阿波罗登月计划的制定与实施及其启示.doc

阿波罗登月计划的制定与实施及其启示The Making and Im plemeng of A Prollo Program and Its Eulightenment 探测与开发月球是现代空间科学技术的一项主要内容，其中最重要的事件是美国阿波罗登月计划的制定与实施在这项庞大的科技工程中，科学决策和科学管理对登月计划的成功起了至关重要的作用。回顾和分析这一事件中的几个关键片断，PJ以从中得到有益的后水迎接挑战，作出载人登月飞行的风险决策 阿波罗登月计划的提出是与20世纪中叶美国与苏联之间军事和政治斗争的需要直接相关的1957年10月4日苏联将世界上第一颗人造地球卫星送入轨道，标志了人类空间技术时代的到来，同时也拉升了苏美空间竞争的序幕 苏联卫星的发射成功，意味着苏美之间的。导弹差距”和空间差距。已经成为严酷的现实，其军事意义和政治意义是显而易见的。它在美国造成了巨大的社会反响，甚至导致了民众对总统的个信任，出现了总统的信任危机和政治危机这就迫使美国政府改变以往“重轰炸机轻导弹”的战略方针，采取一系列紧急措施加速发展空间技术艾森豪威尔总统宣布设立总统科学顾问，国会正式通过航空宇航法，成立了国家航宇总局，军方制定了一系列卫星发射计划、，由于采取了上述一系列措施，美闲在人造地球卫星、科学探测卫星和回收技术等方面相继取得了成功不过，苏联为了证明自己的领先地位是不可动摇的，也折命发展g间技术。！96！年4月 12日，苏联发射世界上第一颗载人飞船，把宇航员加加林送人地球轨道，运行 108分种，绕地球一周后胜利返回地面，从而开辟了人类航天的新纪元 其实，实现载人飞行在50年代后期就是苏美太空竞赛的争夺目标早在 1960年春美国制定的空间技术 10年发展规划里，就提出要在！ 961年实现载人飞行，并积极推行载人飞行的水星计划然而，1961年1月上任美围总统的肯尼迪却认为，如果在探测其他行星和发展科学卫星方面获得成功，比载人飞行影响要大得多他一卜任便取消了载人飞行计划，并在2月813的记者招待会上说；“我们对太空人的安全十分关心，不能为了抬高我们的声望而将太空人送去冒险我们一定要等到能达到尽可能的安全程度时才送太空人去，即使我们输给苏联我也愿岛加加林太空飞行的成功，充分显示了苏联在苏美太辛竞赛中的绝对领先地位，苏美之间的“宇间差任。又一次拉什了，再次形成了对美园的强大政治冲击波，使肯尼迪政府在国内外受到巨大的压力，在国内被视为无能，使美国人蒙受耻辱；在西方盟国内，几乎丧失了盟主的权威；在与苏联的抗衡较量中，苏联政府首脑咄咄逼人严峻的现实迫使肯尼迪不得不迅速调整空间技术发展战略 为了取得“空间优势”，以保住美国“世界霸主”的地位，经过一番紧张磋商和筹划， 1961年 5月 25日，肯尼迪总统在国会。国情咨文”中宣布了一个当时人们意想不到的决策：“我们的国家应当鞭策自己达到这样一个目标：在60年代末，把人送上月球，并使他安全返回在这个阶段，没有哪一项空间计划给人类的印象会比它更深刻，在远程空间探索中比它更重要，没有什么任务会比它更难于完成、耗资更多了，这便是阿波罗登月计划的提出，是肯尼迪出于政治需要做出的风险缺策就美国当时空间技术的水平而言，运载火箭推力只有 170吨，仅为登月火箭所需推力的120140；载人人空飞行只有15分钟的经验；对于月球的实际情况并不十分清楚，对载人飞船究竟能否在月球上安全着陆亦无把握这些情况肯尼迪无疑是知道的，但他还是以一个政治家的姿态，坚定地提出并限定在10年内完成登月计划 阿波罗登月计划的提出，又是肯尼迪基于国际国内形势分析判断而作出的必然抉择从空间竞争的实力上看，美国自20世纪以来，经济、科技和综合国力一直居于世界之首，只要使各方面充分动员起来，是完全可能如期实现登月目标的；从技术难度上看，登月要求远高于载人太空飞行，是迎头赶超苏联而不是尾随其后；从政治效果看，登月更具有震撼力，可以一举提高美国在国际上的声望因此，肯尼迪的登月决策是与苏联进行空间角逐的最佳选择，顺应了美国朝野要在太空与苏联袂一雌雄的社会心态，这个雄心勃勃但又冒着极大风险的计划，终于在国会获得个票通过这种朝野一致的共识，保证了阿波罗登月计划得以在以后各届政府支持和组织下顺利实施反复比较，选择最佳登月技术方案 阿波罗登月计划提出后，采取什么方案才能切实可行地按时完成登月任务呢？当时科学家和工程师们提出了三种方案一是。