50年前的明天,月球上的24个小时

50年前的明天,月球上的24个小时
2019年07月20日 10:47 新浪科技-自媒体综合

  来源:中国科普博览

  50年前的明天,美东时间7月20日13时17分39秒,有数人集合在电视机前,七上八下地等待着。

  这是阿波罗11号飞船上的第5天,自发射起,它曾经飞翔了100个小时12分钟。

  在一天进步入环月球轨道以后,此时的阿波罗飞船正在第13圈环绕月球,两名宇航员——尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林——也曾经进入登月舱中等待,另外一名宇航员迈克尔·柯林斯将在尔后的20多个小时里一向单独逗留在指令舱中策应。

阿波罗11号的三位宇航员:尼尔·阿姆斯特朗、迈克尔·柯林斯和巴兹·奥尔德林。来源:NASA阿波罗11号的三位宇航员:尼尔·阿姆斯特朗、迈克尔·柯林斯和巴兹·奥尔德林。来源:NASA

  Part.1 0-2时:分别

  而远隔了半个地球的中国大年夜陆上,此时正是北京时间1969年7月21日凌晨1时44分0秒。

  阿波罗11号的登月舱(LM)与指令&办事舱(CSM)分别。

来源:记载片《阿波罗11号》来源:记载片《阿波罗11号》

  阿波罗载人飞船由三个部分构成:指令舱、办事舱和登月舱(LM),而在终究抵达地球之前,指令舱和办事舱一直连接在一路,合称为指令&办事舱(CSM)。

阿波罗11号飞船的构造。改编自:维基阿波罗11号飞船的构造。改编自:维基

  阿波罗11号的登月舱叫做“鹰号”,指令舱叫做“哥伦比亚号”。

  实际登月的时辰,只要登月舱会降低到月球外面,而指令&办事舱会一向逗留在月球轨道上。

  Part.2 2-4时:降轨

  北京时间7月21日凌晨3时8分14秒(美东时间7月20日15时8分14秒),登月舱(LM)燃烧进入降低轨道。

  这是一个近月点间隔月球外面15.7千米、远月点间隔月球外面105.9千米的大年夜椭圆轨道,也是2个月前的阿波罗10号曾经“彩排”过的轨道。

  2个月前,阿波罗10号的两位宇航员斯塔福德和塞尔南驾驶登月舱“史努比”与指令舱“查理·布朗”中的宇航员杨,结合测试了除上岸月表以外的一切项目。

来源:NASA来源:NASA

  此时的阿波罗11号登月舱正位于月球的后头,与地球的旌旗灯号处于中断状况。宇航员们将应用这段时间调剂降低参数和姿势,等待飞回月球正面的时辰。

  44分钟后,预备动力降低的登月舱翻开降低雷达。

  Part.3 4-6时:着陆

  北京时间7月21日凌晨4时5分5秒(美东时间7月20日16时5分5秒),登月舱开端动力降低。

来源:记载片《阿波罗11号》来源:记载片《阿波罗11号》

  北京时间7月21日凌晨4时17分39秒(美东时间7月20日16时17分39秒),经过12分多钟的动力降低,阿波罗11号登月舱“鹰号”终究带着两名宇航员成功着陆在远在地球38万千米以外的月球外面——月球正面的静海基地。

底图:LROC,制图:haibaraemily底图:LROC,制图:haibaraemily

  ‘Houston, Tranquility base here。 The Eagle has landed。 (休斯顿,这里是静海基地。鹰号已着陆。)’

来源:NASA来源:NASA

  而收到宇航员们报安然的消息以后,空中站的工程师们答复道:‘感谢你们!我们终究可以正常呼吸了!’

来源:记载片《阿波罗11号》来源:记载片《阿波罗11号》

  这话一点也不夸大。

  从1957年提出C-1火箭(也就是后来的土星一号),到1967年土星五号AS-501飞翔测试的成功,为了可以或许制造出足够把人类奉上月球的强大年夜运载火箭,美国在与时间(和苏联)竞走的过程当中经历了有数掉败,还掉去了阿波罗1号三名宇航员宝贵的生命;

  彷徨者号系列义务、勘测者号系列义务、月球轨道器系列义务、水星筹划、双子星筹划…为了能为登月做好充分的预备任务,美国人尽一切尽力懂得月球、培训宇航员。

  即使在阿波罗11号随着土星五号火箭成功发射,成功抵达月球轨道以后,行百里者半九十,着陆的时辰会产生甚么,谁也不知道。

  就如许,有数地球上的人们和两名宇航员一路,经历了触目惊心的12分钟降低年光:

  • 5次法式榜样警报响起,更要命的是宇航员对这个警报是啥意思一脸懵逼;

