阿波羅登月艙

阿波羅登月艙

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已經登月的阿波羅登月艙描述

任務：｜登月

乘員：｜2名：指令長、登月艙駕駛員

乾重量｜4280-10850公斤

尺寸

高：｜23英尺 + 1英吋｜7.04 米

寬度：｜31英尺｜9.4米

支撐腳跨度:｜31英尺｜9.4米

體積：｜235英尺3｜6.7米3

質量

上升級：｜10,024磅｜4,547千克

下降級：｜22,375磅｜10,149千克

總重：｜32,399磅｜14,696千克

火箭發動機

登月艙反作用力控制系統 (N2O4/不對稱二甲肼)16具:｜每具推力100 lbf｜441 N

上升推進系統(N2O4/航空肼50)一具:｜每具推力3,500 lbf｜15.6 kN

下降推進系統 (N2O4/航空肼50)一具:｜每具推力9,982 lbf｜44.40 kN

性能參數

持續工作時間｜3天｜72小時

遠月點：｜100英里｜160公里

近月點：｜月球表面｜月球表面

Spacecraft delta v:｜15,390 ft/s｜4,690 m/s

生產情況

現況｜退役

已建造數量｜15

已發射/工作｜10

失敗｜0

失蹤

首次發射｜1968年1月22日

末次發射｜1972年12月14日

末次退役｜1972年12月15日

阿波羅登月艙結構圖(NASA)

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阿波羅登月艙（Apollo Lunar Module）是阿波羅飛船直接登月的部分，由美國的阿波羅計劃為達到登月並成功返回而建。登月艙又被其製造商稱作「LM」（月面模組），也叫做「LEM」（登月模組）。

登月艙的設計目標是在6.65立方米的空間內容納兩名太空人。登月艙共6.4米高，4.3米寬，有四個支撐腳。登月艙由上升級和下降級組成；登月艙的總質量，以降落部分(10,334千克)為主，達15,264千克。

## 歷史

選擇阿波羅登月艙的原因是因為國家航空航天局決定採用月球軌道集合方案（LOR），而不是月面直接起飛方案或者地球軌道集合方案（EOR）（其他對接集合方案參見選擇任務模式）。直接起飛方案和地球軌道集合方案都將整個阿波羅飛船降落在月球上；在決定使用月球軌道集合方案之後，就有必要製造一艘可到達月面的獨立飛船。

登月艙的生產合同由格魯曼飛機工程公司獲得，還有一些轉包商。格魯曼公司從1950年代末就開始研究空間對接，並在1962年重新開始此項研究。1962年7月，有11家公司應邀為登月艙進行投標。到同年9月時，9家公司提交了標書，格魯曼公司在同月最終贏得了合同。預計合同額為3.5億美元。最開始有4家分包商：貝爾航空系統（上升級發動機）、哈密爾頓標準公司（環境控制系統）、馬夸特（姿態控制系統）和洛克達因（下降級發動機）。

登月艙上的基本導航、飛行與控制系統（PGNCS）是由麻省理工大學儀表實驗室開發的。導航電腦是由雷瑟奧恩公司製造。在阿波羅指令/服務艙中有一部與之類似的導航系統。備用的任務中止導航系統（AGS）是由TRW開發的。

1970年4月，登月艙水瓶座號在阿波羅13號任務中意外的扮演了挽救三名太空人（指令長小詹姆斯·洛威爾、指令/服務艙飛行員約翰·斯威格特和登月艙飛行員弗萊德·海斯）的角色。在由電路短路引起的指令艙氧氣罐過熱並爆炸後，水瓶座號便開始作為救生船一直到返回地球軌道，期間水瓶座號的電池還為指令艙上至關重要的返回電池充電以確保太空人可以在1970年4月17日進入大氣層並安全降落。登月艙上的下降發動機本來是用來在下降至月面時減速用的，但在阿波羅13號任務中卻被用來在繞月飛行時加速飛船以進入返回航線。阿波羅13號事故中登月艙系統共為3名太空人提供了90小時的生命保障，而它的設計能力只是2名太空人，45小時。（詳見阿波羅13號）。

