人類站在月球之上

未來，我們計劃將阿波羅計劃的著陸點建設成一個博物館，這可以使未來定居月球的宇航員隨時瞻仰前輩帶來的科學成果，讓科學精神永遠流傳下去，讓人類的探索精神與登月博物館永存——美國宇航局局長。

1969年7月16日上午，尼爾·阿姆斯特朗，巴茲·奧爾德林和邁克爾·柯林斯乘坐土星五號升空。四天後，阿姆斯特朗和奧爾德林踏上月球表面。本次登月活動令全世界觀眾著迷，全球有數億人收看了電視節目。

1969年7月16日，阿波羅11號乘坐土星五號火箭發射

五十多年過去了，阿波羅計劃帶來的自豪感並沒有消失。五十年來，有很多人一直在紀念登月的點點滴滴，回顧事件的意義，回顧科學成果，並展望人類在太空中的下一個巨大飛躍。阿波羅計劃的故事從未真正過去，從準備任務的宇航員到火箭發射，再到月球表面的第一個腳印，從水星計劃和阿波羅前期計劃的鋪墊到土星五號的升空，這一切都值得紀念。

2019年是登月50週年，科學家們在2019年7月20日舉行了慶祝活動

在1969至1972年阿波羅計劃飛行任務中，宇航員們使用科學儀器對月球土壤力學，流星體研究，月球測距，月球磁場和太陽風影響等100多個方面進行了研究。阿波羅計劃宇航員還將382千克的岩石和土壤帶回地球實驗室研究。阿波羅登月計劃帶來的科學成果斐然，但是更重要的，為了登月，人類開創了載人航天的新時代……

巴茲奧爾德林在阿波羅11號登月任務期間部署了地震儀有效載荷的太陽能電池板

登月前的準備工作——水星計劃

伴隨著成功登月，阿波羅計劃的更多細節也被揭開，水星計劃如何進行，土星五號如何建造，登月宇航服，登月飛船如何建造，宇航員如何訓練，就連宇航員食物都需要精打細算……這一切都需要科學家細細打磨，不允許有一點點失誤。如果有一點失誤，整個登月計劃就可能半途而廢，更可怕的是悠悠眾口——因為登月計劃是在眾人反對的情況下進行的……

阿波羅8號宇航員William Anders在月球軌道拍攝到的地球

登月背後不只是“個人的一小步，人類一大步”，這之前有很多計劃鋪墊，循序漸進最終才能達到登月的目的，首先我們需要離開地球，到達地球軌道，這就是科學家們剛開始進行的水星計劃。水星計劃是針對登月的首個人類航天計劃，目標就是將一位宇航員送入地球軌道，並安全的返回地球。在5年的時間內，科學家們進行了20次太空飛行任務，一開始是動物們先登上太空，之後的宇航員成功的進行了6次太空飛行，整個水星計劃總耗資超過了22.5億美元（1963年）。

1969年，阿波羅9號宇航員David Scott進行了太空行走，這是在月球模組對接時拍攝到的

一步一步又一步，中止實驗成功，紅石火箭發射成功，亞軌道飛行成功，軌道飛行成功，每一次成功都激勵著科學家們繼續前進……阿波羅計劃登月成功的光輝掩蓋了前期的努力，其實水星計劃的測試資料直到現在還在使用，不止為登月做了鋪墊，也為未來人類太空梭時代，單模多模空間站時代，商業太空時代打下了基礎。

拍攝於1962年2月20日，宇航員約翰·格倫正在準備進入水星計劃飛船友誼7號，這其實是改良了的阿特拉斯洲際彈道導彈（底部）

想要實現夢想，就要向現實挑戰

現實之中，登月過程不是一帆風順的，最不願意看到的莫過於宇航員的離開……“飛船起火了！”，1967年1月27日，在演習訓練中，阿波羅1號指揮艙起火。模組中的三名宇航員，包括羅傑·查菲，埃德·懷特和維吉爾·格里索姆都死於大火。無法想象，在一個密閉的環境中被燒死是什麼感受……後來的調查發現，損壞電線帶來的火花引起了爆炸，模組的純氧環境還加劇了爆炸。宇航員無法逃脫，因為艙門是向內開啟的，實驗艙內部的壓力太大，宇航員也無法將門開啟。這次事故導致阿波羅登月計劃延後了1年……