  • 鹰号提早飞过了预定着陆点,只能持续往前飞翔,重新寻觅合适的着陆点;

  • 主动导航不敷给力,宇航员们不能不切换成手动飞翔来擦过一个致命的陨石坑;

  • 终究着陆的1分11秒之前,登月舱曾经收回了低燃料警报;

  • ……

  但终究,在经历丰富的指令长尼尔·阿姆斯特朗的沉着(?)操作之下,鹰号在仅剩的一扑灭料下安然着陆月面。

  一切的尽力,在这一刻取得了报答。

  至于阿姆斯特朗童鞋实际上有多重要,阿波罗飞船上的心率丈量出卖了他——着陆月表的时辰,阿姆斯特朗的心率飙升到了156。

来源:记载片《阿波罗11号》来源:记载片《阿波罗11号》

  Part.4 6-10时:预备

  登月舱内预备和修整。

  Part.5 10-12时:出舱

  北京时间7月21日上午10时51分16秒(美东时间7月20日22时51分16秒),着陆6个半小时以后,尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱,开端走下梯子。

  4分钟后,阿姆斯特朗将人类的第一个脚步踏上月球。

  ‘That‘s one small step for a man…one giant leap for mankind。

  这是小我的一小步,倒是人类的一大年夜步。’

  一看这渣画质就知道是阿波罗着陆腿上的相机拍摄的…固然有一部分影象在2009年做了做了前期修复重建。来源:NASA

  20分钟后,北京时间7月21日上午11时11分57秒,第二名人类——巴兹·奥尔德林也走出了登月舱。

  现实上,如今的我们常看到的阿波罗11号宇航员出舱的高清照片,绝大年夜多半都不是登月第一人阿姆斯特朗,而是第二人奥尔德林——由于这是先上去的阿姆斯特朗为奥尔德林拍摄的。

奥尔德林走下梯子,埃姆斯特朗的相机真的是清楚多了。来源:AS11-40-5866奥尔德林走下梯子,埃姆斯特朗的相机真的是清楚多了。来源:AS11-40-5866

  这枚有名的登月足迹,也是奥尔德林的。

来源:NASA来源:NASA

  再然后,他们在全球的注目下竖起了美国国旗,与白宫的总统对话…在大年夜多半阿波罗11号的简介里,故事到了这里,差不多就曾经停止了。即使是在《登月第一人》如许的片子里,阿姆斯特朗登上月球,观赏了一会儿风景,然后镜头一转,就出发回地球了。

  活着踏上月球外面,仿佛曾经是全部阿波罗11号义务的成功,以后产生了甚么?反正我们都知道他们也都活着回来了…

  但是,作为人类第一次月面迷信考察,两名宇航员的任务才方才开端。

  第一次样本收集

  现实上,早在奥尔德林还没有出舱的20分钟里,阿姆斯特朗就曾经高效地完成了一波月面初步考察:装置了相机、对月表停止摄影,和展开了第1次月球样本收集(Contingency Sample)。

阿姆斯特朗第一次月面采样。来源:阿波罗着陆腿上的相机拍摄阿姆斯特朗第一次月面采样。来源:阿波罗着陆腿上的相机拍摄

  这类看着像打高尔夫球似的举措,实际上是宇航员在“捞”样品。

第一次月面采样产生于北京时间上午11时5分58秒-9分8秒这三分多钟里,阿姆斯特朗共收集了约1公斤月球样品装入塑料袋中。来源:NASA第一次月面采样产生于北京时间上午11时5分58秒-9分8秒这三分多钟里,阿姆斯特朗共收集了约1公斤月球样品装入塑料袋中。来源:NASA

  而奥尔德林的参加,让接上去的探测变得加倍重要有序。

  太阳风成分实验

  太阳一向在向外释放高能带电粒子,也就是“太阳风”。荣幸的是,地球的磁场可以或许樊篱绝大年夜部分太阳风(除极区),保护了地球的大年夜气,也保护了地球上的生命。而简直没有磁场和大年夜气层的月球就不一样了,太阳风可以势不可当,直接轰击月球的外面。

  为了探测太阳风的成分,奥尔德林展开了太阳风成分实验。

  北京时间7月21日上午11时35分20秒(美东时间7月20日23时35分20秒),奥尔德林开端在间隔登月舱约6米外的处所立起一面“旗子”——一块1.4×0.3米的铝箔板。这块铝箔板将在月球上逗留77分钟,把打上去的太阳风粒子搜集起来,然后由宇航员拆上去带回地球。

