阿波羅計劃

阿波羅計畫或作阿波羅工程，-{zh-hans:港澳臺地區有時稱其為太陽神計劃; zh-tw:港澳地區及臺灣有時稱其為太陽神計畫; zh-hk:中國大陸及臺灣稱其為阿波羅計劃}-，是美國太空總署從1961年-1972年從事的一系列載人航天任務，於1960年代的10年中，主要致力於完成載人登陸月球和安全返回地球的目標。1969年，阿波羅11號宇宙飛船達成了上述目標，尼爾·阿姆斯特朗成為第一個踏足月球表面的人類。為了進一步執行在月球的科學探測，阿波羅計劃一直延續到1970年代早期。總共耗資250億美元，送了12人上月球。阿波羅計劃是美國太空總署執行的迄今為止最龐大的月球探測計劃，“阿波羅”飛船的任務包括為載人登月飛行作準備和實現載人登月飛行，已於1972年底結束。迄今已50餘年不再有載人航天器離開過地球軌道。阿波羅計劃詳細地揭示了月球表面特性、物質化學成份、光學特性並探測了月球重力、磁場、月震等。後來的天空實驗室計劃和美國、蘇聯聯合的阿波羅-聯盟測試計劃也使用了原來為阿波羅建造的裝置，也就經常被認為是阿波羅計劃的一部分。阿波羅計劃取得了巨大的成功，惟計劃中也有過幾次嚴重的危機，包括阿波羅1號測試時的大火造成維吉爾·格里森、愛德華·懷特和羅傑·查菲的死亡；阿波羅13號的氧氣罐爆炸以及阿波羅-聯盟測試計劃返回大氣層時排放的有毒氣體都幾乎使執行任務的宇航員喪命。背景.阿波羅計劃於1960年早期在艾森豪威爾執政時被提出，作為水星計劃的後續計劃。水星計劃使用的航天器只能進入地球軌道，只能搭載一名宇航員，而預想中的阿波羅航天器不僅能搭載三名宇航員，也許還可以登月。美國太空總署經理阿伯·西爾弗斯坦當時選擇以希臘神話中的太陽神命名此計劃，事後提到這是他給自己的兒子預留的名字。雖然航空航天局已經開始進行計劃，但艾森豪威爾對航天計劃似乎並不熱衷，因此他們並沒有得到足夠的經費進行阿波羅計劃。1960年11月，競選時承諾要使美國在太空探索和導彈防禦上全面超過蘇聯的約翰·肯尼迪當選總統。雖然對太空計劃較為熱衷，他在當選總統後並沒有立刻決定開始登月計劃，甚至還打算砍掉一些花費大、回報低的計畫。肯尼迪對航天事業並不十分了解，太空探索需要的大量資金也使他不敢輕易做出決定。當航空航天局局長詹姆斯·韋伯要求年度財政預算增加百分之三十時，肯尼迪支援加快發展大規模推進器的研發，卻沒有支援其他更大的專案。1961年4月12日，蘇聯宇航員尤里·加加林成為了首次進入太空的人類，加深了美國對在太空競賽中落後的恐懼。次日，在與白宮科學委員會的會談中，許多議員希望能夠立刻開始一項太空計劃以保證在與蘇聯的競賽中不至於落後太多。肯尼迪對此事卻較為謹慎，不願意立刻進行任何重大舉措。4月20日，肯尼迪給副總統林登·約翰遜發去備忘錄，詢問他對於美國太空計劃的意見，以及美國追趕蘇聯的可能性。在翌日的回覆中，約翰遜認為“我們既沒有盡最大努力，也沒有達到讓美國保持領先的程度。”約翰遜還提到未來登月的計劃不僅可行，也絕對可以使美國在太空競賽中獲得領先地位。1961年5月25日，肯尼迪在參、眾兩院特別會議中宣佈支援阿波羅計劃：肯尼迪發表這段演講前一個月，美國剛剛將第一個宇航員送入太空，還沒有進入地球軌道。這種不利局面使一些航空航天局的工作人員對登月計劃並不十分樂觀。選擇任務模式.在登月成為主要目標後，阿波羅計劃的決策者們開始面臨如何才能儘可能安全、經濟、簡單地將宇航員送上月球。曾有四個方案被考慮：與其他幾個方案不同，月球軌道集合只需要一艘很小的航天器降落在月球表面，使返回時在月球上起飛航天器的質量大大減小。透過將登月艙的一部分留在月球上，月球起飛質量得以再次減小。登月艙本身分為兩部分，包括降落部分和起飛部分，前者用於在登月時降落，後者在任務完成後起飛與指揮/服務艙會合並返回地球。由於航天器質量減輕，一次任務只需要一次單獨的火箭發射。當時的顧慮是次數較多的對接和分離所提出的技術難度。航天器.最終選擇了月球軌道集合意味著航天器將包括兩個主要部分：指揮/服務艙以及登月艙。指揮/服務艙.指揮艙。服務艙還攜帶了科學儀器模組。返回大氣層前，服務艙被丟棄。只有指揮艙外層有隔熱板，能夠抵擋進入大氣層時的高溫。進入大氣層後，指揮艙開啟降落傘，逐漸減速並降落在海面等待救援。北美航空競標成功，獲得了指揮/服務艙的合同，由哈里森·斯托姆斯負責。