作者：管成学,赵骥民
出版社：吉林科学技术出版社
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阿波罗计划：人类探索月球的故事试读：
序言
十一届全国人大副委员长、中国科学院前院长、两院院士放眼21世纪，科学技术将以无法想象的速度迅猛发展，知识经济将全面崛起，国际竞争与合作将出现前所未有的激烈和广泛局面。在严峻的挑战面前，中华民族靠什么屹立于世界民族之林？靠人才，靠德、智、体、能、美全面发展的一代新人。今天的中小学生届时将要肩负起民族强盛的历史使命。为此，我们的知识界、出版界都应责无旁贷地多为他们提供丰富的精神养料。现在，一套大型的向广大青少年传播世界科学技术史知识的科普读物《世界五千年科技故事丛书》出版面世了。
由中国科学院自然科学研究所、清华大学科技史暨古文献研究所、中国中医研究院医史文献研究所和温州师范学院、吉林省科普作家协会的同志们共同撰写的这套丛书，以世界五千年科学技术史为经，以各时代杰出的科技精英的科技创新活动作纬，勾画了世界科技发展的生动图景。作者着力于科学性与可读性相结合，思想性与趣味性相结合，历史性与时代性相结合，通过故事来讲述科学发现的真实历史条件和科学工作的艰苦性。本书中介绍了科学家们独立思考、敢于怀疑、勇于创新、百折不挠、求真务实的科学精神和他们在工作生活中宝贵的协作、友爱、宽容的人文精神。使青少年读者从科学家的故事中感受科学大师们的智慧、科学的思维方法和实验方法，受到有益的思想启迪。从有关人类重大科技活动的故事中，引起对人类社会发展重大问题的密切关注，全面地理解科学，树立正确的科学观，在知识经济时代理智地对待科学、对待社会、对待人生。阅读这套丛书是对课本的很好补充，是进行素质教育的理想读物。
读史使人明智。在历史的长河中，中华民族曾经创造了灿烂的科技文明，明代以前我国的科技一直处于世界领先地位，涌现出张衡、张仲景、祖冲之、僧一行、沈括、郭守敬、李时珍、徐光启、宋应星这样一批具有世界影响的科学家，而在近现代，中国具有世界级影响的科学家并不多，与我们这个有着13亿人口的泱泱大国并不相称，与世界先进科技水平相比较，在总体上我国的科技水平还存在着较大差距。当今世界各国都把科学技术视为推动社会发展的巨大动力，把培养科技创新人才当做提高创新能力的战略方针。我国也不失时机地确立了科技兴国战略，确立了全面实施素质教育，提高全民素质，培养适应21世纪需要的创新人才的战略决策。党的十六大又提出要形成全民学习、终身学习的学习型社会，形成比较完善的科技和文化创新体系。要全面建设小康社会，加快推进社会主义现代化建设，我们需要一代具有创新精神的人才，需要更多更伟大的科学家和工程技术人才。我真诚地希望这套丛书能激发青少年爱祖国、爱科学的热情，树立起献身科技事业的信念，努力拼搏，勇攀高峰，争当新世纪的优秀科技创新人才。
人类对月球的憧憬
月球是距离地球最近的天体，数十亿年来它宛若地球一个忠实的情侣，在茫茫无垠的太空中，相依相伴，默默地运行着。月球是地球的卫星，它时刻不停地在围绕地球运转，忠贞不渝，无怨无悔。人们喜爱明媚月光下那迷人的景色。每当晴朗的夜晚，人们面对九天皎月，都会引发无限遐思……
自古以来，人们就把月亮看做美的化身、美的源泉。人们用最绚丽的色彩去描绘它，用最美好的语言去赞美它。人们更梦想有朝一日能亲身到月球上去，领略一下月宫的壮丽，亲眼看一看漂亮的嫦娥姑娘。