(左)奥尔德林安顿的铝箔板;(右)太阳风成分实验表示图。来源:NASA(左)奥尔德林安顿的铝箔板;(右)太阳风成分实验表示图。来源:NASA

  现实上,除阿波罗11号,尔后的阿波罗12号、14号、15号和16号也展开了类似的太阳风成分实验。

  第二次样本收集

  大年夜约17分钟后,阿姆斯特朗开端了第二次样本收集(Bulk sample),持续约14分钟。第二次采样对详细的月岩类型选择没有甚么请求,只须要收集大年夜量的样本可以带回地球研究便可以。

第二次采样所用的铲子和采回的样品示例。来源:美国国度航空航天博物馆&NASA第二次采样所用的铲子和采回的样品示例。来源:美国国度航空航天博物馆&NASA

  Part.6 12-14时:安顿迷信仪器

  非常艰苦来一趟月球,迷信家们巴不得把地球上的仪器都让宇航员们带上,但是由于重量的限制…这是弗成能的

  并且由因而第一次着陆,推敲到月面行走的安然,阿波罗11号带的迷信仪器特别少——尔后的几次阿波罗义务均安顿了4-6种迷信仪器,但阿波罗11号只带了2种——激光反射棱镜和主动月震仪。

  北京时间7月21日正午12时25分38秒(美东时间同天0时25分38秒),奥尔德林从登月舱中取出仪器。

图中还可以看到用于太阳风成分实验的铝箔板。来源:NASA AS11-40-5931图中还可以看到用于太阳风成分实验的铝箔板。来源:NASA AS11-40-5931

  奥尔德林:左手一台月震仪,右手一台激光反射棱镜,开高兴心提着去安上。

来源:NASA来源:NASA

  尔后的10分钟里,两台仪器前后被装置在月球外面。

  激光反射棱镜

  激光反射棱镜是一种道理异常直不雅的不雅测手段:经过过程在月球正面安顿棱镜,从地球上向棱镜发射激光并接收反射回来的激光,经过过程激光传播时间便可以推算每个时辰地球和月球之间的间隔和变更。

阿波罗11号在月球上安顿的激光反射棱镜阵列(左)和揭开黑色盖子以后的模样(右)来源:NASA&美国国度航空航天博物馆阿波罗11号在月球上安顿的激光反射棱镜阵列(左)和揭开黑色盖子以后的模样(右)来源:NASA&美国国度航空航天博物馆

  阿波罗11号以后,NASA的阿波罗14、15、17号载人登月义务和苏联的月球17、21号无人登月义务均在月面装置了一台激光反射棱镜。

  由于简直不须要前期保护(此处月震仪哭晕在厕所),这些装置在月球正面的激光反射棱镜阵列可以长时间任务,赞助我们在几十年的标准上持续监测地月之间的间隔变更,并推算与之相干的地球物理参数。我们熟知的月球正在以3.8 厘米/年的速度阔别地球,这就是月面激光反射棱镜告诉我们的。

  至今仍在任务中的阿波罗月面激光反射棱镜同样成了明天的我们见证阿波罗登月真实性的铁证之一——2018年1月22日晚,中国迷信院云南地理台团队应用1.2米千里镜激光测距体系,屡次成功探测到阿波罗15号月面激光反射棱镜前往的激光脉冲旌旗灯号,成功完成了我国初次月球激光测距。

(左)人类迄今为止装置在月球上的一切激光反射棱镜地位。来源:NASA;(右)云南地理台1.2米千里镜停止的激光测月不雅测和不雅测成果。来源:云南地理台(左)人类迄今为止装置在月球上的一切激光反射棱镜地位。来源:NASA;(右)云南地理台1.2米千里镜停止的激光测月不雅测和不雅测成果。来源:云南地理台

  月震仪

  阿波罗11号携带的是主动月震仪套装,所谓“主动”嘛,就是本身不临盆月震,只在月球感到到震动的时辰测一下。既然有主动月震不雅测,固然也就有主动月震不雅测——后来的阿波罗14和16号义务的宇航员在月球上装置了主动月震不雅测装配,并人工制造了几次月震。

奥尔德林在装配(左)和调剂(右)月震仪来源:NASA奥尔德林在装配(左)和调剂(右)月震仪来源:NASA

  在月震仪被装置上不久,北京时间7月21日正午12时40分39秒(美东时间同天0时40分39秒),地球上的迷信家们就曾经收到了阿波罗11号月震仪传回的第一份主动月震数据——宇航员们月面活动产生的月震。

来源:记载片《阿波罗11号》来源:记载片《阿波罗11号》

  和激光反射棱镜一样,月震仪也异样可以在宇航员们分开月球以后经久持续任务,不过可惜的是,阿波罗11号安顿的月震仪仅仅任务了三周就坏了,远没有后来阿波罗12、14、15、16、17号安顿的月震仪那么坚硬——后4台月震仪一向任务到了1977年才由于经费和供能的两重缘由被终止。在此时代,这些月震仪记录下了共12558次月震(包含9次人工月震),大年夜大年夜赞助我们熟悉了月球的外部构造。