## 登月艙規格

登月艙中的下降級中包括了登月裝備、雷達天線、降落火箭引擎、以及降落所需的燃料。下降級上還帶有幾個裝載其他貨物的隔間，比如阿波羅月面實驗包、移動儀器推車（阿波羅14號）、月球車（阿波羅15號、阿波羅16號和阿波羅17號）、月面攝像機、月面工具和月面樣品採集箱。

而且登月紀念牌也安裝在下降級的爬梯上。

起飛部分包括艙蓋、反應控制系統、雷達和通信天線、起飛火箭引擎以及回到月球軌道並與阿波羅指令/服務艙對接所需的燃料。

- 規格：(Baseline LM)
- 乘員: 2人
- 成員艙容積: 6.65 m³ (235 ft³)
- 高：3.76米
- 直徑：4.2米
- 最大燃料裝載量: 4,670千克
- 艙內氣壓: 100%氧氣250毫米汞柱(33 kPa)
- 供水: 2個19.3公斤(42.5磅)水罐
- 冷卻劑: 11.3公斤(25磅)乙二醇乙酸酯/水溶液
- 反作用力控制系統推進劑量: 287公斤(633磅)
- 反作用力控制系統推進器:16個推進器，4套，每套4個，每個提供445N推力
- 反作用力控制系統推進劑: N2O4/UDMH（四氧化二氮/偏二甲肼）
- 反作用力控制系統比衝量: 2.84 kN·s/kg
- 上升級推進系統推進劑量: 2353公斤(5187磅)
- 上升級推進系統推進器: 15.6kN (3,500 lbf)
- 上升級推進劑: N2O4/航空肼50 (四氧化二氮/偏二甲肼、聯氨混合物)
- APS pressurant: 2個2.9公斤氦氣罐，罐壓21MPa
- 發動機比沖: 3.05 kN·s/kg
- 推重比: 0.34 lbf/lb (3.3 N/kg)
- ΔV: 2,220 m/s (7,280 ft/s)
- 電池: 2套296 A·h銀鋅電池
- 電源: 28V直流電, 115V 400Hz交流電

上升級發動機的推力在地球上小於重力，但在月球上足夠將上升級送入月球軌道。

- 高：3.2米
- 直徑：4.2米
- 支撐腿跨度: 9.4 m (30.8 ft)
- 最大燃料裝載量: 10,334 kg (22,783 lb)
- 供水: 1個151公斤水罐
- 供電: 2套296 A·h銀鋅電池(次系統)
- 推進劑量: 8,165 kg (18,000 lb)
- 下降級推進系統推力: 可調範圍為45.04 kN (10,125 lbf)～4.56 kN (1025 lbf)
- 下降級推進系統推進劑: N2O4/航空肼50 (四氧化二氮/偏二甲肼、聯氨混合物)
- DPS pressurant: 1個22 kg超臨界氦罐，罐壓10.72 kPa.
- 發動機比沖: 3050 N·s/kg
- ΔV: 2,470 m/s (8,100 ft/s)
- 電池: 4套400 A·h銀鋅電池

