阿波羅登月計劃的制定與實施及其啟示

1、阿波羅登月計劃的制定與實施及其啟示The Making and Im plemeng of A Prollo Program and Its Eulightenment探測與開發(fā)月球是現代空間科學技術的一項主要內容，其中最重要的事件是美國阿波羅登月計劃的制 定與實施.在這項龐大的科技工程中，科學決策和科學管理對登月計劃的成功起了至關重要的作用。回顧 和分析這一事件中的幾個關鍵片斷，pj以從中得到有益的后水.迎接挑戰(zhàn)，作出載人登月飛行的風險決策阿波羅登月計劃的提出是與20世紀中葉美國與蘇聯之間軍事和政治斗爭的需要直接相關的.1957年 10月4日蘇聯將世界上第一顆人造地球衛(wèi)星送入軌道，標志了人類

2、空間技術時代的到來，同時也拉升了蘇 美空間競爭的序幕.蘇聯衛(wèi)星的發(fā)射成功，意味著蘇美之間的。導彈差距”和空間差距。已經成為嚴酷的現實，其軍事意 義和政治意義是顯而易見的。它在美國造成了巨大的社會反響，甚至導致了民眾對總統(tǒng)的個信任，出現了 總統(tǒng)的信任危機和政治危機.這就迫使美國政府改變以往“重轟炸機輕導彈”的戰(zhàn)略方針，采取一系列緊 急措施加速發(fā)展空間技術.艾森豪威爾總統(tǒng)宣布設立總統(tǒng)科學顧問，國會正式通過航空宇航法，成立了國 家航宇總局，軍方制定了一系列衛(wèi)星發(fā)射計劃.、，由于采取了上述一系列措施，美閑在人造地球衛(wèi)星、科 學探測衛(wèi)星和回收技術等方面相繼取得了成功.不過，蘇聯為了證明自己的領先地位是不

3、可動搖的，也折 命發(fā)展g間技術。！ 96!年4月12日，蘇聯發(fā)射世界上第一顆載人飛船，把宇航員加加林送人地球軌道， 運行108分種，繞地球一周后勝利返回地面，從而開辟了人類航天的新紀元.其實，實現載人飛行在50年代后期就是蘇美太空競賽的爭奪目標.早在1960年春美國制定的空間技 術10年發(fā)展規(guī)劃里，就提出要在！ 961年實現載人飛行，并積極推行載人飛行的水星計劃.然而，1961 年1月上任美圍總統(tǒng)的肯尼迪卻認為，如果在探測其他行星和發(fā)展科學衛(wèi)星方面獲得成功，比載人飛行影 響要大得多.他一卜任便取消了載人飛行計劃，并在2月813的記者招待會上說；“我們對太空人的安全 十分關心，不能為了抬高我們的

4、聲望而將太空人送去冒險.我們一定要等到能達到盡可能的安全程度時才 送太空人大去，即使我們輸給蘇聯我也愿島”加加林太空飛行的成功，充分顯示了蘇聯在蘇美太辛競賽中 的絕對領先地位，蘇美之間的“宇間差任。又一次拉什了，再次形成了對美園的強大政治沖擊波，使肯 尼迪政府在國內外受到巨大的壓力，在國內被視為無能，使美國人蒙受恥辱；在西方盟國內，幾乎喪失了 盟主的權威；在與蘇聯的抗衡較量中，蘇聯政府首腦咄咄逼人.嚴峻的現實迫使肯尼迪不得不迅速調整空 間技術發(fā)展戰(zhàn)略.為了取得“空間優(yōu)勢”，以保住美國“世界霸主”的地位，經過一番緊張磋商和籌劃，1961年5月25 日，肯尼迪總統(tǒng)在國會。國情咨文”中宣布了一個當時

5、人們意想不到的決策：“我們的國家應當鞭策自己 達到這樣一個目標：在60年代末，把人送上月球，并使他安全返回.在這個階段，沒有哪一項空間計劃 給人類的印象會比它更深刻，在遠程空間探索中比它更重要，沒有什么任務會比它更難于完成、耗資更多 了，這便是阿波羅登月計劃的提出，是肯尼迪出于政治需要做出的風險缺策.就美國當時空間技術的水平 而言，運載火箭推力只有170噸，僅為登月火箭所需推力的1 /20-1 /40；載人人空飛行只有15分鐘的 經驗；對于月球的實際情況并不十分清楚，對載人飛船究竟能否在月球上安全著陸亦無把握.這些情況肯 尼迪無疑是知道的，但他還是以一個政治家的姿態(tài)，堅定地提出并限定在10年內

