美国载人登月工程

**阿波羅計畫**（英語：Project Apollo）或作**阿波羅工程**，港澳地區及臺灣有時稱其為**太陽神計畫**，是美國航空暨太空總署從 1961 年 - 1972 年從事的一系列載人太空任務，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・阿姆斯壯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（幣值相當於 2018 年時的 1530 億美元），送了 12 人上月球。

阿波羅計劃是美國航空暨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（2023 年）已 50 餘年不再有載人太空載具離開過地球軌道。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。後來的太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設備，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太空人喪命。

## 背景

阿波羅計劃於 1960 年早期在艾森豪執政時被提出，作為水星計畫的後續計劃。水星計畫使用的太空載具只能進入地球軌道，只能搭載一名太空人，而預想中的阿波羅太空載具不僅能搭載三名太空人，也許還可以登月。美國航空暨太空總署經理阿伯・西爾弗斯坦（Abe Silverstein）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。雖然太空總署已經開始進行計劃，但艾森豪對太空計劃似乎並不熱衷，因此他們並沒有得到足夠的經費進行阿波羅計畫。

1960 年 11 月，競選時承諾要使美國在太空探索和飛彈防禦上全面超過蘇聯的約翰・甘迺迪當選總統。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。甘迺迪對太空事業並不十分了解，太空探索需要的大量資金也使他不敢輕易做出決定。當太空總署局長詹姆斯・韋伯要求年度財政預算增加百分之三十時，甘迺迪支持加快發展大規模推進器的研發，卻沒有支持其他更大的計畫。

1961 年 4 月 12 日，蘇聯太空人尤里・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。甘迺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，甘迺迪給副總統林登・詹森發去備忘錄，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，詹森認為「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。」詹森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，甘迺迪在參、眾兩院特別會議中宣布支持阿波羅計畫：

甘迺迪發表這段演講前一個月，美國剛剛將第一個太空人送入太空，還沒有進入地球軌道。這種不利局面使一些太空總署的工作人員對登月計劃（至少就達成承諾上）並不十分樂觀。

## 選擇任務模式

在登月成為主要目標後，阿波羅計畫的決策者們開始面臨如何才能儘可能安全、經濟、簡單地將太空人送上月球。曾有四個方案被考慮：

* **直接起飛：**此計劃提出由一個巨大的新星火箭攜帶一艘太空載具，直接飛往月球；火箭在月球降落，任務完成後再次起飛，飛回地球。
* **地球軌道集合：**此計劃需要兩艘只有農神 5 號一半大小的小型火箭將登月太空載具的不同部分送入地球軌道，集合並對接。整個太空載具降落在月球表面。由於當時在軌道中集合多艘太空載具的經驗較少，且地球軌道拼裝太空載具是否可行也是未知數，所以此計劃未被採納。
* **月球表面集合：**此計劃需要兩艘太空載具被發射：一艘自動太空載具攜帶推進系統，先期登月；載人太空飛行器晚些發射。推進系統在月球表面被移至載人太空飛行器上，然後返回地球。
* **月球軌道集合：** 這個方案由約翰・C・霍博爾特的團隊提出。這種方案是一艘較大的太空載具，稱為指揮 / 服務艙，攜帶一艘裝載太空人的登月太空載具，稱為登月小艇。指揮 / 服務艙攜帶從地球到月球並返回的燃料和生活必需品，以及進入地球大氣層所需要的隔熱板。進入月球軌道之後，登月小艇與指揮 / 服務艙分離，並降落在月球表面；指揮 / 服務艙留在月球軌道。3 名太空人中的 1 名留在指揮 / 服務艙中。登月完成之後，登月小艇重新起飛，與指揮 / 服務艙在月球軌道集合，並返回地球。

與其他幾個方案不同，月球軌道集合只需要一艘很小的太空載具降落在月球表面，使返回時在月球上起飛太空載具的質量大大減小。通過將登月小艇的一部分留在月球上，月球起飛質量得以再次減小。

登月小艇本身分為兩部分，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 / 服務艙會合併返回地球。由於太空載具質量減輕，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。

## 太空載具

最終選擇了月球軌道集合意味著太空載具將包括兩個主要部分：指揮 / 服務艙以及登月小艇。

### 指揮 / 服務艙

指揮艙（Command Module，CM）呈錐形，用於搭載太空人從地面一直到月球軌道，是唯一在任務完成時返回地球的部分。指揮艙的設備包括反應控制推進器、對接口、導航系統以及阿波羅導航電腦。服務艙（Service Module，SM）中儲存了太空人需要的各種設備，例如服務推動系統、燃料、氧氣罐、機動噴口和通訊天線。在阿波羅 15 號任務中，太空載具進入月球軌道時的推進器也位於服務艙的末尾。指揮艙與服務艙被稱為指揮 / 服務艙（CSM）。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，指揮艙打開降落傘，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（Harrison Storms）負責。北美航空和國家航空暨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。」

### 登月小艇

登月小艇是真正登月時使用的部分。為了儘可能減輕重量，登月小艇沒有隔熱板，動力很小，只能在月球表面飛行。登月小艇能夠搭載兩名太空人，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台，進入月球軌道後與指揮 / 服務艙對接，準備返回地球。降落部分里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。

