美国半个世纪前载人登月，宇航员是如何从月球返回地球的？

月球没有大气层，无法像地球一样使用降落伞减速着陆或起飞，因此宇航员从月球返回的第一步必须依靠登月舱上升段的主动推力实现 “垂直起飞”。登月舱由下降段和上升段两部分组成，在登月过程中，下降段负责将宇航员安全送达月球表面，而上升段则承担着从月球返回月球轨道的关键任务。

上升段的动力系统是整个返回过程的第一个核心保障。它配备了一台上升发动机，使用联氨和四氧化二氮作为推进剂，这种燃料组合具有无需点火装置即可自燃的特性，避免了在月球真空环境下点火失败的风险。上升发动机的推力经过精确设计，只需约 15.6 千牛就能克服月球仅为地球 1/6 的重力，将重约 4.5 吨的上升段送入预定轨道。

上升段进入环月轨道后，必须与等待在同一轨道的指令服务舱完成对接，这是返回地球前最具技术难度的环节之一。

指令服务舱由指令舱和服务舱组成，其中指令舱是宇航员往返地球的座舱，服务舱则提供推进和能源支持。在登月舱下降段登月期间，指令服务舱始终保持在环月轨道运行，等待上升段的返回。

完成对接后，指令服务舱需要脱离环月轨道，进入返回地球的地月转移轨道。这一过程被称为 “月面逃逸机动”，需要服务舱的主发动机提供强大推力，实现从环月轨道到地月转移轨道的变轨。

脱离月球轨道后，航天器开始沿着一条抛物线轨迹向地球飞行。在这一阶段，服务舱的太阳能电池板始终朝向太阳以获取能源，通信天线则保持指向地球，确保与地面控制中心的实时联系。宇航员开始为返回地球的最后阶段做准备，包括检查指令舱的热防护系统、着陆系统和生命维持系统。

从月球轨道到地球大气层边缘的地月转移过程约需 3 天时间，这段长达 38 万公里的旅程中，航天器需要在无动力滑行状态下保持精确的轨道控制，确保最终以正确的角度和速度进入地球大气层。

地月转移轨道呈弧形，航天器在脱离月球引力后，逐渐被地球引力捕获，飞行速度从脱离月球时的约 2.38 公里 / 秒逐渐增加到接近地球时的约 11 公里 / 秒。在这一过程中，地面控制中心通过持续的轨道测量，每 6 小时更新一次轨道参数，并根据需要指令航天器进行轨道修正。

在漫长的转移过程中，宇航员需要维持正常的生活节奏和设备检查。他们按照地面控制中心制定的作息时间进行休息、进食和锻炼，以减轻长期失重对身体的影响。同时，他们需定期检查服务舱的推进剂余量、指令舱的热盾完整性和生命维持系统的运行状态，确保所有设备在进入地球大气层前处于最佳状态。

地月转移的最后阶段，航天器需要调整姿态，将服务舱朝向地球方向，为分离和再入做准备。此时，宇航员可以通过舷窗看到地球从一个模糊的蓝色斑点逐渐变大，最终占据整个视野，这一景象被宇航员称为 “最令人震撼的归途风景”。随着距离地球越来越近，地球的引力逐渐成为主导，航天器的速度不断增加，开始进入返回地球的最后冲刺阶段。

当航天器距离地球约 120 公里时，开始进入地球大气层，这是返回过程中最危险的阶段。航天器以约 11 公里 / 秒的速度冲入大气层，与大气分子剧烈摩擦产生的高温可达 3000 摄氏度以上，足以熔化钢铁，因此必须通过专门设计的热防护系统保护宇航员和设备安全。

阿波罗指令舱的热防护采用 “烧蚀式” 设计，热盾表面覆盖着一层特殊的酚醛树脂材料。当高温产生时，材料表面会逐渐熔化、蒸发并剥离，通过材料的相变吸收大量热量，同时形成一层气体屏障，将大部分热量与指令舱本体隔离。这种设计经过多次地面试验验证，能够确保指令舱内部的温度保持在 20 摄氏度左右。

在再入过程中，宇航员会经历约 3 分钟的 “黑障” 期。由于高温使周围大气电离形成等离子体鞘层，无线电波无法穿透，航天器与地面控制中心的通信暂时中断。这段时间内，宇航员需依靠指令舱的自动控制系统维持姿态，承受高达 8 倍重力的过载。他们需要采取特殊的仰卧姿势，以减轻过载对脊椎和内脏的压力。

随着高度降低，大气密度逐渐增加，航天器的速度不断减慢。当高度降至约 15 公里时，指令舱开始释放小型减速伞，进一步降低速度并稳定姿态。减速伞打开后，航天器的速度从约 300 米 / 秒降至约 100 米 / 秒，为后续主降落伞的打开创造条件。

当指令舱下降到约 3 公里高度时，主降落伞系统启动。3 顶直径达 35 米的主降落伞依次打开，将航天器的速度从约 100 米 / 秒降至约 8 米 / 秒，确保最终溅落时的冲击力在安全范围内。

溅落过程需要精确控制指令舱的姿态。在下降过程中，指令舱通过调节降落伞的拉力和自身的重心保持直立姿态，确保溅落时底部先接触水面。溅落地点选择在太平洋中部的预定回收区，这里远离人口密集区和恶劣天气系统，便于回收船队的作业。

回收船队在溅落前已部署到位，包括航空母舰、驱逐舰、打捞船和直升机等。当指令舱溅落后，直升机立即飞抵现场，放下救援人员和浮标，确保指令舱的稳定并监测舱内宇航员的状态。随后，打捞船将指令舱吊离水面，运送到航空母舰上。

宇航员在溅落后需要完成一系列收尾工作，包括关闭生命维持系统、记录任务数据、准备出舱。由于长时间处于失重状态，宇航员返回地面后需要适应地球重力，初期会出现站立困难、肌肉酸痛等症状，因此需要在回收船上进行初步的医疗检查和康复训练。

从月球表面起飞到溅落地球，整个返回过程历时约 4 天，涉及数千个部件的协同工作和数万名地面人员的支持。阿波罗计划的成功返回，不仅验证了人类在极端环境下的航天技术能力，更积累了宝贵的深空探测经验，为后续的太空探索奠定了坚实基础。半个世纪后的今天，这段历程依然是人类航天史上的伟大壮举，彰显了科技探索与人类智慧的无限可能。