具体过程如下:
携带“地球出发站”和“登月舱”的货运舱发射(1),货运舱与推动火箭分离(2)进入第二阶段(3),货运舱进入预定轨道(4)。宇航员乘坐的宇宙飞船由载人火箭发射(1a),进入第二阶段飞行(2a),进入预定轨道并在轨道里与货运舱对接(5),组成稳定的飞行器联合体系统奔向月球(6)。在奔月过程中,丢弃“地球出发站”(7),飞行器联合体系统进入月球轨道(8)。4名宇航员等待登月舱登陆月球(9),在月球表面探测至少7天(10),之后,“登月舱”上升系统点火(11)并重新与宇宙飞船对接(12)返回地球,在这个过程中“登月舱”的上升系统(13)以及“登月舱”(14)都将被丢弃。太空舱返回地球大气层(15)并在降落伞的帮助下着陆(16)。
发射
进入地球环绕轨道
加速,进入地月转移轨道
进入月球引力范围后减速,进入月球环绕轨道
接近着陆点后减速,控制飞行器姿态
月面软着陆
我这里只是用最概括的语句概述了探测器在月球着陆的过程。其中每一步都有许多工序,例如第一步,需要一级火箭分离、二级火箭分离、整流罩分离,并且在达到一定的高度后向东飞行。此外,还忽略了一些细节,例如嫦娥三号登陆的虹湾纬度大约为45°,所以需要在进入月球是引入轨道倾角,这些被我忽略的内容也需要仔细的设计轨道。
此外,向楼主推荐一款游戏——《坎巴拉太空计划》,可以感性的体验这一过程。虽然上手极其困难,但是对于航天迷来说会有无尽的乐趣。
1969年7月16日,美国"阿波罗11号"飞船,载着阿姆斯特朗,奥尔德林和柯林斯三人在美国肯尼迪航天中心升空,飞向月球。到达了月球轨道后,由柯林斯驾驶飞船绕月飞行,而阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶登月舱于7月20日在月面静海降落。阿姆斯特朗第一个登上月球。他说出了下面这段意味深长的话:"对于一个人来说,这只是一小步; 但对人类来说,这是巨大的一步。"他们在月面上进行实地科学考察,并把一块金属纪念牌插上月球,上面镌刻着"公元1969年7月,来自行星地球上的人首次登上月球。我们是全人类的代表,我们为和平而来。"他们在月球上安装了测量月震的月震仪,采集了月球岩石和土壤。在完成月面考察任务以后,进入登月舱,离开月球回到月球轨道上的指令舱中,与柯林斯汇合后开始返回地球,完成了这一史无前例的航天飞行。在此之后,又有5次成功的登月飞行,宇航员们总共在月球上停留了约300小时,使人们对月球的认识大大加深了。过程:装载着阿波罗11号的土星5号火箭于1969年7月16日13时32分(UTC,当地时间9时32分)在肯尼迪航天中心发射升空,12分钟后进入地球轨道。在环绕地球一圈半后,第三级子火箭点火,航天器开始向月球航行。30分钟后,指令/服务舱从土星5号分离,在转向后与登月转接器(Lunar Module Adaptor)中的登月舱连接。月球转移轨道射入(TLI)将航天器射向月球。
阿波罗11号于7月19日经过月球背面,很快点燃了主火箭并进入了月球轨道。在环绕月球的过程中,三名宇航员在空中辨认出了计划中的登月点。
阿波罗11号的登陆点在静海(Mare Tranquillitatis)南部,在Sabine D环型山西南20公里处。这个登陆点被选择的原因是它比较平整(来自于流浪者8号(Ranger 8)、勘察员5号(Surveyor 5)以及月球轨道器(Lunar Orbiter)提供的信息),也就不会在降落和舱外活动时制造太多困难。登陆之后,阿姆斯特朗把登陆点称做“静海基地”。
奥尔德林在月球上留下的鞋印。这是一个测试月球表面风化层的实验的一部分。7月20日,当飞船在月球背面时,呼号为“鹰号”的登月舱从呼号为“哥伦比亚号”的指令舱中分离。科林斯独自一人留在“哥伦比亚”上,围着登月舱飞行了数圈,仔仔细细地检查了一遍,以确保这个飞行器一切正常。检查过后,科林斯做了一个简单的告别手势——“两位多加保重”——便离开了。科林斯的任务是留在指令舱中并绕月球环行,在以后的24个小时中只能监测控制中心与鹰号之间的通讯并祈祷登月一切顺利。如果鹰号发生了意外并且不能够从月面起飞的话(可能性极大),科林斯就只能独自一人返回地球。
很快,阿姆斯特朗和奥尔德林启动了鹰号的推进器并开始下降。他们很快意识到它“飞过头”了:他们向月面降落时,表明计算机过载的警报器开始响起。鹰号在下降d道中多飞了4秒,也就是说登月点会离计划西面若干公里远。导航计算机出现了若干次异常的程序警报。在休斯顿的约翰逊太空中心,飞行控制指挥官史蒂夫·贝尔斯(Steve Bales)面临着一个关键的、一刹那间的抉择——终止登月计划(这也意味着终止整个飞行计划,因为飞行器上的燃料仅够进行一次尝试),或者命令宇航员按照计划行动,不要理会登月舱计算机出现的问题。贝尔斯后来承认,他是“凭着直觉”允许阿姆斯特朗尝试登月的。重新开始注意窗外之后,阿姆斯特朗发现他们正处在一块岩石和一片硬地之间。计算机失灵导致他们飞过了预选着陆区,而燃料也很快就要耗尽了。此时,阿姆斯特朗选择了手动控制登月舱。登月舱不断下降,燃料开始耗尽——登月舱位于月面上空大约9米,所剩燃料仅够用30秒钟——阿姆斯特朗在遍布砾石和陨石坑的月面冷静地找到一处适合于着陆的地方,并驾驶登月舱稳稳地降落在月球上。准确的登陆时间是1969年7月20日下午4时17分43秒(休斯顿时间)。
装载着阿波罗11号的土星5号(1969年7月16日)阿姆斯特朗和奥尔德林互相看了一眼,会心地笑了。休斯顿飞行控制中心内鸦雀无声,大家都在静静地等待着。终于,他们听到了阿姆斯特朗的声音:“休斯顿,这里是静海基地。‘鹰’着陆成功。”飞行控制中心顿时爆发出一阵热烈的欢呼声。在登月舱里,阿姆斯特朗和奥尔德林把手伸过仪表盘,默默地握了一下。
登月过程中的程序警报是“执行溢出”,意味着导航计算机无法再规定时间内完成预定任务。后来发现,溢出的原因是登月舱的对接雷达在降落时没有关闭,使计算机仍然监视并不在使用的雷达。由于在紧急关头的一句“继续”,史蒂夫·贝尔斯后来获得了一枚总统自由勋章。
降落后不久,在舱外活动的准备工作开始之前,奥尔德林通过无线电向地球念道:
“我想利用这个机会让所有正在听的人,不论他们是谁或在哪里,静下来,回顾一下过去几小时所发生的一切,并以他或者她自己的方式表示感恩。”
作为共济会的成员,奥尔德林接下来进行了圣餐礼。奥尔德林将他所进行的圣餐礼保密,甚至都没有告诉他的妻子,因为阿波罗8号宇航员在月球轨道中念的《创世记》使航空航天局被无神论者起诉。
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