阿波罗计划

阿波羅計畫（英語：Project Apollo）或作阿波罗工程，是美國太空總署从1961年-1972年从事的一系列載人航天任务，於1960年代的10年中，主要致力于完成载人登陸月球和安全返回地球的目标。1969年，阿波罗11号宇宙飞船达成了上述目标，尼尔·阿姆斯特朗成为第一个踏足月球表面的人类。为了进一步执行在月球的科学探测，阿波羅計划一直延续到1970年代早期。总共耗资250亿美元（幣值相当于2018年時的1530亿美元），送了12人上月球。 阿波羅計划是美國太空總署执行的迄今为止最庞大的月球探测計划，“阿波羅”飞船的任务包括为载人登月飞行作准备和实现载人登月飞行，已于1972年底结束。迄今（2024年）已50余年不再有载人航天器离开过地球轨道。阿波羅計划详细地揭示了月球表面特性、物质化学成份、光学特性并探测了月球重力、磁场、月震等。后来的天空实验室計划和美国、苏联联合的阿波羅-联盟测试計划也使用了原来为阿波羅計划建造的设备，也就经常被认为是阿波羅計划的一部分。 阿波羅計划取得了巨大的成功，惟計划中也有过几次严重的危机，包括阿波羅1號测试时的大火造成维吉尔·格里森、爱德华·怀特和罗杰·查菲的死亡；阿波羅13號的氧气罐爆炸以及阿波羅-联盟测试計划返回大气层时排放的有毒气体都几乎使执行任务的宇航员丧命。 阿波羅計划于1960年早期在艾森豪威尔执政时被提出，作为水星计划的后续计划。水星计划使用的航天器只能进入地球轨道，只能搭载一名宇航员，而预想中的阿波罗航天器不仅能搭载三名宇航员，也许还可以登月。美國太空總署经理阿伯·西尔弗斯坦（Abe Silverstein）当时选择以希腊神话中的太阳神命名此计划，事后提到这是他给自己的儿子预留的名字。虽然航空航天局已经开始进行计划，但艾森豪威尔对航天计划似乎并不热衷，因此他们并没有得到足够的经费进行阿波罗计划。 1960年11月，竞选时承诺要使美国在太空探索和导弹防御上全面超过苏联的约翰·肯尼迪当选总统。虽然对太空计划较为热衷，他在当选总统后并没有立刻决定开始登月计划，甚至還打算砍掉一些花費大、回報低的计划。肯尼迪对航天事业并不十分了解，太空探索需要的大量资金也使他不敢轻易做出决定。当航空航天局局长詹姆斯·韦伯要求年度财政预算增加百分之三十时，肯尼迪支持加快发展大规模推进器的研发，却没有支持其他更大的项目。 1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林成为了首次进入太空的人类，加深了美国对在太空竞赛中落后的恐惧。次日，在与白宫科学委员会的会谈中，许多议员希望能够立刻开始一项太空计划以保证在与苏联的竞赛中不至于落后太多。肯尼迪对此事却较为谨慎，不愿意立刻进行任何重大举措。4月20日，肯尼迪给副总统林登·约翰逊发去备忘录，询问他对于美国太空计划的意见，以及美国追赶苏联的可能性。在翌日的回复中，约翰逊认为“我们既没有尽最大努力，也没有达到让美国保持领先的程度。”约翰逊还提到未来登月的计划不仅可行，也绝对可以使美国在太空竞赛中获得领先地位。 1961年5月25日，肯尼迪在参、众两院特别会议中宣布支持阿波罗计划： 肯尼迪发表这段演讲前一个月，美国刚刚将第一个宇航员送入太空，还没有进入地球轨道。这种不利局面使一些航空航天局的工作人员对登月计划（至少就達成承諾上）并不十分乐观。 在登月成为主要目标后，阿波罗计划的决策者们开始面临如何才能尽可能安全、经济、简单地将宇航员送上月球。曾有四个方案被考虑： 直接起飞：此计划提出由一个巨大的新星火箭携带一艘航天器，直接飞往月球；火箭在月球降落，任务完成后再次起飞，飞回地球。 地球轨道集合：此计划需要两艘只有土星5号一半大小的小型火箭将登月航天器的不同部分送入地球轨道，集合并对接。整个航天器降落在月球表面。由于当时在轨道中集合多艘航天器的经验较少，且地球轨道拼装航天器是否可行也是未知数，所以此计划未被采纳。 月球表面集合：此计划需要两艘航天器被发射：一艘自动航天器携带推进系统，先期登月；载人航天器晚些发射。推进系统在月球表面被移至载人航天器上，然后返回地球。 月球轨道集合： 这个方案由约翰·C·霍博尔特的团队提出。这种方案是一艘较大的航天器，称为指揮/服务舱，携带一艘装载宇航员的登月航天器，称为登月舱。指揮/服务舱携带从地球到月球并返回的燃料和生活必需品，以及进入地球大气层所需要的隔热板。进入月球轨道之后，登月舱与指揮/服务舱分离，并降落在月球表面；指揮/服务舱留在月球轨道。3名宇航员中的1名留在指揮/服务舱中。登月完成之后，登月舱重新起飞，与指揮/服务舱在月球轨道集合，并返回地球。 