(左)阿波罗义务在月球上安顿的几个月震仪,Apollo 17处安顿了一个重力仪(Kawamura et al。,2015)。(右)月球外部构造(Wieczorek et al。, 2006),近月面四个绿色点(A12/14,A15,A16)表示阿波罗号装置的四个月震仪的纬度。(左)阿波罗义务在月球上安顿的几个月震仪,Apollo 17处安顿了一个重力仪(Kawamura et al。,2015)。(右)月球外部构造(Wieczorek et al。, 2006),近月面四个绿色点(A12/14,A15,A16)表示阿波罗号装置的四个月震仪的纬度。

  第三次样本收集

  北京时间7月21日正午12时43分(美东时间同天0时43分),阿姆斯特朗和奥尔德林开端了第三次样本收集(Documented Sample)。

  比拟于前两次随便捞捞比较随便的样本收集,第三次样本收集要卖力严格很多。两位宇航员分工协作,完成了这最后一次采样。

  一边,奥尔德林用直径2厘米的岩管收集了2管深达月表以下13厘米的岩芯样本,以后他将收受接收用于太阳风成分实验的铝箔板。

(左)奥尔德林正在停止岩芯采样;(右)阿波罗11号应用的采样管长如许(白色箭头)。来源:NASA(左)奥尔德林正在停止岩芯采样;(右)阿波罗11号应用的采样管长如许(白色箭头)。来源:NASA

  另外一边,阿姆斯特朗精挑细选收集了一批月球岩石样本。

阿姆斯特朗第三次收集的月面样本示例。来源:NASA阿姆斯特朗第三次收集的月面样本示例。来源:NASA

  前往登月舱

  北京时间7月21日下午13时1分39秒(美东时间同天1时1分39秒),完成义务的奥尔德林回到登月舱,8分钟后,阿姆斯特朗也回到登月舱。

  13时11分13秒(美东时间1时11分13秒),舱外活动停止,登月舱门封闭。

  Part.7 14-24时:修整

  吃饭,睡觉,做点预备任务…这一阶段对应于美东时间凌晨2点到正午12点。

  Part.8 0-2时:起飞

  北京时间7月22日凌晨1时54分(美东时间7月21日13时54分),登月舱燃烧起飞,分开月球外面。

  此时间隔它与指令&办事舱分别,才刚之前24小时10分钟。

  3个半小时后,它将与在此时代一向在月球轨道上一圈一圈飘荡着、等待着的指令&办事舱对接,然后正式出发回到地球。

  Part.9 结 语

  在这长久又漫长的24个小时里,人类在月球外面逗留了近22个小时,个中出舱行走2.5个小时。

  在这2.5个小时里,宇航员们争分夺秒地完成了月面摄影、月壤评价、太阳风成分实验、月震仪和激光反射棱镜的装置等一系列任务,这些遗址至今保存在月球上,被后来的月球轨道器几次再三回想。

2012年,至今摄影最清楚的月球轨道器,月球勘测轨道飞翔器LRO拍到的阿波罗11号遗址 来源:LROC2012年,至今摄影最清楚的月球轨道器,月球勘测轨道飞翔器LRO拍到的阿波罗11号遗址 来源:LROC

  在这2.5个小时里的三次月面采样,共收集了22公斤月球岩石和泥土样本并带回地球。这些名贵的月球样本至今还是全球的行星迷信家们熟悉和摸索月球的钥匙。

阿波罗11号月球样品汇总。数据来源:NASA,整顿:haibaraemily阿波罗11号月球样品汇总。数据来源:NASA,整顿:haibaraemily

  在这24个小时里,全球约6亿不雅众经过过程电视直播,与宇航员们合营经历了人类第一次登月的忐忑、重要和狂喜,一路见证了人类是如安在这短短的24个小时里,升华成了一种全新的、跨星球物种。

  正如阿波罗11号登月舱起落架的铭牌上刻下的宣言:

  HERE MEN FROM THE PLANET EARTH 

  FIRST SET FOOT UPON THE MOON 

  JULY 1969 A。 D。

  WE CAME IN PEACE FOR ALL MANKIND。

  公元1969年7月,

  来自地球的人类第一次踏上月球。

  我们心胸战争、代表着全人类而来。

  记载片《阿波罗11号》

  五十年前的明天,

  这是属于全人类的高光时辰。

  (本文感激琪露诺的审稿)

  出品:科普中国

  制造:haibaraemily

  监制:中国迷信院计算机搜集信息中间

  (本文中标明来源的图片已取得授权)

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