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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