6、完成登月計劃.阿波羅登月計劃的提出，又是肯尼迪基于國際國內形勢分析判斷而作出的必然抉擇.從空間競爭的實 力上看，美國自20世紀以來，經濟、科技和綜合國力一直居于世界之首，只要使各方面充分動員起來， 是完全可能如期實現登月目標的；從技術難度上看，登月要求遠高于載人太空飛行，是迎頭趕超蘇聯而不 是尾隨其后；從政治效果看，登月更具有震撼力，可以一舉提高美國在國際上的聲望.因此，肯尼迪的登 月決策是與蘇聯進行空間角逐的最佳選擇，順應了美國朝野要在太空與蘇聯袂一雌雄的社會心態(tài)，這個雄 心勃勃但又冒著極大風險的計劃，終于在國會獲得個票通過.這種朝野一致的共識，保證了阿波羅登月計 劃得以在以后各屆政府支持和

7、組織下順利實施.反復比較，選擇最佳登月技術方案阿波羅登月計劃提出后，采取什么方案才能切實可行地按時完成登月任務呢？當時科學家和工程師們 提出了三種方案.一是。直接登月法”：使用推力極大的諾瓦火箭將巨大的阿波羅飛船直接推向月球，然 后使用制動火箭使整個飛船在月球上軟著陸.這個方案的優(yōu)點是飛行過程簡單，但它需要研制出強大推力 的火箭.上：是。地球軌道交會法。：用幾枚土星一V火箭將阿波羅飛船及其裝載推進劑的逃逸火箭等分 別送入地球軌道，在那里使它們交會對接起來，再飛往月球，飛船整體在月球軟著陸.三是國家航空航天 局蘭利研究中心霍博爾特(J. C. Houbolt)博士提出的“月球軌道交會法”：運載火

8、箭先將載有三名宇航 員的阿波羅飛船送入月球軌道，在沿月球軌道的飛行中，兩名宇航員進入登月艙，然后登月艙脫離飛船的 主體一指令艙，用制動火箭逐步降低速度，在月面上降落.完成登月和月球考察以后，登月艙從月球表面 上升返回月球軌道，并與一直在月球軌道上運行的阿波羅飛船主體交會對接，然后三名宇航員拋棄登月艙； 啟動指令艙火箭，脫離月球軌道，返回地球.這個方案給人的直覺印象是成功率較小.不過，由于不再需 要使整個阿波羅飛船在月球上軟著陸的龐大推進系統(tǒng).被運載的空問飛行器的重量將減輕將近一半，只使 用一枚土星.V火箭就足夠了.霍博爾特的方案得到了蘭利研究中心空間小組的贊同.三種登月方案提出后，各有一批支持

9、者.最初，航空航天局總部不少人傾向于采納地球軌道交會祛， 航空航天局下屬的馬歇爾航天飛行中心主任馮布勞恩等人則認為直接登月法更好，但不久馮布勞恩轉 而支持地球軌道交會法.相比之下.月球軌道交會祛卻在航空航天局遭到冷遇.以至霍博爾特不得不致信 航空航天局副局長西門斯，敦請航空航天局采取積極的態(tài)度對待他的方案.三種登月方案各有利弊，一時 很難作出抉擇.為此，國家航空航天局相繼組織了土個專家組和一個與國防部聯合的委員會進行調查研 究.對三種方案進行了深入的、慎重的分析和權衡工作。首先考慮的是登月的人數，在月球上的時間和在 月球上進行活動的可能的規(guī)模和范圍.在這幾方面，月球軌道交會和直接登月都略占優(yōu)勢