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## 生產的登月艙

呼號｜使用｜發射日期｜目前位置

LM-1｜阿波羅5號｜1968年1月22日｜返回地球大氣層

LM-2 ｜未執行過飛行任務 ｜在華盛頓哥倫比亞特區的國家航空航天博物館展出。

LM-3 蜘蛛｜阿波羅9號｜1969年3月3日｜返回地球大氣層

LM-4 史努比｜阿波羅10號｜1969年5月18日｜下降級撞擊月球；上升級在繞日軌道飛行

LM-5 鷹｜阿波羅11號｜1969年7月16日｜下降級遺留在月球表面靜海基地；上升級被拋棄在繞月軌道，最終撞擊月球

LM-6 無畏｜阿波羅12號｜1969年11月14日｜下降級遺留在月球表面；上升級最終撞擊月球

LM-7 水瓶座｜阿波羅13號｜1970年4月11日｜在斐濟上空返回地球大氣層

LM-8 心大星｜阿波羅14號｜1971年1月31日｜下降級遺留在月球表面；上升級最終撞擊月球

LM-9 ｜從未執行過飛行任務 ｜在甘迺迪航太中心（阿波羅/土星五號中心）展出

LM-10 獵鷹｜阿波羅15號｜1971年7月26日｜下降級遺留在月球表面；上升級最終撞擊月球

LM-11 獵戶座｜阿波羅16號｜1972年4月16日｜下降級遺留在月球表面；上升級最終撞擊月球

LM-12 挑戰者｜阿波羅17號｜1972年12月7日｜下降級遺留在月球表面；上升級最終撞擊月球

LM-13 ｜從未執行過飛行任務（LM-13是為阿波羅計劃的後期飛行準備的） ｜部分由格魯曼公司製造，其餘部分由紐約長島的航空發源地完成並展出在那裡

LM-14 ｜從未執行過飛行任務（LM-14是為阿波羅計劃的後期飛行準備的） ｜未製造完成；據無法證實的消息稱：在費城的富蘭克林學院展出的登月艙中包含LM-14的部分部件和LTA-3的部分部件。

LM-15 ｜從未執行過飛行任務（LM-15是為阿波羅計劃的後期飛行準備的） ｜報廢

## 登月卡車

阿波羅登月卡車是一個不載人的單獨的下降級，其設計荷載為5公噸。阿波羅卡車的設計目的是向永久月球基地輸送器材和給養，但實際上一直到現在也從未建立一個月球基地。最早設想的方案是：由土星5號火箭將阿波羅卡車和一整組阿波羅太空人一起送入月球軌道，並將阿波羅卡車引導著降落在基地附近，再由月球基地上的太空人把貨物卸下「卡車」，最後送貨的太空人返回地球。

## 科幻中的登月艙

在夏恩·詹森的小說《冰》中，出現過以登月艙和登月卡車為原型的飛船，小說描寫了一次想像中的阿波羅19號悲劇：登月卡車由土星IB運載火箭運往月球並在預訂降落場降落，之後執行J任務的阿波羅太空人駕駛傳統的登月艙精準的降落在登月卡車附近 （讓人想起皮特·康拉德在阿波羅12號任務中的降落），之後登月艙LM-13號的上升級引擎發生故障而無法點燃，最終把2名太空人困在月球上——事實上在阿波羅計劃中從來沒發生過這樣的事。

## 後繼者

牽牛星號 (Altair)，即以前的月面著陸器 (LSAM)，是NASA的星座計劃中的登月艙。

## 外部連結

- Nasa catalogue: Apollo 14 Lunar Module
- Space/Craft Assembly & Test Remembered – A site "dedicated to the men and women that designed, built and tested the Lunar Module at Grumman Aerospace Corporation, Bethpage, New York"
- Apollo 11 LM Structures handout for LM-5 (PDF) – Training document given to astronauts which illustrates all discrete LM structures
- Apollo 15 LM Activation Checklist for LM-10 – Checklist detailing how to prepare the LM for activation and flight during a mission
- Apollo LM Truck on Mark Wade's Encyclopedia Astronautica – Description of adapted LM descent stage for the unmanned transport of cargo to a permanent lunar base.

## 參考文獻

- Apollo 11 Lunar Module / EASEP https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1969-059C
- Kelly, Thomas J. (2001). 《月球登陸器:我們是怎麼研發阿波羅登月艙的》 (史密森航空宇航歷史叢書).
- Smithsonian Institution Press. ISBN 1-56098-998-X.
- Baker, David (1981). 《載人航天史》. Crown Publishers. ISBN 0-517-54377-X
- Brooks, Courtney J., Grimwood, James M. and Swenson, Loyd S. Jr (1979) 《太陽神的戰車：載人登月飛船史》 NASA SP-4205.
- Sullivan, Scott P. (2004) Virtual LM: A Pictorial Essay of the Engineering and Construction of the Apollo Lunar Module. Apogee Books. ISBN 1-894959-14-0
- Stoff, Joshua. (2004) 建造登月船：格魯門登月艙. Arcadia Publishing. ISBN 0-7385-3586-9