這是在1967年在飛行研究中心拍攝到的月球著陸飛行器，月球著陸飛行器具有類似於真實月球艙的操作功能，尼爾阿姆斯特朗和奧爾德林都需要進行著陸測試

在正式起飛前，宇航員們都需要經過各種模擬測試確保萬無一失，三位宇航員的去世讓科學家變更了飛船的結構，使其變得更安全。但是百密一疏，在登月的前一年，阿姆斯特朗正在駕駛模擬月球著陸飛行器進行測試，結果推進劑洩漏導致飛行控制系統完全失效，飛行器徑直朝地面砸去……就在飛行器砸向地面時，阿姆斯特朗跳出飛行器，從離地面約9米的高度跳傘逃脫了。隨後飛行器爆炸，阿姆斯特朗如果猶豫一秒，他也會在測試中死亡……

阿波羅11號指揮官尼爾·阿姆斯特朗正在肯尼迪宇航員訓練大樓的月球模組模擬器中練習

就在阿波羅11號任務的登月過程中還出現了種種問題，比如意外的“1202”警報，飛船燃料不足無法著陸，開關損壞等問題。登月的過程何其不易，但是都被阿姆斯特朗和奧爾德林一一化解了。從這裡我們就看到，畢竟是第一次登月，還是有很多不足的地方需要改進。不過幸運的是阿波羅11號成功登月了，如果沒有登月，極高的預算以及媒體的口誅筆伐，登月計劃隨時會中止……

可乘坐月球車與LM月球模組，拍攝於阿波羅17號任務期間

相距38萬千米，如何回到地球？

1969年7月20日，土星五號的工程奇蹟與飛船成功著陸標誌著阿波羅計劃的成功，這是一個值得慶祝的日子，但是對於尼爾·阿姆斯特朗，巴茲·奧爾德林和邁克爾·柯林斯來說，挑戰還遠遠沒有結束——怎麼回到地球？這是一個不小的挑戰。

阿波羅飛船有三個部分（上圖），分別是Columbia（圖中的CSM），LM月球模組的上升與下降模組，任務完成之後，上升階段將與Columbia會合，會合之後的形態如下圖模型

在月球表面建造臨時發射臺？離子座艙推離月球軌道？還是打個電話叫人來接？相隔38萬千米，這不是在拍科幻片，該怎麼辦呢？其實在任務進行之前，科學家們就已經計算好了回地球的方式，在這裡我們需要看一下登月艙的結構，登月艙分為上升階段與下降階段，下降階段負責月球著陸工作，而上升階段則負責軌道對接。

上升階段與下降階段分離視訊Gif表示，中心發動機會進行向量旋距點火

和土星五號火箭唯一相似的一點是，如果上升階段升空失敗，宇航員一定會死亡……於是科學家在上升模組中採用了單個固定推力高定性火箭發動機，該發動機將F-1的煤油和液態氧燃料換成了肼50和四氧化二氮。當兩種化學物質相互接觸時，就會發生自燃反應，把上升模組彈射到月球軌道。所以在整個阿波羅計劃中，上升模組的推進系統是阿波羅計劃中最複雜的一部分，因為這個推進系統要在真空環境下工作。

登月艙LM也被稱為登月遊覽艙LEM，這是需要降落在月球上的航天器。該航天器由格魯曼航空航天公司在紐約長島建造，有兩個主要部分：下降階段和上升階段

上升到命令模組的軌道下方約20千米時，上升模組的反應控制系統RCS就會啟動，Columbia和上升模組是同一RCS的系統，在對接前系統就會完成的許多短程路線的改正，飛船就可以緩慢升至命令模組的高度，最後上升模組與命令模組會逐漸完成對接。奧爾德林和阿姆斯特朗與他們軌道的夥伴邁克爾就可以在CSM命令服務模組中團聚了，或者簡稱為Columbia。