相传在尧的时代，天上有10个太阳，烤得大地火一样的热。河流、湖泊都快干涸了，禾苗、草木也都枯死了。老百姓缺粮吃、没水喝，饿死、热死、渴死的人越来越多。这时身为国君的尧，看到天下苦难的情景心急如焚，赶紧请求天帝拯救万民。于是天帝命令天庭最出色的射手后羿带着他美丽的妻子嫦娥一同到人间拯救人类。
英武的后羿用他那红色的弓箭一连射下九个太阳，只留下一个太阳朝升夕落，造福人间。后羿准备回天庭复命。然而天帝却命令天神告知他，永远也不许他再回天庭了。原来被他射杀的九个太阳都是天帝的儿子。
后羿只好和嫦娥流落人间了。他内心无比忧伤，尤其令他内疚的是连累了嫦娥。于是他决定冒险去西昆仑山向西王母讨取长生不老之药，献给妻子。后羿历经千难万险，终于见到西王母。西王母对后羿深表敬佩，并赐给他长生不老的神药，叮嘱他说：“这神药你们吃下，都可以长生不老。倘若你一个人全吃下，还可以升天成神。”
后羿辞别了西王母回到嫦娥身边，向嫦娥叙述了求药的经过和西王母的话，并把神药交给嫦娥。
在一个月色晴朗的夜晚，嫦娥竟偷吃了全部神药。这时，奇迹发生了，嫦娥只觉得身子轻飘飘的，随即离开了地面向天空飘去。夜空中的月亮又圆又亮，嫦娥也无处可去决定向月亮奔去。
来到月亮上，嫦娥见到了广寒宫，见到了吴刚不停地砍伐永远也砍不倒的桂树，还有一只可爱的小白兔。孤独和悲哀不觉袭上了心头，可是后悔已经太晚了……“嫦娥奔月”的故事，在我国古代广为流传，反映了古人对月球的强烈向往之情。
人类对月球的美好憧憬，在诗人的笔下化作脍炙人口的千古佳句：“明月几时有，把酒问青天，不知天上宫阙，今昔是何年……”我国宋代大诗人苏轼的这首词，广为传颂，也正表达了人们对月球的无限情思。
人类对月球的强烈向往，激发了无数文学家丰富的想象力和创作灵感。于是关于登月题材的科幻小说应运而生。如1649年法国著名作家西拉诺·德贝拉克的小说《月球旅行记》和1835年美国作家埃德加·爱伦·坡的小说《汉斯·普法尔历险记》，这两部著名的科幻小说都叙述了主人公飞往月球的故事。还有法国作家儒勒·凡尔纳的小说《从地球到月球》，就是根据由牛顿万有引力定律推理得出“物体以每秒11千米的速度从地球出发是可以到达月球的”，这一结论而写的。尽管小说在科学性上不很严密，但却有较高的文学价值，在鼓动人们飞往月球方面发挥了巨大的作用。
俄国伟大的宇航学家，著名科幻小说家齐奥尔科夫斯基在从事宇航研究工作的同时，为了向人们宣传他的主张，从1896年开始，利用10年时间，写成了《在地球之外》这部极为严肃的科幻小说。在这部小说中，他花费了大量的心血，融进了他的研究成果。小说生动地叙述了主人公们在21世纪乘坐一艘巨型的“火箭宇宙船”，去宇宙旅行并成功进行了月球探险的动人故事。这部小说可称之为科幻小说中的珍品，不仅具有一定的文学价值，更重要的是它具有珍贵的科学价值。书中关于“宇宙枪”和“宇宙游泳”的记叙几乎和现在宇宙旅行中实施的情况相差无几。尤其是书中用小型的月面着陆船在月球降落的构想，也和现代的“阿波罗”宇宙飞船的月面着陆有着惊人的相似。可是齐奥尔科夫斯基却万万没有料到，他在小说中的21世纪登月的幻想，竟会在20世纪60年代就变成了现实。
1969年7月，美国宇航员阿姆斯特朗和他的同伴乘坐“阿波罗11号”宇宙飞船成功登上了月球，首次完成了登月旅程，实现了人类远久以来的登月梦想。
“阿波罗”计划
1969年7月20日，这是世界宇航史上一个极不寻常的日子，美国“阿波罗11号”宇宙飞船上的两位宇航员在这一天成功地登上月球，人类历史上一个伟大奇迹在这一天诞生了。
