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标题: 美国发射登月火箭，50年前已经登陆月球，为何如今登不上去了？ [打印本页]

作者: 孙兆清 时间: 2022-11-8 02:09
标题: 美国发射登月火箭，50年前已经登陆月球，为何如今登不上去了？
美国新一代登月火箭“太空发射体系”拟于29日初次发射升空，不过这次不是登陆月球，只是搭载猎户座飞船实行绕月飞行任务。

新一代的登月筹划开始于2019年7月20日，阿姆斯特朗登月50周年之际，这一天NASA公布了阿尔忒弥斯筹划，定于2024~2028年载人重返月球。
阿尔忒弥斯是希腊神话中的狩猎女神和月女神，是太阳神阿波罗的孪生姐姐，前有“阿波罗”筹划珠，现有“阿尔忒弥斯”筹划，听起来很浪漫。
要知道，美国早1969年就登陆月球了，登月第一人阿姆斯特朗还说了一句经典台词：
这是一个人的一小步，却是人类的一大步。（That's one small step for (a) man, one giant leap for mankind.）
50多年已往了，为什么今天美国无法重新登陆月球呢？是图纸遗失了？照旧当年登月就是一个谎言？
怀着这个疑问，我们翻开了当年的汗青。
阿波罗筹划背景特殊

背景一、太空比赛：

1961年4月12日，27岁的苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号飞船登上太空，实现了人类初次遨游太空的壮举。
这件事极大地加深了美国的担心，因为在太空比赛中，苏联再一次走在了前面。
第一颗人造地球卫星、第一次载人进入太空、第一次发射卫星进入月球轨道、第一次实现航天器月面登陆，全是苏联的结果。
美国要想逾越苏联只有一条路可走——“载人登月”。

1960年，肯尼迪当选美国第35任总统，他要求航天局订定一项筹划，逾越苏联的空间筹划。很快巨大的“阿波罗登月筹划”摆在了肯尼迪面前。
肯尼迪向全世界公布，1970年前登陆月球。
那么当时美国真的有信心能够登上月球吗？现实上，并没有做好准备，他们只是把登月火箭的发动机原型做出来了，其他的毫无盼望。
就在这种环境下，开始了人类登陆月球的巨大筹划，这真是令人难以置信。
背景二：全民活动：

肯尼迪
为了保证“阿波罗筹划”顺遂举行，肯尼迪发表了重要演讲。
肯尼迪表现，只要每人每年付出40至50美分就能够支持美国登月，登月不光是NASA的事，更是一项全民活动。
在当时，受到鼓励的年轻人纷纷参加航空航天古迹，梦想自己成为世界级登月工程的工程师。
这种激励，大大地促进了美国登月筹划的举行。
这项划期间的工程有高出2万家企业，200多所大学，80多个科研机构到场，总人数高出30万人，40万顶尖技能人员为该筹划举行编程。
在这种背景下，阿波罗筹划无往倒霉，一个又一个困难被攻克。
质疑之一——登月火箭土星5号

要想把宇航员和月球车送到月球上，需要一台大功率的火箭——土星5号。
土星5号是美国实行登月筹划的运载工具，它的运载能力远超如今的猎鹰重型火箭和长征5号。
土星5号高110.6米，直径10.1米，重3039吨，推力到达了惊人的3408吨。近地轨道运力140吨，地月转移轨道极限运力48.6吨。
长征5号又叫胖五，是我国现役运载能力最强的火箭，推力为1073吨，近地轨道运力25吨、地球同步轨道运力14吨。
猎鹰重型火箭是猎鹰九号的强化版，它的近地轨道运载能力可到达63.8吨，但依然远小于土星5号的140吨。
这样的数据，不得不让人怀疑，50多年已往了差距竟然还这么大？奇怪的是就连美国的技能也没有到达50年前的程度。
难道图纸真的搞丢了？实在否则，是土星5号，乃至整个阿波罗筹划造价实在太高了。
质疑之二——土星5号发动机

发动机是火箭的心脏，是火箭发射成功的关键。

土星5号共有三级发动机，第一级接纳煤油发动机，第二三级接纳可以二次点火的液氢-液氧发动机。
第一级发动机定名为F-1，由洛克达因公司负责研发
实在这台发动机早在1960年，阿波罗筹划开始之前就研发完毕了。
NASA在爱德华空军基地向记者们展示了这台发动机，人们都惊叹登月筹划速度太快了，NASA则露出了狡黠的笑容。
1961年4月，间隔土星1号首飞另有半年时间，F-1发动机成功的举行试车试验，正当NASA开香槟的时间，发动机喷注器出现了问题。

你以为F-1的喷注器就是简单的几个喷嘴，实在喷嘴多的就像马蜂窝，此中煤油喷嘴3700个，氧化剂喷嘴2600个，管路32根。
这样复杂的喷注器出现了燃烧不稳固，乃至导致发动机爆炸的严重变乱。于是NASA召开告急会议，商讨办理方案。
洛克达因给出相识决方案——“拨钱”，当2000万美元的资金到账后，问题很快就办理了。
说来也很好笑，洛克达因公司找到了普林斯顿几个教授，花重金要求必须办理问题。经过一堆公式的盘算，结果就是“把喷嘴的直径适当扩大一点”。
就是简单地扩一下喷嘴，就花了2000万美元，这但是上世纪60年代啊！当时我国的人均GDP才210元。
第二级、第三级，接纳的是液氢-液氧发动机，名为J-2