Columbia號與LM上升階段對接（渲染圖）

Columbia可以穿越38萬千米的距離？完全可以。因為Columbia的發動機很強大，它由氦氣增壓系統，推進劑進料系統，推進劑計量和利用系統（包括用於在船艙內部顯示的感測器）組成。

沒有和LM上升模組對接的阿波羅Columbia模組

該系統使用氦氣作為增壓氣體，還使用氧化劑抑制四氧化二氮，燃料則使用由約50％不對稱二甲基肼和50％無水肼的混合物組成一種混合肼。其結果是Columbia的推進系統更復雜，而且動力更大。

Columbia命令模組內部

從月球背面開始，Columbia進行了兩分半鐘的可控點火推進，這時候經過計算，宇航員已經在回地球的軌道上了。直到Columbia從月球背面出現，地面指揮中心重新獲取了航天器遙測資料的訊號，這樣地面指揮中心的工作人員就可以確定：阿波羅11號即將歸來。

1968年，一位藝術家創作了阿波羅指令艙動畫，在命令模組返回大氣層時會在隔熱屏障之前產生等離子體

回到地球之後，邁克·柯林斯接受採訪時還開玩笑說：“哦，假設月球有某些很不友好的細菌，感染了我們，這問題就很嚴重了，你打開了命令艙就是把全人類置於危險境地。所以我們是需要隔離的，隔離了21天是為了確定我們各方面的情況，如果有什麼問題，戰鬥機就在旁邊，戰略武器可以隨時將隔離設施炸成碎片。”

邁克爾·柯林斯，巴茲·奧爾德林和尼爾·阿姆斯特朗三位宇航員正在接受隔離，照片是在流動檢疫設施內拍攝的

阿波羅計劃的又一傑作——土星五號火箭

阿波羅計劃成功了，人類站在了月球之上，這時候我們要感謝40萬工程師和2萬多加機構和大學的幫助，是他們共同創造了阿波羅登月艙與土星五號。說到土星五號，土星五號為我們展示了完全不落後於現代火箭的火箭工業設計，土星五號的各方面效能在現在也是非常強大的。由於土星五號承擔了整個阿波羅計劃的載人登月任務，所以土星五號與人類登月是阿波羅計劃中的兩個最重要的成就。

阿波羅計劃部分任務補丁

想要在月球登陸，沒有運載力強大的火箭說什麼也沒用，所以建造火箭是當時科學家們的主要研究方向之一。說到土星五號，我們不得不提到一位火箭科學家——馮布勞恩，馮布勞恩是德國科學家，早期的V-2火箭就是馮布勞恩研究製造的，有了馮布勞恩和其他科學家，建造土星五號的工作就正式開始了。

V-2火箭準備在薩克森州的庫克斯港發射，拍攝於1945年，V-2火箭是現代火箭的奠基者之一

土星五號這種超重型火箭是分段設計和整合的，在剛開始，科學家們在馬歇爾太空中心設計建造了土星五號的第一階段，也就是裝載了5個F-1引擎的S-IC階段。第二階段是裝載了J-2引擎的S-II，和第一階段一樣，第二階段也是梅花形狀的放置了5個J-2引擎。S-IC負責升空，S-II負責高空加速，S-IVB第三階段負責的是真空加速和進入月球軌道。

土星五號月球任務配置，上半部分不是整流罩，而是月球模組，到達軌道可以直接解體前往月球

土星五號承載了人類的登月夢想，呼嘯破空而去，後期的土星五號階段還支援了早期天空實驗室模組空間站的科學研究和數百項科學實驗，比如特殊環境人體實驗，生物學實驗，微生物實驗，天文觀測等等全部是在土星五號改造的階段載荷中進行的。這時候，人類對太空的了解更深了，土星五號也壽終正寢。

月球是未來太空探索的起點

太空探索的未來絕不止步於月球

未來幾年，人類不僅會重返月球，還會登上火星，在10年之內，行星和衛星探測將踏上新的道路，我們不僅著眼於月球和火星，甚至還有土衛六，木衛二等等擁有更多可能的星球。確實，前輩的精神將永存，支援並且激勵著未來的宇航員繼續前行。總有一天，太陽系會遍佈人類的足跡，這就是科學不斷前進的精神，也是我們夢想的起點。