直接登月法”：使用推力极大的诺瓦火箭将巨大的阿波罗飞船直接推向月球，然后使用制动火箭使整个飞船在月球上软着陆这个方案的优点是飞行过程简单，但它需要研制出强大推力的火箭上：是。地球轨道交会法。：用几枚土星v火箭将阿波罗飞船及其装载推进剂的逃逸火箭等分别送入地球轨道，在那里使它们交会对接起来，再飞往月球，飞船整体在月球软着陆三是国家航空航天局兰利研究中心霍博尔特（JCHoubolt）博士提出的“月球轨道交会法”：运载火箭先将载有三名宇航员的阿波罗飞船送入月球轨道，在沿月球轨道的飞行中，两名宇航员进入登月舱，然后登月舱脱离飞船的主体一指令舱，用制动火箭逐步降低速度，在月面上降落完成登月和月球考察以后，登月舱从月球表面上升返回月球轨道，并与一直在月球轨道上运行的阿波罗飞船主体交会对接，然后三名宇航员抛弃登月舱；启动指令舱火箭，脱离月球轨道，返回地球这个方案给人的直觉印象是成功率较小不过，由于不再需要使整个阿波罗飞船在月球上软着陆的庞大推进系统被运载的空问飞行器的重量将减轻将近一半，只使用一枚土星V火箭就足够了霍博尔特的方案得到了兰利研究中心空间小组的赞同三种登月方案提出后，各有一批支持者最初，航空航天局总部不少人倾向于采纳地球轨道交会祛，航空航天局下属的马歇尔航天飞行中心主任冯布劳恩等人则认为直接登月法更好，但不久冯布劳恩转而支持地球轨道交会法相比之下月球轨道交会祛却在航空航天局遭到冷遇以至霍博尔特不得不致信航空航天局副局长西门斯，敦请航空航天局采取积极的态度对待他的方案三种登月方案各有利弊，一时很难作出抉择为此，国家航空航天局相继组织了土个专家组和一个与国防部联合的委员会进行调查研究对三种方案进行了深入的、慎重的分析和权衡工作。首先考虑的是登月的人数，在月球上的时间和在月球上进行活动的可能的规模和范围在这几方面，月球轨道交会和直接登月都略占优势、接着分析了三种方案在性能上的差别第一个问题是在研制和试验过程中，如果需要增加部件和分系统重量的话，准备使用的推进系统是否仍然可用。结论是，地球轨道交会法最难办，接下来的顺序是月球轨道交会法和直接登月您第二个问题是三种方案对制导精度、通信和跟踪的要求，结论是直接登月所需的制导系统最简单，对通信和跟踪的要求也最容易实现在权衡每种方案的研究难度时，他们发现，直接登月法所需的大推力火箭难以在登月计划期限内研制出来，月球轨道交会法的难度明显小于其它两个方案，并且完成任务所需要的时间最短对各个方案所需的经费作了比较，结论是月球轨道交会法的研制费用比其他两种要低10飞行的安全概率是选择的重要标准之一，计算结果表明，月球轨道交会法和直接登月法的成功率近似相等，地球轨道交会浴成功的概率，仅为前者的23最后，又详细讨论了三种方案的发展潜力，结论是每种方案都会对地球轨道飞行、载入星际计划和军事应用等方面起重大推动作用 总之，国家航空航天局经过对三种方案反复比较、激烈争辩、充分论证，最终以进程、经费、安个和研制的简易件作为主要的考虑因素，选定月球轨道交会法作为基本方案，并据此提出报告精心准备，确保登月万无一失 按照月球轨道交会法方案，整个飞行过程有88个步骤，特别是在远离地球38万公里的月球轨道上交会对接，需要飞船和运载火箭有极精确的控制设备，同时要求各部件高度可靠为完成登月和安全返回，要为三名宇航员提供较长时间的适合的生活环境和工作条件；要有精确可靠的通信联系和跟踪控制设备此外，整个设计要便于进行月球探险和进行各种科学实验。根据这些要求，登月飞船要有防高温；防辐射而又坚固轻巧的外壳，它还要携带高度精确可靠的推力系统、控制和导航系统、稳定系统、通信和跟踪系统、电源系统、生命保障系统以及各种科学实验用的仪器设备重量高达40多吨为此，美国专门设计了土星V三级火箭和阿波罗飞船土星V火箭的研制被列为国家最重要的计划之一，设计者在结构上作了大胆的革新，其中12发动机的技术突破成为士星V研制成功的关键，它使用液氧一液氢作为推进剂，比冲高达424秒，并具有第二次点火能力土星V于 1967年 11月首次试飞成功，这项现代火箭技术的最高成就为将阿波罗飞船送往月球奠定了基础阿波罗飞船采取层层分解、同步进行的办法进行研制，对不同技术方案均给予同等的机会，结果仅用了4年时间就完成了由几百个部件构成的复杂系统至于阿波罗飞船和土星，v的装配，若按常规到发射场组装，必须建造一个巨大的发射台和装配架，这样必将丧失许多时间航空航天局决定打破常规，在肯尼迪宇航中心建造一座装配大楼，在楼里组装好 130米大飞船，再用超巨型履带运输车运到发射场这一决策取得了成功，以往发射前的准备时间都要数月之久，这次只用了十几天 为了摸清月球情况和取得登月经验，美国在1961年1967年间先后实施了三个无人驾驶的月球勘查计划这不是一件容易的工作，发射“徘徊者”系列探测器九个，其中16号探测器发射均告失败；发射。