登月的宇航员是怎么回来的,一文带你看懂是怎么从月球返回的

2022-09-30 18:39 · 梦凡
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一直以来,网络上有很多人都认为美国上个世纪的成功登月是一个假新闻,原因是因为最近几十年来科学技术高度发达,然而再也没有任何宇航员登上月球。更重要的是,人类从地球上发射到月球上时,需要用到火箭助推,而月球表面没有任何火箭发射器,那么到达月球表面的宇航员究竟是怎么返航的呢?


为什么要使用火箭?

在了解宇航员如何从月球上返航之前,我们先了解一下为什么宇航员登月要使用火箭助推。

牛顿曾经做过一个思想实验,他认为,如果在一个高山上架设一个足够理想的炮台,该炮台可以发射任意速度的炮弹。

如果炮台发射的炮弹速度较低,那么炮弹会呈抛物线一样,飞到一定高度会再次落到地面上。


如果炮台发射的炮弹速度足够快,那么炮弹将永远也不会落在地面上。原因是因为地球是一个球状,如果炮弹发射的速度足够快,那么炮弹每下落100米,地球表面也会下落100米,所以炮弹永远不会落在地球上。


牛顿还认为,如果把炮弹的速度再提高一些,可能该炮弹就会挣脱地球的引力,飞向太空中。


事实上,牛顿的思想实验后来被人证实,人造卫星就是牛顿思想实验中的永远不会落在地面的炮弹;而人造宇宙飞船则是会挣脱地球引力的炮弹。

其中人造卫星的速度,至少要达到第一宇宙速度,而人造宇宙飞船的速度至少要达到第二宇宙速度。人类想要飞往月球,至少要达到第二宇宙速度,地球的第二宇宙速度至少要达到11.2千米/秒。在地球上,任何飞行器的速度都无法达到该速度,只有利用火箭助推,才可以使飞船速度达到第二宇宙速度,摆脱地球的引力飞往月球。


但是我们知道,月球上是不毛之地,不仅没有人类,也没有火箭发射场以及发射火箭必备的各种建筑,那为什么宇航员还能够从月球上返航呢?

宇航员如何从月球上返航

其实在月球上返回地球,根本不需要火箭助推。原因也和第二宇宙速度有关。

相对于地球而言,月球的质量并不大,而质量的大小直接决定了引力的大小,所以月球的引力也比较小,在月球上蹦一下时,跳的会比地球要高得多。


第二宇宙速度的大小和星球自身的引力有关,所以想要摆脱月球的引力,并不需要达到11.2千米/秒的速度,而是2.38km/s。

更重要的是,月球距离地球并不算太远,在地月系统中,地球的引力占据主导,飞船速度甚至不用达到第二宇宙速度,只用达到月球的第一宇宙速度1.8km/s即可。

阿波罗11号逃离月球表面时,就没有使用火箭助推,而是他们所乘坐的飞船有一个登月舱。


登月舱又分为两个部分,一个是下降阶段的登月舱,一个是上升阶段的返航舱。

当宇航员执行完月球表面的任务时,会乘坐返航仓,并与下降阶段的登月舱分离,让登月舱留在月球表面,原因是为了减少重量。


返回舱下面会喷发气体,利用推力使返回舱速度达到月球第一宇宙速度1.8km/s,由于月球上大气稀薄,所以空气阻力几乎为零,同样的燃料之下,飞船上升的速度更快。


当返回舱达到月球的第一宇宙速度时,此时飞船会围绕着月球转动。而在月球轨道上,控制舱以及服务舱停留在这里等候着对方,等到两者汇合时,登月舱会重新与服务舱以及指令舱对接。


服务舱和指令舱会运行到地球轨道,并在地面指挥台的指挥下,宇航员们集中到指令舱内返回地球,完成整个登月的全过程。


总结

从月球上返回不用使用火箭助推也能离开,原因是因为月球的引力太小,以至于第一宇宙速度并不高。再者,在地月系统中,地球引力才是占据主导地位。种种因素之下,使得即使月球上没有助推器,宇航员也能返回地球。

但同样的方法不能用在火星上,原因是因为火星质量较大,导致逃逸速度也较高,仅凭人类的飞行器无法达到火星的逃逸速度。再加上火星距离地球较远,所以飞行器无法利用地球引力返回地球,因此在火星上,只有建设火箭发射器,才能够保证人类顺利返航地球,因此目前并没有开展载人飞向火星的计划。


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