北美航空和太空總署的關係一度緊張，特別是阿波羅1號的大火使三名太空人喪生後。大火是指揮艙內的電線短路引起的，原因非常複雜，調查小組的結論是“指揮艙的設計、製作工藝和品質控管都有問題。”登月艙.登月艙是真正登月時使用的部分。為了儘可能減輕重量，登月艙沒有隔熱板，動力很小，只能在月球表面飛行。登月艙能夠搭載兩名宇航員，包括一個降落部分和一個起飛部分。後者在登月任務完成時使用前者作為發射平臺，進入月球軌道後與指揮/服務艙對接，準備返回地球。降落部分裡還裝載了阿波羅科學實驗包，以及最後三次任務中的月球車。格魯門航空航天公司進行登月艙的設計和建造，負責人是湯姆·凱利，對整個航天器的各個部分進行了詳細的測試。各次任務.阿波羅計劃中包括11次載人任務，從阿波羅7號一直到阿波羅17號，全部從佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射。阿波羅4號到阿波羅6號都是無人測試飛行。1967年9月，位於休斯敦的載人航天中心提出了一系列任務以完成登月任務。七個任務型別被提出，每個型別都對特定的航天器和任務進行測試；每一個任務型別的執行都需要前一型別的成功完成。這些任務型別分別是：- 無人指揮/服務艙測試- 無人登月艙測試- 載人近地軌道指揮/服務艙飛行- 載人近地軌道指揮/服務艙和登月艙飛行- 載人指揮/服務艙和登月艙繞地球進行橢圓軌道飛行，遠地點7400千米- 載人月球軌道指揮/服務艙和登月艙飛行- 載人登月之後又增加了--任務，-{月表}-停留時間被加長；最後的--任務中，登月艙在月球表面停留三天。被取消的阿波羅18號至20號都是--任務。最遙遠的設想甚至還包括了--任務，有相當大的科學研究比例。當預算縮減成為現實時，這些科學研究專案被放到了--任務裡。宇航員.以下的宇航員曾在阿波羅計劃中執行過飛行任務：來自水星計劃7人來自第二組宇航員來自第三組宇航員來自第四組宇航員來自第五組宇航員返回標本.阿波羅計劃的各次登月任務共帶回了381.7千克的月球岩石標本，大部分目前儲存在休斯敦林頓·約翰遜太空中心的月球物質回收和迴歸宇航員檢疫實驗所中。透過放射測年後，研究人員發現月表岩石標本與地球相比都很古老。最年輕的月表岩石都比地球上已知的最古老岩石要久遠。月海中的玄武岩標本的年齡多在32億年左右，高地中的標本甚至達到46億年的年齡。由此可見，月球是在太陽系早期形成的。大衛·斯科特和詹姆斯·艾爾文在執行阿波羅15號任務時找到的起源石是月球岩石標本中最重要的岩石之一，被認為是在月球誕生時形成的。許多月球岩石似乎集中在微流星形成的撞擊環形山中；在地球上由於有較厚的大氣層而不可能出現類似情景。其它.阿波羅計劃的總投資為194.08億美元總重為381.7公斤的月球礦石在阿波羅計劃中被帶回地球。現在絕大部分礦石儲存在休斯頓的月球物質回收和迴歸宇航員檢疫實驗所。少數被美國政府分配到全國各個實驗室進行分析，或作為禮物送給其他各國政府。2018年美國NVIDIA公司使用「光影追跡技術」，驗證人類真有登陸月球。科技影響.阿波羅登陸月球計劃耗資巨大，這一計劃把人送上月球同時，也觸發了其他科技領域的進步，對現今帶來巨大的變化。如美國電器製造商Black&amp;Decker在1961年推出一款無線電鑽，之後拿到了美國太空局的訂單，研製一款特製電鑽，用來在太空採集樣本。在研發過程中，該公司還開發了1979年問世，世界上第一臺無線吸塵器。阿波羅計劃對時間的精準度要求極高，幾分之一秒之差也足以決定太空人的生死。因此工匠們研製出每年誤差僅一分鐘的石英鐘，使鐘錶更準時。太空人在太空中使用的銀離子技術的水淨化裝置，使得水質變得更乾淨，這技術現今普遍使用在淨化噴水池與游泳池。1967年，阿波羅1號訓練過程發生起火焚燬，造成3名太空人喪生。之後美國太空局研發耐火紡織面料，這技術也在全世界普及，受益者包括消防員、多發性硬化病患者和馬匹。美國太空局在研究微型電路技術的過程中，意外產生出植入式心臟除顫器的設計靈感，這技術可直接用在患者皮膚下，對於高度心律不正常患者來說是救命福音。其他技術如太空飲食的冷凍乾燥技術產生了速食食品和用來保護登月艙不被高溫炙熱的太空毯，催生了救生毯，主要用來救災與人道救援。為了在太空書寫開發了加壓超濃圓珠筆，這是今天仍在用的能擦除原子筆。為此任務開發了運算放大器，直到今天已發展成一龐大的電子元件家族。