与其他几个方案不同，月球轨道集合只需要一艘很小的航天器降落在月球表面，使返回时在月球上起飞航天器的质量大大减小。通过将登月舱的一部分留在月球上，月球起飞质量得以再次减小。 登月舱本身分为两部分，包括降落部分和起飞部分，前者用于在登月时降落，后者在任务完成后起飞与指揮/服务舱会合并返回地球。由于航天器质量减轻，一次任务只需要一次单独的火箭发射。当时的顾虑是次数较多的对接和分离所提出的技术难度。 最终选择了月球轨道集合意味着航天器将包括两个主要部分：指揮/服务舱以及登月舱。 指揮舱（Command Module，CM）呈锥形，用于搭载太空人从地面一直到月球轨道，是唯一在任务完成时返回地球的部分。指揮舱的设备包括反应控制推进器、对接口、导航系统以及阿波罗导航電腦。服务舱（Service Module，SM）中储存了太空人需要的各种设备，例如服务推动系统、燃料、氧气罐、机动喷口和通讯天线。在阿波罗15号任务中，太空船进入月球轨道时的推进器也位于服务舱的末尾。指揮舱与服务舱被称为指揮/服务舱（CSM）。服务舱还携带了科学仪器模块。返回大气层前，服务舱被丢弃。只有指揮舱外层有隔热板，能够抵挡进入大气层时的高温。进入大气层后，指揮舱打开降落伞，逐渐减速并降落在海面等待救援。 北美航空竞标成功，获得了指揮/服务舱的合同，由哈里森·斯托姆斯（Harrison Storms）负责。北美航空和太空總署的关系一度紧张，特别是阿波罗1号的大火使三名太空人丧生后。大火是指揮舱内的电线短路引起的，原因非常复杂，调查小组的结论是“指揮舱的设计、制作工艺和品質控管都有问题。” 登月舱是真正登月时使用的部分。为了尽可能减轻重量，登月舱没有隔热板，动力很小，只能在月球表面飞行。登月舱能够搭载两名宇航员，包括一个降落部分和一个起飞部分。后者在登月任务完成时使用前者作为发射平台，进入月球轨道后与指揮/服务舱对接，准备返回地球。降落部分里还装载了阿波罗科学实验包，以及最后三次任务中的月球车。 格鲁门航空航天公司进行登月舱的设计和建造，负责人是汤姆·凯利（Tom Kelly）。登月舱也出现过许多问题；由于其测试的延迟，整个阿波罗计划都险些没能成功。由于登月舱进度缓慢，首次登月舱的载人飞行也不得不推迟，使得阿波罗8号9号互换。阿波罗9号在地球轨道中首次使用了登月舱，阿波罗10号将登月舱带到了月球轨道（但没有登月），对整个航天器的各个部分进行了详细的测试。 阿波羅计划中包括11次载人任务，从阿波罗7号一直到阿波罗17号，全部从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。阿波罗4号到阿波罗6号都是无人测试飞行（正式地讲没有阿波罗2号和阿波罗3号）。 1967年9月，位于休斯敦的载人航天中心提出了一系列任务以完成登月任务。七个任务类型被提出，每个类型都对特定的航天器和任务进行测试；每一个任务类型的执行都需要前一类型的成功完成。这些任务类型分别是： A - 无人指揮/服务舱测试 B - 无人登月舱测试 C - 载人近地轨道指揮/服务舱飞行 D - 载人近地轨道指揮/服务舱和登月舱飞行 E - 载人指揮/服务舱和登月舱绕地球进行椭圆轨道飞行，远地点7400千米 F - 载人月球轨道指揮/服务舱和登月舱飞行 G - 载人登月 之后又增加了H任务，月表停留时间被加长；最后的J任务中，登月舱在月球表面停留三天。被取消的阿波罗18号至20号都是J任务。 最遥远的设想甚至还包括了I任务，有相当大的科学研究比例。当预算缩减成为现实时，这些科学研究项目被放到了J任务里。 以下的宇航员曾在阿波罗计划中执行过飞行任务： 来自水星计划七人 瓦尔特·施艾拉 – 阿波罗7号 艾伦·谢泼德 – 阿波罗14号 来自第二组宇航员 尼尔·阿姆斯特朗 – 阿波罗11号 弗兰克·博尔曼 – 阿波罗8号 皮特·康拉德 – 阿波罗12号 吉姆·洛威尔 – 阿波罗8号、阿波罗13号 詹姆斯·麦克迪维特 – 阿波罗9号 托马斯·斯塔福德 – 阿波罗10号、阿波罗-联盟测试计划 约翰·杨 – 阿波罗10号、阿波罗16号 来自第三组宇航员 巴兹·奥尔德林 – 阿波罗11号 威廉·安德斯 – 阿波罗8号 艾伦·宾 – 阿波罗12号 尤金·塞尔南 – 阿波罗10号、阿波罗17号 迈克尔·科林斯 – 阿波罗11号 瓦尔特·康尼翰 – 阿波罗7号 唐·埃斯利 – 阿波罗7号 理查德·戈尔登 – 阿波罗12号 拉塞尔·施威卡特 – 阿波罗9号 大卫·斯科特 – 阿波罗9号、阿波罗15号 来自第四组宇航员 哈里森·施密特 – 阿波罗17号 来自第五组宇航员 查尔斯·杜克 – 阿波罗16号 罗纳德·埃万斯 – 阿波罗17号 弗莱德·海斯 – 阿波罗13号 詹姆斯·艾尔文 – 阿波罗15号 肯·马丁利 – 阿波罗16号 艾德加·米切尔 – 阿波罗14号 斯图尔特·罗萨 – 阿波罗14号 杰克·斯威格特 – 阿波罗13号 阿尔弗莱德·沃尔登 – 阿波罗15号 阿波罗计划的各次登月任务共带回了381.7千克的月球岩石标本，大部分目前储存在休斯敦林顿·约翰逊太空中心的月球物质回收和回归宇航员检疫实验所中。 