自从7月16日“阿波罗11号”宇宙飞船发射升空以来，全世界都在密切注视着它，因为它代表着人类的希望，它将要去实现人类的梦想。几亿人从电视和无线电里关注着登月宇航员的一举一动。当时针指向格林尼治时间4时7分时，一个震撼世界的声音终于从遥远的月球传来：“登月成功了！”喜讯传来，全世界都为之沸腾了，人们无不为之欢欣鼓舞，他们奔走相告，热烈庆祝这一人类征服宇宙的伟大胜利！
这一天，“阿波罗”计划也成了全世界的新闻热点，成了人们街谈巷议的热门话题。世界各大报纸杂志、广播、电视都在显要位置报道了阿波罗登月成功这一爆炸性新闻。
阿波罗计划的正式提出，是在苏联第一艘载人宇宙飞船发射成功一个多月后，即1961年5月25日，上任不久的美国总统肯尼迪在国会上宣布的。他在国会演说中十分自信地说：“我认为我们的国家在20世纪60年代结束之前，应当承担起把人送上月球并使之安然返回地球的使命……”这就是美国的登月计划，称为“阿波罗”计划，由美国国家航空和宇宙航行局负责组织实施。“阿波罗”是古希腊神话中的“太阳神”，它掌管着诗歌、音乐和医学，代表着光明和希望，并且它和“月亮女神”阿尔特米斯是双胞胎。登月计划以“阿波罗”命名，表达了美国登月的决心和希望，也包含着请求太阳神保佑成功的吉祥含义。
肯尼迪总统在宣布这项重大决定之前，经过了专家们充分的论证并得到支持：当时宇航科技的发展，尤其是火箭技术和载人航天的出现，已具备了登月的条件；此外，当时正处在美、苏航天竞争的关键时刻，美国面临苏联航天竞争的严峻挑战，因此促使其果断作出登月决定。
众所周知，第二次世界大战结束后，美、苏两个世界强国，为了显示各自的国际地位和实力，在宇航这个十分敏感的高科技领域首先展开了竞争。双方都在发展火箭技术方面下了一番工夫。
1961年4月12日，苏联第一艘载人宇宙飞船“东方1号”发射成功。宇航员加加林成为第一位太空飞行的人。这是宇航史上又一个重要的里程碑。1961年5月5日发射了“自由7号”载人宇宙飞船，但“自由7号”仅进行了弹道飞行，没有进入绕地球运行的轨道，飞行时间15分23秒，飞行高度185千米，飞行距离485千米。美国也十分清楚，这是不能与前苏联的“东方1号”绕地球运行1周、飞行1小时48分相提并论的。相比之下，苏联要更胜一筹。
在美、苏宇航竞争的初期，苏联明显地领先了。在美国看来，这严重损害了美国的国际形象。1961年1月20日，在所谓“空间差距”的紧张气氛中，年轻好胜的肯尼迪就任美国总统。为了扭转这种局面，赶超苏联，肯尼迪和相关专家们反复商量、讨论，一致认为美国只有载人在月球着陆，才能赶超苏联，并提出了在20世纪60年代登月的确切计划。就这样，规模庞大、举世瞩目的登月计划——“阿波罗”计划便被确定下来，并列入美国20世纪60年代的国家目标。计划预计耗资200多亿美元，由美国航空和宇宙航行局组织实施。“阿波罗”计划确定后，首要问题是确定切实可行的登月方案。专家们提出几种可供选择的方案：
第一种方案是“直接登月法”，使用超大型的火箭将宇宙飞船直接射向月球，直接在月球着陆。这种方案的优点是简单而又直接，不利的是需要特大型的火箭——要研制如此强大的火箭是十分困难。另外，宇宙飞船降落月球时的安全性也无法保证。
第二种方案称为“地球轨道会合法”，即将登月宇宙飞船分作5个部分，用较小的火箭把它们分别发射到环绕地球的轨道上，再由宇航员在那里把它们组装起来。但是要求5次分开发射，在时间上不能有一点儿偏差，这样才可以组装起来。否则后果将不堪设想。