接纳液氢-液氧发动机的原因是，划一能量下，其重量更低，腾出来的重量可以多运点装备，毕竟去一次月球不容易。
至于环保，只不过是凑巧，当时的环境哪有人思量环保呢？
J-2发动机原理：少量液氧和液氢进入燃气发生器并燃烧，产生的燃气推动涡轮泵将液氢、液氧泵至燃气发生器燃烧产生动力。
NASA对这部分提出了更高的要求，那就是要保证绝对的安全。
这个难度着实更大，因为液氢的沸点极低，为-252.8℃，它可以把管道四周的氛围液化。而当氢气在氧气中燃烧时，温度可以到达2830℃，一冷一热两个极限。
工程师们奋斗了无数个日夜，想出相识决办法。
将全部的液氢管路、连接点、泵举行重新设计，增长一层真空隔热套，最大程度降低液氢蒸发，效果居然出奇的好。
搭建一个管道，将一部分液氢引入受热部位作为冷却介质，用于降低温度。
1962年，J-2火箭发动机安装完毕，经过了多次试车后，于1963年进入生产线生产。
发动机困难就这样被攻克了，当然背后少不了大量资金的支持。
质疑之三——阿波罗号飞船

阿波罗号是如今唯一载人登上月球的飞船，其构思非常奇妙，是当时美国的顶峰之作。
飞船由道格拉斯飞行器公司，波音公司，洛克希德·马丁公司，洛克达因公司合作制造。
“阿波罗”号总高29米，重约50吨，由指令舱（返回舱）、服务舱（推进舱）和登月舱3部分组成。
指令舱：
相称于返回舱，是宇航员实行下令后返回的工具。呈圆锥形，高3.5米，最大直径3.9米，重6吨，舱内充以34.3千帕的纯氧，温度保持在21~24°C。
舱内放有三名航天员的座椅，生活必备品、救生用品等等。
同时装有姿态控制、制导导航、船载盘算机和无线电分体系等等。
服务舱：
服务舱呈圆柱体，高6.4米、直径4米，重约25吨。
舱内有主发动机、变轨推进器、燃料电池等，发动机推力到达了95.6千牛，能把飞船从月球轨道送回地面。

登月舱：

登月舱重14.7吨，直径4.3米，高约7米，由下降级和上升级组成。
下降级由下降发动机、4条着陆腿和4个仪器舱组成，用于从月球轨道降落到月面，能把2名航天员送到月球上。
上升级为登月舱主体，由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制体系组成，在登月过程中，2名航天员在这里生活和工作，完成任务后航天员乘上升级返回环月轨道与指令舱会合。
阿波罗飞船固然技能上很先辈，但总体安全程度并不高，乃至在试验中还出现了三人殒命的征象。
阿波罗13号的液氧罐发生爆炸，船上的三名宇航员差一点没有回来，此中就包括NASA最有经验的吉姆·洛维尔。
如今的航天技能更加先辈，但是为了确保安全，而没有接纳。
登月筹划不再举行，主要因素是耗资太大

阿波罗登月筹划耗资巨大，统共耗资到达了240亿美元，相称于如今的2600亿美元，占当时美国GDP的2%。
仅土星5号发射一次费用就到达了1.8亿美元，相称于如今的近20亿美元。每艘“阿波罗”登月飞船比同重量的黄金还要贵15倍！
从月球带回的月岩和土样（共 385千克）按单元重量盘算，其价格竟是金刚石的 35倍！
波音公司制造了四辆月球车，总造价3800万美元，在月球上的总行驶间隔为90.4公里，均匀每公里本钱42万美元。
再加上研发、升级、维护的费用，高达数百亿美元。显然，如此高昂的费用让美国也望而却步了。
狂热的登月比赛也给美国民众带来了巨大的经济压力，经盘算，阿波罗筹划使美国每一个家庭负担472美元！
美国民众叫苦不迭，纷纷抱怨说：为什么要举行登月呢？为什么要花费这么多钱呢？这真的没故意义！
同时，美国又陷入了战役泥潭，巨大的军费开支，再次让美国感到有心无力。

尼克松上任后，公布停止阿波罗筹划，这使得阿波罗18、19、20号飞船的航天员们永远失去了登月的机会。
究竟上，数百亿美元可以直接造一个航母舰队了。（根据公开资料：福特级航母的造价高达150亿美元，如果算上舰载机，造价直逼200亿美元。）
印度、英国、俄罗斯等一年的军费也不过几百亿美元，这些钱造武器它不香吗？
除了巨大的耗资外，美国制造业萎靡，被金融业蚕食，也是不争的究竟。
如今的美国已经不敢再强迫波音公司、洛克达因等巨头实行某些大型筹划。
重返月球更加经济实用

美国的重返月球（阿尔忒弥斯筹划）总耗资和预算约929.6亿美元，思量到通胀，相称于阿波罗筹划的35%。
这些资金更多的（40%以上）将用于地面勘探体系、载人着陆体系、“流派”、舱外航天服开发、勘探研发、月球技能研发等技能。
这些技能对未来发展更加重要。
登月火箭每发射一次，花费约41亿美元，这此中包括发射体系、火箭、猎户座飞船和地面勘探体系的运营本钱。
该筹划依然由当初阿波罗筹划的商家，波音、洛克希德·马丁、洛克达因航太等公司负责研发。
同时，阿尔忒弥斯筹划还将和欧洲合作，猎户座飞船和太空发射体系的相关组件将有欧洲厂商举行制造。
同时，重返月球筹划与阿波罗筹划不同，将会把更多的资金用在开发地球上，例如“氦3月壤”。
写到最后

50年前阿波罗筹划登月的成功背景特殊，一方面是苏联的太空比赛，另一方面是美国全民参加。
阿波罗登月筹划耗费了大量资金约240亿美元，相称于如今的2600亿美元。给整个美国造成了极大的经济压力，最终因为资金压力而宣告竣事。
随后美国制造业开始渐渐被金融业所挤压，导致重返月球筹划被推迟至今。

我是科技铭程，接待共同讨论。

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