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嫦娥五号证明:阿波罗登月是骗局还是创举

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  目前,嫦娥五号的轨道器和返回器组合体携带此前采集的月壤样品,正在月球轨道环月等待,寻找合适时机返回地球,这次,嫦娥五号可以说是中国有史以来最为复杂的航天任务,它也是1976年苏联月球24号探测器以后,人类时隔44年携带,又有探测器携带月壤回到地球。中国嫦娥五号的月球任务的成功,也证明了阿波罗登月的真实性,为什么会这样说呢?


  嫦娥五号其实是载人登月的1次技术验证:1961年4月12日莫斯科时间上午9时07分,加加林乘坐东方1号宇宙飞船从拜科努尔发射场起航,在最大高度为301公里的轨道上绕地球一周,历时1小时48分钟,于上午10时55分安全返回,完成了世界上首次载人宇宙飞行。苏联载人航天的成功,刺激了美国,美国决定抢先一步登陆月球,这就是阿波罗登月计划的由来。


  确定了计划之后,首先要确定的是登月方案。经过长时间考虑,确定了三种方案,第一种是用大型火箭直接把飞船发射至月球轨道的“直接登月法";第二种是飞船分段送入地球轨道,再逐一对接后飞向月球的“ 地球轨道交会法”;第三种是将飞船送入地球轨道,并推向月球的“月球轨道交会法"。第一种方案所需技术简单方便,容易控制,但需昂贵复杂的特大功率火箭。第二种方案虽不需大型火箭,但总发射费用并不低,而且交会次数过多,不易控制。


  第三种方案为NASA工程师约翰·霍博特所提出。霍博特设想用大型火箭把载有3名航天员的飞船送入地球轨道,火箭脱离后,飞船依靠惯性飞入月球轨道。2名航天员进入登月舱,然后脱离飞船指令舱。登月舱用制动火箭减速在月面降落。返回时启动登月舱的上升发动机,与飞船指令舱会合,宇航员返入指令舱后便抛弃登月舱,开动指令舱火箭,脱离月球轨道而进入地球轨道。再入大气层时,将指令舱后的服务舱抛弃,仅剩指令舱溅落在太平洋上。最终因为技术原因,美国虽然采用了“月球轨道交会法”,但服务舱/指令舱组合体与登月舱/上升级组合体在地面不对接,在阿波罗登月中,阿波罗飞船的服务舱-指令舱组合体在发射后需要先在近地轨道和登月舱对接。而登月完成后,登月舱的上升机从月面发射进入月球轨道之后还要再和服务舱-指令舱在月球轨道上对接。


  中国则完全采用的是第三种方案,阿波罗飞船有服务舱、指令舱、下降级、上升级,可以分别对应嫦娥五号的轨道器、返回器、着陆器、上升器。而且嫦娥五号在地面发射的时候就是合体状态。除此之外,过程和阿波罗登月并没有两样,同样的软着陆月球后返回、同样的离开月球表面后与正在绕月轨道上运行着的返回器进行对接、同样是第二宇宙速度再入地球大气层。


  可以说,嫦娥五号的成功证明了阿波罗登月方案的正确性以及可操作性,也证明了阿波罗登月的真实性。另外,嫦娥五号发回来的照片也更加证实了阿波罗登月的真实性,那就是月球土壤的照片,无论是阿波罗飞船还是嫦娥五号,月球土壤的特征都是类似“完整平滑”雪地的感觉,而实际上,那都是由尘土堆积起的一层尘土壳。之所以会看起来很平整,是因为月表没有空气流动,沉积在月球表面的尘土层甚至10万年都不会产生变化。


  为什么美国不再登月?美国不再登月,是因为美国没有如此大的资金和人力去支撑如此低效率、低可靠性的阿波罗登月计划,美国阿波罗持续10年,每年消耗了2.5%的GDP。放到现在相当于每年5000亿美元,坚持10年。也就是每年造40艘福特号航母,连续造10年。


  阿波罗登月计划先后有120所高校,20 000多家工厂,400多万人参与了这项活动,可以说是整个航天史上历时最长,规模最大,投资最多,也最富传奇性的一次太空探险行动。而现在美国机构臃肿,人浮于事,阿波罗时代美国可以召集全球最顶级的科学家,现在不行,那些因为阿波罗计划而诞生的航天公司、航天中心,比如阿拉巴马州的马歇尔太空飞行中心、密西西比州的斯坦尼斯航天中心,以及路易斯安那州的米丘德装配工厂,他们都习惯于拿到这些工作和合同,既没有太多的竞争,也不急于交付。一旦召集新的科学家加入,也就意味着有大量岗位要下岗。