第三种方案称作“加油飞机法”，即先送一加油飞机进入地球轨道，作为登月宇宙飞船的一个“轨道加油站”。当宇宙飞船进入轨道后，在那里加注所需燃料，再发动火箭。这种方案可不使用巨型火箭，但在轨道中加燃料，特别是使用过度冷却的液态氢是十分危险而复杂的。
第四种方案是“月球表面会合法”，即在无人驾驶的太空船上将部分燃料和供应品用火箭送往月球表面，待到登月宇航员在月球上登陆后，在他们回航时添加燃料及供应品。不过这样做也存在着极大的危险，一是无法知道降落月球的物品是否损坏，二是宇航员降落地点若离供应品太远则无法使用。
第五种方案称为“月球轨道会合法”。这种方案设计的登月过程和具体技术虽然非常复杂，但却具有一定的可行性。其设计的登月过程是：三位宇航员乘坐一艘宇宙飞船，飞船由指令舱、服务舱、登月舱三部分组成，指令舱是三名宇航员在飞行期间居住的地方；服务舱里装载有火箭燃料及氧气；登月舱用于在月球上着陆，有独立的火箭系统。当宇宙飞船进入绕月运行的轨道后，两位登月的宇航员进入登月舱，再将登月舱与飞船主体分离，分离后登月舱引发倒退火箭使之慢慢降落月面。第三位宇航员则在指令舱内继续绕月飞行。当他的两位同伴完成月面工作任务后，他们就点燃登月舱的火箭，升离月面与绕月飞行的飞船主体会合，对接后两人回到指令舱内，这时把登月舱拆开抛弃，任其绕月运行，以减轻主船的负担，然后点燃火箭开始返航。当他们接近大气层时再点燃火箭使速度降低，接着把服务舱也拆脱扔掉，只留指令舱回到地面。
经过专家们仔细研究、论证、筛选，比较了各种方案的利弊和可行性，最后选择了“月球轨道会合”方案。这种方案的优点是显而易见的，使用小的登月舱降落月球只需用少量的火箭燃料，就像大轮船停泊在海洋中用小艇靠岸跟码头联系一样，并且登月舱可拆开留在月球轨道里，使回程中不用负担其重量。
登月方案选定后，相应的火箭的大小、发射场的规模、宇宙飞船的形式等也都随之确定下来。这时时针已指向1962年7月21日，距1969年底这个带有期限性的目标仅有6年多时间了。为此美国航空和宇宙航行局立即投入大量人力、物力、财力，紧张而有秩序地开展实施计划的各项准备工作。
他们设计制造了长18米、重45吨的大型阿波罗登月飞船，设计制造了发射阿波罗飞船的“土星——5号”运载火箭。然后他们又把阿波罗登月飞船和“土星5号”火箭组装在卡纳维拉尔角的发射台上。
为了未来的登月飞行，美国航空和宇宙航行局挑选和培训了一大批宇航员，进行了多次试验飞行，成功地进行了会合对接试验。他们全面收集了能够收集到的关于月球的所有资料，并对月球进行了多次无人探测，最后选定了月球登陆的地点。到1969年7月，他们终于完成登月飞行前的各项准备工作。
1969年7月16日美国东部时间9时32分，首次登月的“阿波罗11号”发射升空，经过102小时45分的飞行，于7月20日顺利在月球着陆。宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林成功地踏上月球，实现了人类登月的伟大壮举。两位宇航员在完成月面工作后，于7月24日安全返回地球。“阿波罗11号”登月成功以后，美国又相继发射“阿波罗12号”至“阿波罗17号”6艘宇宙飞船登月，除“阿波罗13号”因中途遇险而返回外，其余的均成功登上月球，先后有12人抵达月面。他们在月球上装置了25种自动测试仪器、6个月震仪、5座核动力实验站，存放了3辆月球车，并采集月球岩石和土壤样品472千克，供给世界上70多个国家的上百个研究所或实验室进行研究。“阿波罗”计划从开始到最后一次登月结束，历时11年，是迄今为止规模最大的一次宇航活动。先后有40余万人，数万名科学家和工程技术人员，2万多个工厂、企业和150余所大学、科研机构参加了这项伟大工程，耗资达250多亿美元。其参加人数之多、耗资之巨均为举世无双。但它不仅开辟了人类通往月球的道路，扩大了人类的空间视野，同时对于天文学研究，对人类征服更广阔的宇宙太空提供了信心和力量。