10、、接著分析了三 種方案在性能上的差別.第一個問題是在研制和試驗過程中，如果需要增加部件和分系統(tǒng)重量的話，準備 使用的推進系統(tǒng)是否仍然可用。結論是，地球軌道交會法最難辦，接下來的順序是月球軌道交會法和直接 登月您.第二個問題是三種方案對制導精度、通信和跟蹤的要求，結論是直接登月所需的制導系統(tǒng)最簡單， 對通信和跟蹤的要求也最容易實現.在權衡每種方案的研究難度時，他們發(fā)現，直接登月法所需的大推力 火箭難以在登月計劃期限內研制出來，月球軌道交會法的難度明顯小于其它兩個方案，并且完成任務所需 要的時間最短.對各個方案所需的經費作了比較，結論是月球軌道交會法的研制費用比其他兩種要低 10% .飛行的安全概

11、率是選擇的重要標準之一，計算結果表明，月球軌道交會法和直接登月法的成功率近 似相等，地球軌道交會浴成功的概率，僅為前者的2/3 .最后，又詳細討論了三種方案的發(fā)展?jié)摿?，結論 是每種方案都會對地球軌道飛行、載入星際計劃和軍事應用等方面起重大推動作用.總之，國家航空航天局經過對三種方案反復比較、激烈爭辯、充分論證，最終以進程、經費、安個和 研制的簡易件作為主要的考慮因素，選定月球軌道交會法作為基本方案，并據此提出報告.精心準備，確保登月萬無一失按照月球軌道交會法方案，整個飛行過程有88個步驟，特別是在遠離地球38萬公里的月球軌道上交 會對接，需要飛船和運載火箭有極精確的控制設備，同時要求各部件高度

12、可靠.為完成登月和安全返回， 要為三名宇航員提供較長時間的適合的生活環(huán)境和工作條件；要有精確可靠的通信聯系和跟蹤控制設 備.此外，整個設計要便于進行月球探險和進行各種科學實驗。根據這些要求，登月飛船要有防高溫；防 輻射而又堅固輕巧的外殼，它還要攜帶高度精確可靠的推力系統(tǒng)、控制和導航系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)、通信和跟 蹤系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)以及各種科學實驗用的儀器設備重量高達40多噸.為此，美國專門設 計了土星一V三級火箭和阿波羅飛船.土星一V火箭的研制被列為國家最重要的計劃之一，設計者在結構 上作了大膽的革新，其中12發(fā)動機的技術突破成為士星一V研制成功的關鍵，它使用液氧一液氫作為 推進劑，比沖

13、高達424秒，并具有第二次點火能力.土星一V于1967年11月首次試飛成功，這項現代 火箭技術的最高成就為將阿波羅飛船送往月球奠定了基礎.阿波羅飛船采取層層分解、同步進行的辦法進 行研制，對不同技術方案均給予同等的機會，結果僅用了 4年時間就完成了由幾百個部件構成的復雜系 統(tǒng).至于阿波羅飛船和土星，v的裝配，若按常規(guī)到發(fā)射場組裝，必須建造一個巨大的發(fā)射臺和裝配架， 這樣必將喪失許多時間.航空航天局決定打破常規(guī)，在肯尼迪宇航中心建造一座裝配大樓，在樓里組裝好 130米大飛船，再用超巨型履帶運輸車運到發(fā)射場.這一決策取得了成功，以往發(fā)射前的準備時間都要數 月之久，這次只用了十幾天.為了摸清月球情況

14、和取得登月經驗，美國在1961年1967年間先后實施了三個無人駕駛的月球勘查 計劃.這不是一件容易的工作，發(fā)射“徘徊者”系列探測器九個，其中16號探測器發(fā)射均告失??；發(fā) 射?？睖y者”系列探測器七個，其中兩次大敗了：發(fā)射“月球軌道環(huán)行器”五個。經過這此勘查，拍攝 到大量月球照片，試驗了月球表面的堅實程度和土壤的性質，證明了月球完全適宜阿波羅飛船降落，選定 了五個降落點.為了了解人在太空環(huán)境中能否長期生活，在失重條件下能否工作，能否定出艙外活動，美國在1961 年1966年實施了載人宇宙飛行的水星計劃（2次飛行）和“雙子星座”計劃（2次不載人飛行和10次 載人飛行），宇航員在太空中進行了操作、太空

