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新型载人登月火箭将在8月发射!月球没有火箭,宇航员怎么回来

 51蓦然回首 2022-06-30 发布于福建

没想到吧!美国又要准备载人登月了,如果能够顺利完成载人重返月球的计划,这可能又会是一个引起全世界范围内轰动的壮举。毕竟,人类上一次载人登月已经是半个世纪之前的事情了,对于大多数人来说,都没有经历过当年阿波罗登月时的喜悦。时隔半个世纪,人类能够再次踏足月球,会不会更加容易一些呢?

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新型载人登月火箭即将发射

当年托举阿波罗载人登月飞船升空的是大名鼎鼎的土星五号运载火箭,这一种火箭能够将重达四五十吨的载人飞船发射到月球轨道,如此强大的运载火箭,却没有“延续”下来。为了能够实现载人重返月球,美国又研制了新一代重型运载火箭,那就是太空发射系统(SLS)。与土星五号相比,太空发射系统的名气可能没那么大,毕竟这款新型运载火箭到现在都还没完成首次试飞,而土星五号火箭在当年实施的阿波罗载人登月计划中表现非常出色,让它名声大噪。如果载人重返月球的阿尔忒弥斯计划也能够顺利实施,相信大家对太空发射系统这款火箭都会有更多的认识,可能这一天不会很远了。

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虽然太空发射系统的研制工作出现了延误,首飞时间一推再推,但是现在这款火箭已经完成了研制,已经完成了与猎户座飞船的组合,火箭、飞船组合体早在今年3月份就首次被推出到发射台,进行所谓的湿式彩排,也就是加注燃料但不点火发射。这段时间,NASA都在对太空发射系统火箭进行测试,并开始为今年的首飞做好准备。

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按照计划,阿尔忒弥斯载人重返月球计划分为3个步骤来完成。第一步就是先执行阿尔忒弥斯1号计划,也就是发射一枚太空发射系统火箭将一艘不载人的猎户座飞船完成环绕月球飞行;第二步是执行阿尔忒弥斯2号计划,发射一枚太空发射系统火箭将一艘载人的猎户座飞船完成环绕月球飞行;最后是执行阿尔忒弥斯3号计划完成载人登月,也就是发射载人的猎户座飞船完成登月。

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可见,太空发射系统火箭的第一步就是要发射一艘飞船进行无人环绕月球飞行,虽然在湿式彩排中,火箭出现了氢气泄漏的问题,但这个问题不大,NASA的科学家将会更换一个密封圈以解决这个泄漏问题,按照现在的计划,预计SLS和猎户座将在8月下旬返回发射台然后进行发射。

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月球没有火箭,宇航员怎么回来

不管是上世纪实施的阿波罗载人登月计划,还是接下来即将要实施的阿尔忒弥斯载人重返月球计划,都离不开重型运载火箭。和土星五号火箭一样,太空发射系统火箭的运载能力也相当惊人,号称史上最强运载火箭系统。第一阶段的太空发射系统运载能力达到70-110吨,后期可能会发展出运载能力达到165吨的水平。从地球出发的载人登月飞船需要用如此强大的火箭才能抵达月球,奇怪的是,在月球上面并没有这样的火箭,登月的宇航员是怎么从月球返回地球的呢?

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虽然月球本身没有大规模的发射场,也没有火箭,但是登月宇航员从月球表面起飞时,确实是需要依赖运载火箭的,而他们所使用的火箭其实是登月飞船带去的。嫦娥五号探测器是我国月球取样的探测器,它的登月过程以及从月球返回地球的过程和当年的阿波罗载人飞船是相似的,我们以嫦娥五号探测器为例说明一下是怎么从月球返回地球的。

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嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,阿波罗飞船由指挥舱、服务舱和登月舱(登月舱包括下降级和上升级),两者的结构其实是一样的。

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奔月过程:在奔赴月球的时候,整个探测器、飞船是一起前往月球的;

登月过程:当进入月球轨道以后,嫦娥五号探测器就会在恰当的时机进行分离,也就是轨道器、返回器组合体与着陆器、上升器组合体分离,轨道器、返回器组合体继续留在月球轨道飞行,而着陆器、上升器组合体则进行登月。

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月面起飞过程:在完成月球表面任务以后,着陆器就充当发射平台,而上升器的发动机就充当火箭,上升器的发动机点火就可以从月球表面起飞了,在进入月球轨道以后,上升器就会与轨道器、返回器组合体进行交会对接,并转交样本。在完成样本的转交以后,上升器再次与轨道器、返回器组合体分离受控降落月球表面,而轨道器、返回器组合体则带着样本返回地球。

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当年的阿波罗登月飞船也是这样的,在月球表面执行任务的宇航员就是乘坐上升级从月球表面起飞进入月球轨道,然后与指挥舱、服务舱组合体交会对接后返回地球。

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在月球表面起飞,之所以不需要像土星五号或者长征五号、太空发射系统这样的运载火箭,其实与月球本身有很大的关系。地球的质量比较大,意味着在地球表面受到的万有引力也比较大,所以地球的第一宇宙速度、第二宇宙速度都比较大,地球第一宇宙速度为7.9公里每秒,第二宇宙速度为11.2公里每秒。再加上地球有浓密的大气层,所以需要有强大的运载火箭才能摆脱地球的引力进入太空。

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而月球的情况就不同了,月球的质量比较小,万有引力也就比较小,它的第一宇宙速度、第二宇宙速度都比较小,例如月球的逃逸速度仅为2.4公里每秒,第一宇宙速度就更小了。速度越小,意味着需要的推力就更小了。

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最重要的是,从月球表面时,飞船并不需要像在地球那样携带大量的推进剂、食物、水、氧气等物资,因为在月球轨道还有返回舱、返回器等待他们。所以从月球表面起飞的上升器、上升级质量其实都很小。综合多方面的原因,从月球表面起飞的难度远低于从地球起飞的难度,需要的推力就很小,上升级、上升器发动机稍微加大推力就可以从月球表面起飞了。从月球表面起飞进入月球轨道以后,宇航员再进入返回舱、轨道舱组合体一起返回地球。

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