神奇的月球飞船
人造卫星上天，要靠火箭来发射；人类遨游茫茫太空，需要乘坐速度极快的宇宙飞船。目前，人类登月靠的是神奇的月球飞船。可以说，月球飞船是目前人类登月的“天梯”。月球飞船也称“土星——阿波罗”。它由规模巨大的“土星5号”火箭和安装在其上的阿波罗宇宙飞船所组成。它是美国国家航空和宇航局专门为载人登月而研制的、可乘坐3人的特大型宇宙飞船。月球飞船的建造，是一项划时代的伟大工程。它是成千上万名科学家和工程技术人员辛勤工作的结晶。
按照选定的登月方案，通过计算得出，阿波罗宇宙飞船长18米、重45吨，它是美国继“水星”飞船和“双子座”飞船之后的第三代宇宙飞船，比以往制造的飞船都要复杂得多。由于阿波罗宇宙飞船在往返月球的漫长飞行中，要经受极高的温度、极大的压力和巨大的冲击，这就要求它必须坚固、耐高温和高压。为了确保阿波罗宇宙飞船能够胜任登月飞行，专家们设计飞船时，先制造阿波罗宇宙飞船的模型，然后把它放到模拟器中进行试验。模拟器可以产生与太空飞行过程中相似的条件。他们用一种称作“气枪”的设备来试验显示宇宙飞船重返地球大气层时可能会出现的情况，将宇宙飞船模型以每小时32000千米的速度射入一个圆筒状的管道中。在管道另一端喷射炽热的高温气体，对飞船模型产生巨大的压力和摩擦力与阿波罗宇宙飞船登月后重返大气层时的情况相类似。设计专家们经过反复多次实验，取得了足够的设计数据之后，就开始设计制造真正的阿波罗宇宙飞船了。
阿波罗宇宙飞船由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成。在发射的时候还在指令舱上安装了紧急脱险用的火箭。
指令舱是三位宇航员登月飞行时居住的地方，设有宇宙飞船的全部操纵、制导等指令装置。
指令舱是圆锥形的，高为3.23米，底面直径是3.1米。发射的重量——包括3位宇航员的体重，大约为5.9吨。在飞行过程中，它要消耗掉燃料，返回地球的时候，它要丢掉辅助降落伞，着陆的时候指令舱的重量就只有5.3吨了。指令舱被分隔成前部机械室、乘员室和后部机械室三部分。圆锥形的尖端部分是前部机械室，装有返回地球时使用的降落伞。
乘员室是三位宇航员工作、居住和生活的地方：乘员室里有三个座位契合人体的靠椅，它制作得像沙发长椅那样舒适，中央的靠椅可以放下。左边和右边的靠椅下有寝台，寝台上备有睡袋，可供两位宇航员同时睡眠。壁上设有异常复杂的仪表板和仪器柜，柜子里放有许多种装备以及食物、水、衣服和处理废物的设备。乘员室的体积是10立方米，除各种装备设施占用外，可供宇航员自由利用的空间约为6立方米。
后部机械室在圆锥形船体的底部，室里装有姿势控制用的火箭燃料和氧化剂，以及为了把它们送出去而设的加压用的氦气箱、冰槽等。
在指令舱里有五扇窗子，两扇边窗，两扇会合窗和一扇舱门窗。边窗设在左右靠椅的旁边，供宇航员拍照和观察用。三角形的会合窗在左右靠椅的末端，指令舱驾驶员可以从这两扇窗子往外望，以操纵、控制设备把指令舱和登月舱会合并衔接起来。
指令舱外壳有内外两层，外层是由几层铜合金和不锈钢板做成的，内层是由几层钛合金板和铝合金板做成的，内外舱壁之间有蜂窝状的隔热层。内层是密封的，使乘员室里的氧气不会泄漏出来。