15、步行、交會、對接、返回等技術實習，為哪可波羅”飛行 提供了寶貴的經驗和資料.鑒于登月技術條件基本具備的情況，美國航空航天局決定于1967年2月發(fā)射第一艘阿波羅飛船.為 了確保登月成功，決定事先進行登月飛行模擬實驗.1967年1月27日下午，宇航員格倫、懷特和查飛 進入了阿波羅1號飛船的太空艙.在倒計時階段意外地發(fā)生了太空艙失火事故，由于無法及時打開艙門， 造成3名宇航員死亡。發(fā)射臺慘案發(fā)生后，犧牲的勇士的形象時?？M繞在阿波羅飛船的計劃者和工程師們 的腦際.但是他們記起次數最多的，是格倫的話；“要是我們死亡，我們要大家把它當作尋常事.我們做 的是一種冒險事業(yè)，我們希望萬一我們發(fā)生意外，不要耽擱計

16、劃的進行，征服太空是值得冒生命危險的”.他 們沒有因為這次意外事故而耽擱整個計劃的進行，用了近！年的時間全面檢查計劃和改進設計，飛船里增 加了諸如迅速打開艙門等許多安全設備.此外，從1967年11月到1969年5月，先后9次發(fā)射阿波羅 飛船，進行無人駕駛登月試驗門次）和有人駕馭地月軌道實驗。到此為止，準備丁作基本完成，登月條件 完全成熟.1969年7月16日，阿波羅11號飛船載著3名宇航員按預定時間在肯尼迪航天中心發(fā)射，20日中午， 隊長阿姆斯特朗和奧爾德林進入登月艙，隨后讓登月艙同飛船分離，登月艙于21日3時51分在月球軟著 陸，阿林斯駕駛飛船繞月球飛行.阿姆期特朗首先走出登月艙，伸出左腳，

17、在月球上印下人類的第一個腳 印.然后他說出了等待許久的話：“對一個人來說，這是一小步，但對人類來說，這是跨了一大步”然后， 奧爾德林也踏上了月球.兩位宇航員在月球上停留了 21小時18分，在艙外活動了 2小時21分鐘.22日， 他們駕駛登月艙從月面上升起飛，并與飛船對接.25日，載著3名宇航員的指令艙安全濺落在太平洋上.阿 波羅11號飛船載人登月飛行的圓滿成功，使人類足跡第一次踏上地球以外的其它星球，在空間技術發(fā)展 史L具有里程碑的意義.它的成功也標志著美國在空間技術領域趕上并部分超過了蘇聯.此后，美國又進行過五次阿波羅飛船的飛行，其技術不斷提高，人類在月球上停留的時間越來越長， 對月球的科學

18、考察和從月球上帶回的東西也更加豐富.阿波羅計劃原訂19次飛行，但在美國國內認為耗 資過大的輿論壓力下，最后以阿波羅17號飛船安全返回而于1972年12月宣告結束.阿波羅登月計劃成功的啟示阿波羅登月計劃的制定與實施過程，對我們的啟示是多方面的，主要有以下幾點：1、空間科學技術是國際競爭的焦點阿波羅登月計劃的提出，源于美蘇之間的較量.以前，衡量一項科學技術是否值得發(fā)展，通常有兩個 標準，那就是有沒有科學價值以及生產、軍事、生活等方面的實用價值，現在又加上了一個標準一一政治 價值，把空間科技成果同國家威望和社會制度聯系在一起了.阿波羅登月計劃的決策，是重大科技工程政 治化的一個典型事例.這一計劃實施

19、歷時10多年之久，耗資達240億美元之巨，經過4屆總統(tǒng)更迭而未 間斷.其間，起決定性作用的是美國政府首腦和議會間有一個共同為改變美蘇間“空間差距”的政治目標。 正是在這一目標的驅使下，他們才甘冒風險，不失時機地連續(xù)執(zhí)行了這一既定方針.其結果是，意義遠遠 超出了政治較量本身.不僅使美國在空間技術領域遙遙領先，在政治上和軍事上得到好處，而且對美國的 科技進步乃至經濟發(fā)展也起到了巨大的推動作用.登月作為一項高度綜合的技術，刺激了一大批尖端科學 技術的迅速發(fā)展；登月作為一項巨大的科研工程，取得了大量的科技成果，滲透到社會的各個領域，產生 了明顯的經濟效益。阿波羅登月計劃產生的社會影響如此廣泛和深遠，不能不說計劃的主要決策者作出這 一決策時所表現的遠見，預見到高技術將是國際竟爭的焦點.2、尋求最佳方案是大型科技工程的客觀要求阿波羅登月計劃的提出雖然