阿波罗飞船是如何在没有机翼的情况下飞行的

美国国家航空航天局 (NASA)

别看它那样,阿波罗飞船其实是可以无翼飞行的。这是为了让宇航员在着陆时拥有足够的控制权,以便在必要时避免危险情况而设计的功能。而第一个利用这一能力的任务就是阿波罗11号,它在45年前的今天溅落。

1969年7月23日午夜前不久,东部时间,阿波罗11号距离地球约86,200英里,正以每秒近7,000英尺的速度接近地球。到目前为止,这次任务已经取得了惊人的成功,登月行动继续主导着全球新闻头条,但一些问题在最后的下降和着陆阶段开始显现。也就是说,大自然并不配合美国宇航局(NASA)。

任务原定于太平洋中部着陆,但预测主要着陆点有雷暴,使得那里对宇航员来说是一个不安全的溅落地点。而阿波罗飞船没有在地球轨道上停止等待风暴过去的选择。从月球返回的任务直接返回地球,并以超过35,000英尺/秒的速度再入大气层。为了给飞船着陆提供选择,NASA预先选定了备用着陆区,即海洋上的几个地点,如果主要着陆点变得危险,可以将飞船引导到那里。而阿波罗飞船到达备用着陆区的一种方式就是利用其固有的升力能力来延长其再入路径。

从外部看,阿波罗飞船与开创了钝体设计的“水星”号飞船非常相似。它是一个对称的、截顶的圆锥体,高11英尺多,直径不到13英尺。但从内部看,阿波罗飞船的对称性稍差。飞船内部的所有硬件和材料都经过称重,使其重心朝向宇航员的脚部。这意味着飞船在穿过大气层时会向一个方向倾斜。当它超音速飞行时,这种轻微的倾斜会产生升力。宇航员可以通过简单地用推进器控制飞船的翻滚来将这种所谓的升力矢量向上、向下或侧向引导。宇航员可以通过这种方式引导升力矢量,以增加钝体飞船的横向机动能力。阿波罗飞船永远无法拥有像航天飞机这样的翼状飞行器那样的横向机动能力,但它确实为飞船在再入过程中提供了一些控制。

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因此,在大约再入前12小时,通信员查理·杜克(Charlie Duke)通知阿波罗11号的宇航员着陆点将要改变的消息。阿波罗11号将改变其升力矢量的方向,与之前所有阿波罗任务的向下升力矢量不同,它将向上升力矢量飞行约一分半钟。这种短暂的飞船姿态变化效果将使其航程延长215英里,将飞船送达其备用着陆区域。

阿波罗11号于1969年7月24日下午12:50(美国东部时间)溅落。飞船最终距离目标点1.94英里,距离主要回收舰“黄蜂号”(USS Hornet)不到15英里。那里的天气非常好:能见度12英里,海浪三英尺高,风速18.4英里/小时。溅落后不到一个小时,宇航员——尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)、巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)和迈克尔·柯林斯(Mike Collins)——就安全地登上了“黄蜂号”航空母舰。

_我的阿波罗11号实时推文今天下午1:30左右(美国东部时间)结束,所以还有时间关注再入和溅落!关注我——@astVintageSpace ——关注任务的结尾,以及每天的“复古空间”内容!_

资料来源:“阿波罗如何飞往月球”(How Apollo Flew to the Moon)作者:大卫·伍兹(David Woods);阿波罗月球飞行日志(the Apollo Lunar Flight Journal)。

 

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我的学术背景是科学史,但我从小就对太空飞行感兴趣,那是在我小学时,我看到了一张两个宇航员在月球上的卡通画。我把七岁时对阿波罗计划的好奇心转化为一名太空飞行历史学家和自由撰稿人的职业生涯。

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