  阿波罗之后,不论是航天飞机还是国际空间站,NASA使用的仍然是同一批承包商.正如蓝色起源公司创始人杰夫?贝索斯(Jeff Bezos)所说,这种心态保住了经济,却让NASA难以实现长期目标。“现在,你的目标不是让一个男人或者一个女人登上月球,而是要在让这个女人登上月球的同时,保住我选区里的N个工作岗位。”NASA斯兰格洛也宣称,NASA之所以未能达成任何可以跟阿波罗相提并论的载人航天里程碑,这些组织问题可能是最主要的原因之一。“人们将技术视作是唯一缺失的拼图,但在许多情况下,缺失的其实是管理技术的方式,是管理合同的方式,还有设置计划的方法。这些事情也需要有所创新才行。”因为机构臃肿人浮于事,再加上没有钱,所以美国再也造不出阿波罗,再加上早期的月球探测活动是粗放的、代价巨大的、风险极高的,都是不可靠的。


  土星五号完全是堆上去的,土星五号的第一级的F-1至今是世界上单室推力最大的液体发动机(680吨),然而发动机的性能却并不高,烧室室压不到10,对提高性能不利,燃气发生器循环发动机室压普遍低。因为发动机的重量,土星五号总重量就达到了 2 9 8 3 吨,但发动机效率又不高,所以如此大重量运载能力还是比较低,月球轨道运载能力仅45吨,这也导致美国需要服务舱/指令舱组合体与登月舱/上升级组合体分开发射上去的原因。


  所以美国为什么不再造土星五号,因为技术已经过时,利用价值低,美国的阿波罗飞船的可靠性很低,当时阿波罗飞船所采用的很多技术非常冒险,很多的结构系数选值非常低,如果现在客观的评估的话,据说可靠性的评估到不了50%。


  飞船的舱内没有显示器,你找不到哪怕任何一块显示图像的屏幕,除了小小的观察窗和指示姿态的陀螺仪,其它就是大大小小密密麻麻一排排开关和指示灯。这也导致了阿波罗飞船只能靠人来驾驶。在降落地球的时候,飞船差点撞上环形山,幸亏阿姆斯特朗技术过硬,驾驶飞船躲开了。


  阿波罗11号在从月球表面返回前,奥尔德林不小心碰断了其中一个断路器开关柄,差点儿害两个人都死在月亮上。阿波罗13号发射后两天,服务舱的氧气罐爆炸,太空船严重毁损,失去大量氧气和电力,三位宇航员差点牺牲。这些都是因为时代原因,科技缺陷下带来的低可靠性。当时的控制中心算力还没有现在的笔记本电脑高:如果要再次载人登月,就要降低成本,就要依靠科技的发展去实现智能化、自动化、信息化,这样才可以降低成本。举一个简单的例子,90年代的大哥大,通信质量差,但是因为生产力的原因,价格上万,而现在智能手机的成本早已降到了三位数,不仅通信质量好,而且功能丰富。


  美国马斯克的龙飞船就是如此,龙飞船的内部几乎没有仪表盘,仅保留最低限度的物理按键来应对极端情况,这样可以让飞船更加本身高度自动化,使得操作难度下降,属于完全自动驾驶的宇宙飞船,可以实现全程自动化飞控,全自动对接空间站,全自动应急处理各项预案等。同时也可以重复使用,Space X曾预计一个座位仅需要2000万美元,而俄罗斯一个座位就需要8600万美元。你想想,这个价格有多便宜。所以美国和苏联都不可能再用以前的火箭和探测器登陆月球。


  这也是美国这些年来为什么没有再次登月的原因,举全国之力的伟大创举,严重挤压来其他学科的经费,影响了美国空间科学和空间应用领域的发展。但它也的确开辟了人类向宇宙进军的新阶段:它也将人类不断超越自我,勇于冒险和挑战的勇气表现得淋漓尽致。同时,也实现了美国赶超前苏联的政治目的,除此之外,它还带动了美国科学技术特别是推进、制导、结构材料、电子学和管理科学的发展,是航天探索道路上一座具有划时代意义的里程碑。


  同样也是为什么中国嫦娥五号可以成功登月的原因,中国则是以科学研究为基础的,步步为营的,成本可控的、可持续发展的。从而做到了智能化、无人化、自动化,以嫦娥五号为例,嫦娥五号的自主导航技术,具有全自主避障系统,在整个登月下降阶段没有一丝一毫的人为干预,具有更高的可靠性。实际上,早在2013年的时候嫦娥三号首创了灰度安全点结合姿态机动粗避障、高度安全点结合位姿机动精避障的"接力避障"控制技术,,配置有导航惯性测量单元、激光测距、光学成像、微波测距、激光三维成像等一系列敏感器。


  美国也曾经在2008年宣布研发探测器全自主避障系统,然而因为机构臃肿人浮于事,至今也没有成功,所以美国现在前往火星的探测器都是选择开阔平坦区域着陆。



  这就是随着科技的发展所带来的必然性,这也是人类历史进步的必然,就好像现在的汽车都是在往无人驾驶的智能化、自动化方向发展一样。可以说中国嫦娥五号是美国阿波罗登月计划的进化版,是随着科学的进步诞生的必然产物,而非举国之力下创造的奇迹,嫦娥五号的研发制造投入,再加上“长征五号”运载火箭的投入,“嫦娥五号”发射计划的总投入也才30亿元。

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