通过放射测年后，研究人员发现月表岩石标本与地球相比都很古老。最年轻的月表岩石都比地球上已知的最古老岩石要久远。月海中的玄武岩标本的年龄多在32亿年左右，高地中的标本甚至达到46亿年的年龄。由此可见，月球是在太阳系早期形成的。 大卫·斯科特和詹姆斯·艾尔文在执行阿波罗15号任务时找到的起源石是月球岩石标本中最重要的岩石之一，被认为是在月球诞生时形成的。 许多月球岩石似乎集中在微流星形成的撞击环形山中；在地球上由于有较厚的大气层而不可能出现类似情景。 阿波罗计划的总投资为194.08亿美元（至1973年），折合2005年的1350亿美元。 1960-1973年，NASA总预算566.61亿美元。1960年至1973，阿波罗计划的年度预算和美国航天局的年度预算的最高峰都出现在1966年，1966年美国GDP是8150亿美元。当年阿波罗计划年度预算29.67亿美元，占美国GDP的0.4%；当年NASA年度预算45.12亿美元，占美国GDP的0.6%。[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） 总重为381.7公斤的月球矿石在阿波罗计划中被带回地球。现在绝大部分矿石保存在休斯顿的月球物质回收和回归宇航员检疫实验所。少数被美国政府分配到全国各个实验室进行分析，或作为礼物送给其他各国政府。 2018年美國NVIDIA公司使用「光影追跡技術（Real-Time Ray Tracing）」，驗證人類真有登陸月球。 阿波罗登陆月球计划耗资巨大，这一计划把人送上月球同时，也触发了其他科技领域的进步，对现今带来巨大的变化。如 美国电器制造商Black&Decker在1961年推出一款无线电钻，之后拿到了美国太空局的订单，研制一款特制电钻，用来在太空采集样本。在研发过程中，该公司还开发了1979年问世，世界上第一台无线吸尘器。 阿波罗计划对时间的精准度要求极高，几分之一秒之差也足以决定太空人的生死。因此工匠们研制出每年误差仅一分钟的石英钟，使钟表更准时。 太空人在太空中使用的银离子技术的水净化装置，使得水质变得更乾净，这技术现今普遍使用在净化喷水池与游泳池。 1967年，阿波罗1号训练过程发生起火焚毁，造成3名太空人丧生。之后美国太空局研发耐火纺织面料，这技术也在全世界普及，受益者包括消防员、多发性硬化病患者和马匹。 美国太空局在研究微型电路技术的过程中，意外产生出植入式心脏除颤器的设计灵感，这技术可直接用在患者皮肤下，对于高度心律不正常患者来说是救命福音。 其他技术如太空饮食的冷冻乾燥技术产生了速食食品和用来保护登月舱不被高温炙热的太空毯，催生了救生毯，主要用来救灾与人道救援。 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。 月球主题 太阳系主题 航天主题 阿波羅登月計劃陰謀論 阿波罗登月舱 阿波罗指揮/服务舱 月球 農神5號運載火箭 太空實驗室計劃 被取消的阿波罗任务 太空竞赛 失效模式与影响分析 藍色彈珠 阿波羅18號 (電影) 阿波罗计划图库 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 阿耳忒弥斯登月计划（Artemis program） Murray and Cox, Apollo, p. 55. Murray and Cox, Apollo, p. 60. Sidey, John F. Kennedy, pp. 117-118. Beschloss, 'Kennedy and the Decision to Go to the Moon,' p. 55. "Discussion of Soviet Man-in-Space Shot," Hearing before the Committee on Science and Astronautics, U.S. House of Representatives, 87th Congress, First Session, April 13, 1961. Sidey, John F. Kennedy, p. 114 Kennedy to Johnson, "Memorandum for Vice President," April 20, 1961. 