指令舱的外壳上有厚厚的一层合成树脂的耐热材料。耐热材料的厚度，底面部分约为7厘米，而在侧壁和舱头部分是2厘米，它的重量约为1.4吨。指令舱里装入1/3个大气压的纯氧，气温调节在24℃左右。
服务舱位于指令舱的下端，呈圆筒形，直径为3.9米，高为7.37米。在舱的下端装有在真空中可以产生9.3吨推力的火箭发动机。在飞行途中校正飞船轨道，在到达月球附近时逆喷射、减速，进人环绕月球轨道，或在脱离环绕月球轨道、返回地球的时候，都要使用这个火箭。在服务舱的外壁，带有4个十字形的姿势控制火箭。服务舱里装有供上述火箭使用的燃料、氧化剂、燃料电池和宇航员呼吸用的氧气等。总重5.2吨，空舱重25吨。
服务舱和指令舱的各种装置是按可以飞行14天的要求设计的，食物和氧气也按照可以供14天使用的数量装入。
登月舱是专门执行登月任务的。它有个奇怪的机身架，有4只细长、有关节的支脚，看上去像是一只活的大蜘蛛。因此也有人称它为“月球蜘蛛”。登月舱在发射阶段放在服务舱下面第三级火箭顶部的金属罩里。飞船进入奔月轨道以后，指令舱和服务舱与第三级火箭的顶部分离，旋转180°，指令舱的圆锥顶部对准登月舱，并且跟它对接。
指令舱和登月舱之间有直径80厘米的通道，通过这条通道，宇航员可以在指令舱和登月舱之间通行。
登月舱由上升段和下降段两部分组成，总高度为6.99米，4只底脚延伸时候的直径是9.45米。登月舱包括火箭的燃料重量为14.7吨，除掉后的重量是4.1吨。
登月舱的上升段设有乘员室，两位宇航员可利用的空间是4.5立方米，室内没有座位，宇航员只能站着操作，用带子松松地套着身子。在他们面前和两边设有向导、通讯、环绕和推进系统。在驾驶长位置的头上，左面是一个窗子，他可以从窗口望出去，将登月舱驶回，和指挥舱会合衔接。在宇航员的脚下是前门舱口，宇航员可以从这里离开登月舱。乘员室里充满了1/3个大气压的纯氧气，气温调节在24℃左右。登月舱的下降段装有登月舱向月面降落减速使用的逆喷射火箭，并备有火箭的燃料、氧化剂槽、水和氧气槽，还装有调查月面的科学仪器。下降段在上升段飞离月面的时候还起发射架的作用。当上升段升离月面后，它的下半截包括四个弹性支脚在内，再也用不着了，会永远留在月球上。
从“阿波罗11号”到“阿波罗14号”，登月舱里的氧气、水、电池等的数量都是按登月舱离开母船后可以活动48小时来设计的。扣除下降的时间和上升段飞离月面和母船对接的时间，乘坐登月舱的两名宇航员实际可以在月面停留的时间最多不过35小时。在“阿波罗15号”以后的宇宙飞船，由于设计上进行了改进，登月舱离开母船后的活动时间大幅度增加。“阿波罗15号”的登月舱离开母船后活动了78小时50分，其中66小时55分是在月面逗留的。
在阿波罗宇宙飞船发射的时候，指令舱的上端装有紧急脱险用的塔状发射脱险装置，也叫救生塔。如果发射时“土星5号”火箭发生故障，救生塔可以依照命令启动自身的火箭，将飞船与“土星5号”火箭拉开，把飞船射到海洋安全脱险。如果发射一切顺利，飞船便会将脱险装置抛弃，让它落入大海。救生塔的长度包括下端的燃料库和保护外壳约10米，重3.6吨。本体部分的直径是66厘米，保护外壳的下端部分的直径是1.2米。救生塔用的火箭使用固体推进剂。
科学家们还针对发射飞船的巨型火箭进行研究、设计和制造。据科学家们计算，要把大型阿波罗宇宙飞船送到月球上去，需要一枚足球场那么长的巨型超级火箭。它的推力要比以往推力最大的火箭还要大4倍多。这项艰巨任务由著名火箭专家布劳恩出任总设计师。他把这种火箭命名为“土星5号”火箭。
