温。通过调整姿态实现一定的升力控制，以便精确控制着陆点。
- 溅落（Splashdown）： 在指令舱下降的最后阶段，会依次展开减速伞和三个主降落伞，最终以较低的速度溅落在预定的海洋区域（通常是太平洋）。
- 回收（Recovery）： 海军舰艇（如航空母舰）和直升机迅速前往溅落点，回收指令舱和宇航员。在早期任务中，宇航员会经历检疫期。
这个流程中的每一个步骤都需要精确的计算、导航和控制，任何一个环节的失误都可能导致任务失败。
阿波罗登月：花费多少？
阿波罗计划是一项极其昂贵的工程。从1960年代初期启动到1972年结束，整个计划的总花费是多少呢？
- 根据官方数据，阿波罗计划的总成本约为254亿美元。
需要注意的是，这是当时的美元价值。考虑到通货膨胀，这笔费用在今天的价值要高得多。根据不同的计算方法（考虑当时的劳动力成本、技术投入等），这笔费用相当于今天的约1500亿美元到2800亿美元甚至更高。这笔巨款主要用于航天器的研发和制造、基础设施建设（如发射场和控制中心）、人员工资、科学研究和操作维护等方面。
阿波罗登月：使用了什么技术？
阿波罗计划催生并使用了大量前沿技术，其中一些对后来的科技发展产生了深远影响。这里聚焦于直接用于任务执行的关键技术：
- 运载火箭技术： 土星五号是当时最强大、最复杂的火箭，其多级分离、大推力发动机（如F-1和J-2）技术是巨大的突破。
- 惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）： 阿波罗飞船和登月舱使用了先进的INS，通过陀螺仪和加速度计独立确定飞船的位置、速度和姿态，即使在没有地面信号的情况下也能进行高精度导航。
- 板载计算机： 阿波罗制导计算机（Apollo Guidance Computer, AGC）是飞船的核心控制系统。尽管内存和处理能力非常有限（相比现代电脑），它却是当时最先进的航天计算机之一，执行导航、控制和系统管理等关键任务。它的编程语言（汇编语言）和软件设计方法也非常创新。
- 通信系统： 飞船使用了S波段无线电系统进行地月通信，需要依靠全球范围的深空网络（Deep Space Network, DSN）的大型天线阵列来追踪飞船、接收遥测数据、语音通信和有限的电视信号。
- 生命支持系统（Life Support System, LSS）： 指令舱和登月舱内的环境控制和生命支持系统为宇航员提供氧气、水、温度控制和二氧化碳移除。
- 舱外活动单元（Extravehicular Mobility Unit, EMU）： 即宇航服。阿波罗宇航服是一个复杂的多层系统，能够在月球真空、极端温度和微流星体环境中保护宇航员，并提供氧气、通信、温度控制和废物处理等功能（通过宇航服背包的便携式生命支持系统, PLSS）。
- 对接机构（Docking Mechanism）： 用于指令舱与登月舱在轨道上对接的技术，确保了人员和货物的安全转移。
- 隔热技术： 指令舱底部使用了烧蚀式隔热瓦，在高速再入地球大气层时通过自身烧蚀来吸收和散发热量，保护舱体内部。
- 月球车（Lunar Rover Vehicle, LRV）： 在阿波罗15、16、17任务中使用的电动载人车辆，极大地扩展了宇航员在月面的活动范围。
这些技术共同构成了阿波罗计划得以实现的基石，许多原理和部件的设计为后续的太空任务乃至日常技术发展奠定了基础。