格魯曼航空太空公司進行登月小艇的設計和建造，負責人是湯姆・凱利（Tom Kelly）。登月小艇也出現過許多問題；由於其測試的延遲，整個阿波羅計畫都險些沒能成功。由於登月小艇進度緩慢，首次登月小艇的載人飛行也不得不推遲，使得阿波羅 8 號 9 號互換。阿波羅 9 號在地球軌道中首次使用了登月小艇，阿波羅 10 號將登月小艇帶到了月球軌道（但沒有登月），對整個太空載具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甘迺迪太空中心發射。阿波羅 4 號到阿波羅 6 號都是無人測試飛行（正式地講沒有阿波羅 2 號和阿波羅 3 號）。

1967 年 9 月，位於休斯敦的載人太空飛行中心提出了一系列任務以完成登月任務。七個任務類型被提出，每個類型都對特定的太空載具和任務進行測試；每一個任務類型的執行都需要前一類型的成功完成。這些任務類型分別是：

* **A** - 無人指揮 / 服務艙測試
* **B** - 無人登月小艇測試
* **C** - 載人近地軌道指揮 / 服務艙飛行
* **D** - 載人近地軌道指揮 / 服務艙和登月小艇飛行
* **E** - 載人指揮 / 服務艙和登月小艇繞地球進行橢圓軌道飛行，遠地點 7400 千米
* **F** - 載人月球軌道指揮 / 服務艙和登月小艇飛行
* **G** - 載人登月

之後又增加了 H 任務，月表停留時間被加長；最後的 J 任務中，登月小艇在月球表面停留三天。被取消的阿波羅 18 號至 20 號都是 J 任務。

最遙遠的設想甚至還包括了 I 任務，有相當大的科學研究比例。當預算縮減成為現實時，這些科學研究計畫被放到了 J 任務里。

## 太空人

以下的太空人曾在阿波羅計畫中執行過飛行任務：

來自**水星計畫 7 人**

* 瓦爾特・施艾拉 – 阿波羅 7 號
* 艾倫・謝潑德 – 阿波羅 14 號

來自**第二組太空人**

* 尼爾・阿姆斯壯 – 阿波羅 11 號
* 弗蘭克・博爾曼 – 阿波羅 8 號
* 皮特・康拉德 – 阿波羅 12 號
* 吉姆・洛威爾 – 阿波羅 8 號、阿波羅 13 號
* 詹姆斯・麥克迪維特 – 阿波羅 9 號
* 托馬斯・斯塔福德 – 阿波羅 10 號、阿波羅 - 聯盟測試計劃
* 約翰・楊 – 阿波羅 10 號、阿波羅 16 號

來自**第三組太空人**

* 巴茲・艾德林 – 阿波羅 11 號
* 威廉・安德斯 – 阿波羅 8 號
* 艾倫・賓 – 阿波羅 12 號
* 尤金・塞爾南 – 阿波羅 10 號、阿波羅 17 號
* 麥可・柯林斯 – 阿波羅 11 號
* 瓦爾特・康尼翰 – 阿波羅 7 號
* 唐・埃斯利 – 阿波羅 7 號
* 理察・戈爾登 – 阿波羅 12 號
* 拉塞爾・施威卡特 – 阿波羅 9 號
* 大衛・斯科特 – 阿波羅 9 號、阿波羅 15 號

來自**第四組太空人**

* 哈里森・施密特 – 阿波羅 17 號

來自**第五組太空人**

* 查爾斯・杜克 – 阿波羅 16 號
* 羅納德・埃萬斯 – 阿波羅 17 號
* 弗萊德・海斯 – 阿波羅 13 號
* 詹姆斯・艾爾文 – 阿波羅 15 號
* 肯・馬丁利 – 阿波羅 16 號
* 艾德加・米切爾 – 阿波羅 14 號
* 斯圖爾特・羅薩 – 阿波羅 14 號
* 傑克・斯威格特 – 阿波羅 13 號
* 阿爾弗萊德・沃爾登 – 阿波羅 15 號

## 返回標本

阿波羅計畫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・詹森太空中心的月球物質回收和回歸太空人檢疫實驗所中。

通過放射測年後，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

阿波羅計畫的總投資為 194.08 億美元（至 1973 年），折合 2005 年的 1350 億美元。 1960-1973 年，NASA 總預算 566.61 億美元。1960 年至 1973，阿波羅計畫的年度預算和美國太空總署的年度預算的最高峰都出現在 1966 年，1966 年美國 GDP 是 8150 億美元。當年阿波羅計畫年度預算 29.67 億美元，占美國 GDP 的 0.4%；當年 NASA 年度預算 45.12 億美元，占美國 GDP 的 0.6%。[1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

總重為 381.7 公斤的月球礦石在阿波羅計畫中被帶回地球。現在絕大部分礦石保存在休斯頓的月球物質回收和回歸太空人檢疫實驗所。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（Real-Time Ray Tracing）」，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&Decker 在 1961 年推出一款無線電鑽，之後拿到了美國太空總署的訂單，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，世界上第一台無線吸塵器。

阿波羅計畫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毀，造成 3 名太空人喪生。之後美國太空總署研發耐火紡織面料，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。

美國太空總署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小艇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。

## 參見

## 注釋

## 外部連結

**英文**

* 阿波羅計畫官方網站（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 圖片視頻系列 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 阿波羅太空計畫的歷史
* 圖片集 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 將近 25,000 張月球圖片
* 阿波羅計畫對社會的影響 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

**中文**

* 背景資料：美國阿波羅登月計劃簡單回顧