原文："We are neither making maximum effort nor achieving results necessary if this country is to reach a position of leadership." Johnson to Kennedy, "Evaluation of Space Program," April 21, 1961. 原文：...I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the Moon and returning him safely to the Earth. No single space project in this period will be more impressive to mankind, or more important in the long-range exploration of space; and none will be so difficult or expensive to accomplish..." John F. Kennedy, "Special Message to the Congress on Urgent National Needs" 互联网档案馆的存檔，存档日期2007-09-12., May 25, 1961 Murray and Cox, Apollo, pp. 16-17. 原文："deficiencies existed in Command Module design, workmanship and quality control." [Report of the Apollo 204 Review Board, Findings and Recommendations http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Apollo204/find.html （页面存档备份，存于互联网档案馆）] [Chariots for Apollo, Ch 7-4 http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4205/ch7-4.html （页面存档备份，存于互联网档案馆）] 康拉德身高1.69米 存档副本. [2012-07-01]. （原始内容存档于2012-10-03）.  原文："As we leave the Moon at Taurus-Littrow, we leave as we came, and God willing, as we shall return, with peace and hope for all mankind. As I take these last steps from the surface for some time to come, I'd just like to record that America's challenge of today has forged man's destiny of tomorrow. Godspeed the crew of Apollo Seventeen." 阿波罗17号通话记录. [2007-05-31]. （原始内容存档于2011-10-28）.  美國登月是假的？NVIDIA用最新「光影追跡」驗證阿波羅11號影片. udn. 2018-10-16 [2018-10-16]. （原始内容存档于2019-07-13） （中文（臺灣））.  存档副本. [2019-07-18]. （原始内容存档于2019-09-04）.  维基共享资源上的相关多媒体资源：阿波罗计划 英文 阿波罗计划官方网站（页面存档备份，存于互联网档案馆） 图片视频系列 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 阿波罗太空项目的历史 图片集 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 将近25,000张月球图片 阿波罗项目对社会的影响 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 中文 背景资料：美国阿波罗登月计划简单回顾