想（某种程度上）重温阿波罗8号的辉煌吗？为纪念这次了不起的飞行45周年，我将实时发布主要任务事件，并附带相关图片和视频片段，首批直播将于12月21日美国东部时间上午4:58开始，内容是宇航员登舱！关注我，@astVintageSpace ，来一场不一定完整但依然有趣的穿越历史之旅！
明天是NASA发射阿波罗8号45周年纪念日，这对该机构奔向月球表面无疑是一项极其重大的任务。阿波罗8号于1968年12月21日发射，这是宇航员弗兰克·博尔曼、吉姆·洛弗尔和比尔·安德斯首次进入月球轨道，也是阿波罗指令和服务舱首次执行其设计任务。然而，硬件故障也可能不仅危及飞行，还会危及宇航员的生命。有些灾难性场景是NASA无法预料的，但对于那些可以预见的，该机构制定了一系列替代任务计划，旨在在发生重大故障的情况下尽可能挽救任务数据。
主要飞行计划
按照计划飞行，阿波罗8号将创造比几乎任何任务都多的“第一”。它是：首次从39A发射场载人发射；首次由宇航员乘坐土星V号火箭发射；首次由宇航员逃离地球引力并离开地球影响范围；首次载人绕月飞行；首次通过音频和视频媒介进行月球距离通信；首次由乘组从月球拍摄地球照片；首次看到月球背面；首次航天器离开月球轨道；以及首次在黑暗中着陆的任务。这也是乘组首次在太空中度过圣诞节。
要实现这些目标，就需要一个直接的飞行计划，其中阿波罗发射载具和航天器的每个部件都必须完美运行。土星V号火箭的三个助推器，S-I、S-II和S-IVB第三级，必须按完美的顺序点火，将乘组送入地球停泊轨道。在绕地球轨道运行两到三圈并进行航天器检查后，他们将再次点燃S-IVB级，获得离开地球轨道飞向月球所需的动量。这就是地月转移注入（TLI）点火。二十分钟后，他们将与S-IVB级分离，之后所有的点火都将依赖服务舱的服务推进系统（SPS），而点火次数非常多。
根据TLI机动的精度，在66小时的地月转移滑行期间，有四次使用SPS发动机进行中途修正点火的机会：第一次在TLI后6小时，第二次在TLI后25小时，第三次在月球轨道插入（LOI）前22小时，最后一次在LOI前4小时。第一次主要的SPS点火，无论轨迹如何，都安排在乘组到达月球后。两次月球轨道插入（LOI）点火将使阿波罗8号进入围绕月球的椭圆形稳定停泊轨道，在那里他们将执行月球地标跟踪和摄影任务，勘察可能的着陆点并收集大量对未来任务至关重要的数据。
在月球轨道运行20小时后，将迎来任务中最令人心惊肉跳的时刻：在月球背面，与地球失去无线电联系的情况下，乘组将再次点燃SPS发动机进行地月转移注入（TEI）点火，将其送上返回地球的轨道。同样，在地月转移滑行阶段也预留了航线修正的机会，一次在TEI后15小时，一次在TEI后30小时，还有一次在进入地球大气层前两小时。在重新进入大气层前不久，乘组将通过烟火方式将指令舱与服务舱分离，然后乘坐那个像半个葡萄柚一样的航天器穿过地球大气层，溅落在太平洋。
替代任务
考虑到即将到来的更复杂的月球着陆任务，此次飞行的剖面相对简单。但任务中有多个环节，一旦发生故障，不仅会危及飞行，还会危及宇航员的生命。最大的潜在故障，也是NASA可以轻松制定应急计划的故障，是S-IVB级的故障。尽管乘组在主要任务的早期就会抛弃该火箭级，但在某些情况下，该级过早关机可能会显著改变飞行的航程。为了在S-IVB故障时也能获得宝贵的经验，NASA制定了一系列替代任务计划。
如果S-IVB在发射时关机，将乘组送入低地球轨道，他们可以使用SPS发动机进行最多两次应急轨道插入（COI）点火。在将轨道精调至高椭圆轨道后，他们将切换到替代任务1计划，即一个为期10天的地月轨道指令和服务舱飞行，类似于阿波罗7号在两个月前执行的任务。同样的10天地月轨道任务也是替代任务2计划。如果S-IVB将乘组送入地球轨道但未能点火进行TLI点火，乘组将使用SPS发动机调整轨道，然后再开始地月轨道飞行。
S-IVB可能影响任务的唯一其他故障是在TLI点火期间的故障。在这种情况下，替代任务3a到3d，取决于航天器在S-IVB故障时的高度。
替代任务3a和3b应对的是TLI点火初期故障，导致乘组处于115至28,800英里之间的地球轨道。在这种情况下，与替代任务1类似，他们将使用SPS发动机将轨道调整到合适的で高度，进行为期10天的低地月轨道任务。但如果S-IVB在TLI点火后期发生故障，事情会变得有些复杂。
如果S-IVB故障导致乘组处于28,800至69,100英里之间的轨道，SPS发动机将无法将轨道调整到地月轨道任务所需的で高度。燃料不足以同时进行大的轨道调整和进行乘组再入大气层的点火。取而代之的是，乘组将保持在这个高轨道，节省SPS发动机，直到他们处于合适的で位置进行脱轨点火。
如果S-IVB故障导致乘组处于高于69,100英里的轨道，别无选择，只能遵循自由返回轨迹剖面。利用SPS发动机调整轨迹，重力将发挥作用，将航天器带到月球，绕过月球背面，然后开始返回地球的旅程。一旦返回，将直接再入大气层；就像月球返回任务一样，乘组在再入前不会在地月轨道停留。
SPS故障比S-IVB故障的灾难性程度要大得多。SPS故障不需要替代任务；它需要一次乘组救援。
有可能SPS发动机在LOI点火前都能正常工作，但在TEI点火时发生故障，使乘组被困在月球轨道。也有可能发动机在滑行阶段发生故障，使中途修正点火不可能。在地月转移滑行期间，这可能导致乘组的轨迹错过月球，最终进入太阳轨道，或者导致撞击月球表面。SPS在地月转移滑行阶段的故障可能导致乘组错过再入走廊，使他们从地球大气层弹开。也可能导致航天器以过陡的角度再入，使乘组面临在大气层中烧毁的风险。
对于这些灾难性故障，没有应急预案。NASA没有准备好发射救援任务，乘组很可能在能够设计出某种救援方法之前耗尽消耗品。最关键的是空气。航天器上只有二十个氢氧化锂罐，足以清除空气中的有毒二氧化碳约两周。如果被困的乘组用完了这些滤罐，他们将很快因缺氧而死亡。
阿波罗8号的辉煌成功
NASA从未在阿波罗8号任务中转向替代任务计划，乘组也从未面临生命危险。飞行中出现的少数异常情况不足以影响任务。在任务报告中，NASA称阿波罗8号是“阿波罗计划中最成功的一次任务”，是“在发展月球着陆能力方面迈出的勇敢一步”。
勇敢可能是描述这次飞行的最佳词汇。这是NASA第三次发射土星V号火箭，也是首次载人发射，而且是乘组第二次乘坐指令和服务舱飞行。所有设备都按设计运行，任务完成了主要目标，这对NASA在1970年前成功将人类送上月球起到了重要作用。
来源/延伸阅读：NSSDC阿波罗8号页面；阿波罗8号新闻资料袋；阿波罗8号任务报告。