勘测者”系列探测器七个，其中两次大败了：发射“月球轨道环行器”五个。经过这此勘查，拍摄到大量月球照片，试验了月球表面的坚实程度和土壤的性质，证明了月球完全适宜阿波罗飞船降落，选定了五个降落点 为了了解人在太空环境中能否长期生活，在失重条件下能否工作，能否定出舱外活动，美国在 1961年1966年实施了载人宇宙飞行的水星计划（2次飞行）和“双子星座”计划（2次不载人飞行和10次载人飞行），宇航员在太空中进行了操作、太空步行、交会、对接、返回等技术实习，为哪可波罗”飞行提供了宝贵的经验和资料 鉴于登月技术条件基本具备的情况，美国航空航天局决定于 1967年 2月发射第一艘阿波罗飞船为了确保登月成功，决定事先进行登月飞行模拟实验 1967年 1月 27日下午，宇航员格伦、怀特和查飞进入了阿波罗1号飞船的太空舱在倒计时阶段意外地发生了太空舱失火事故，由于无法及时打开舱门，造成3名宇航员死亡。发射台惨案发生后，牺牲的勇士的形象时常萦绕在阿波罗飞船的计划者和工程师们的脑际但是他们记起次数最多的，是格伦的话；“要是我们死亡，我们要大家把它当作寻常事我们做的是一种冒险事业，我们希望万一我们发生意外，不要耽搁计划的进行，征服太空是值得冒生命危险的”他们没有因为这次意外事故而耽搁整个计划的进行，用了近！年的时间全面检查计划和改进设计，飞船里增加了诸如迅速打开舱门等许多安全设备此外，从 1967年 11月到1969年 5月，先后 9次发射阿波罗飞船，进行无人驾驶登月试验门次）和有人驾驭地月轨道实验。到此为止，准备丁作基本完成，登月条件完全成熟 1969年7月16日，阿波罗11号飞船载着3名宇航员按预定时间在肯尼迪航天中心发射，20日中午，队长阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱，随后让登月舱同飞船分离，登月舱于21日3时51分在月球软着陆，阿林斯驾驶飞船绕月球飞行阿姆期特朗首先走出登月舱，伸出左脚，在月球上印下人类的第一个脚印然后他说出了等待许久的话：“对一个人来说，这是一小步，但对人类来说，这是跨了一大步”然后，奥尔德林也踏上了月球两位宇航员在月球上停留了 21小时 18分，在舱外活动了2小时21分钟22日，他们驾驶登月舱从月面上升起飞，并与飞船对接25日，载着3名宇航员的指令舱安全溅落在太平洋上阿波罗11号飞船载人登月飞行的圆满成功，使人类足迹第一次踏上地球以外的其它星球，在空间技术发展史L具有里程碑的意义它的成功也标志着美国在空间技术领域赶上并部分超过了苏联此后，美国又进行过五次阿波罗飞船的飞行，其技术不断提高，人类在月球上停留的时间越来越长，对月球的科学考察和从月球上带回的东西也更加丰富阿波罗计划原订19次飞行，但在美国国内认为耗资过大的舆论压力下，最后以阿波罗17号飞船安全返回而于1972年 12月宣告结束阿波罗登月计划成功的启示 阿波罗登月计划的制定与实施过程，对我们的启示是多方面的，主要有以下几点：1、空间科学技术是国际竞争的焦点 阿波罗登月计划的提出，源于美苏之间的较量以前，衡量一项科学技术是否值得发展，通常有两个标准，那就是有没有科学价值以及生产、军事、生活等方面的实用价值，现在又加上了一个标准政治价值，把空间科技成果同国家威望和社会制度联系在一起了阿波罗登月计划的决策，是重大科技工程政治化的一个典型事例这一计划实施历时10多年之久，耗资达240亿美元之巨，经过4届总统更迭而未间断其间，起决定性作用的是美国政府首脑和议会间有一个共同为改变美苏间“空间差距”的政治目标。正是在这一目标的驱使下，他们才甘冒风险，不失时机地连续执行了这一既定方针其结果是，意义远远超出了政治较量本身不仅使美国在空间技术领域遥遥领先，在政治上和军事上得到好处，而且对美国的科技进步乃至经济发展也起到了巨大的推动作用登月作为一项高度综合的技术，刺激了一大批尖端科学技术的迅速发展；登月作为一项巨大的科研工程，取得了大量的科技成果，渗透到社会的各个领域，产生了明显的经济效益。阿波罗登月计划产生的社会影响如此广泛和深远，不能不说计划的主要决策者作出这一决策时所表现的远见，预见到高技术将是国际竟争的焦点2、寻求最佳方案是大型科技工程的客观要求 阿波罗登月计划的提出虽然有强烈的政