出身于德国的布劳恩博士，早年在德国佩内明德火箭中心从事V—2火箭的研制工作，二战后，辗转到美国，继续从事导弹、火箭的研究工作。他是美国宇航事业的关键人物，任美国国家宇航局马歇尔空间飞行中心主任。接受研制“土星5号”火箭的任务后，布劳恩和他的研究小组立即投入了紧张的设计工作中。
在“土星5号”火箭设计制造过程中，布劳恩及他的研究设计小组同制造厂商们一起，经历了无数次常人难以想象的挫折和失败的考验，但他们知难而进，不畏艰辛，终于如期完成了“土星5号”火箭的设计制造工作，为载人登月作出了不朽的贡献。“土星5号”火箭是当时世界上推力最大的巨型超级液体燃料三级运载火箭。它高85米，直径10米，重2750吨，共有11台发动机，总推力达3400吨，可以把127吨重的卫星送上地球轨道。“土星5号”火箭的第一级由波音公司制造，第二级由北美航空公司制造，第三级由道格拉斯飞机公司制造。
第一级火箭（s—1G）位于底部，是其中推力最大的也是引发最早的火箭。它高42米，用煤油和液态氧做推进剂〔里面装有4000桶容量（每桶容量200升）的煤油〕。若这些煤油用在大型喷气客机上，可以在美国旧金山和上海之间往返六次多；但是用在这个超巨型火箭上只够燃烧2.5分钟。第一级火箭由5台逻克迪纳F。型发动机推进，每台发动机推力是686.68吨，这一级总推力为3433.4吨。如此巨大的推力足以将月球飞船送入61千米高空，达到每秒2.73千米的速度。
第二级火箭（S—Ⅱ）位于第一级之上，是当时制造的最强大的氢燃料火箭。它高约25米，直径10米。它的燃料箱里装有1216964升的过度冷却的液态氢和39550升的液态氧。用5台逻克迪纳J一2型发动机推进，每台发动机推力达到102吨（总推力为510吨）。它燃烧大约6分钟，使月球飞船达到185千米的高空，达到每秒6.83千米的速度。
第三级火箭（s—IVB）也使用液态氢作燃料。它高17.9米，直径6.6米，携带286398升的液态氢和90920升的液态氧。它用一台逻克迪纳发动机推进，推力为102吨。“土星5号”火箭顶部有个约90厘米高的部分，那是火箭的电子计算机。这台计算机发出信号将指令送到火箭的各级去，使发动机点火、停息和检查它们的操作情况。
为了建造和发射阿波罗飞船和“土星5号”火箭，美国从1963年4月起，开始在肯尼迪宇航中心建造了世界上最大的组装大楼。这座大楼高160米，长218米，宽158米，有一扇高140米的T字形大门，总占地面积30多公顷。工程历时2年，于1965年4月交付使用。
工作人员通过陆路和水路把月球飞船的各个部分运到组装大楼，在一个叫做“活动发射架”的钢起重架上装起了月球飞船。起重架有150米高，是一座有17层平台的高塔。工程人员在平台上把“土星5号”火箭和阿波罗宇宙飞船组装起来。
组装工作一结束，另外几百名工程师便立刻用计算机和其他电子仪器测试每一部分，直到每个器件都能正常地进行工作后，再着手把流动发射架连同月球飞船一起运送到发射场上去。这项工作非常艰难，活动发射架和月球飞船大约共重8000吨，并且还要在保持垂直和平稳的状况下运送。为此，工程师们专门设计了两台巨型履带式运输车。运输车长44米，宽38米，每台车上有半个足球场那么大的平台。专门为这种运输车修了一条宽阔坚实的水泥路，为了能承受巨大的重量，水泥路有两米多厚。运输车有18台强大的发动机，用8条履带向前移动。
巨大的吊车把流动发射架吊到运输车平台上。两辆运输车连在一起，在履带上缓慢地爬行。它们的重量竟使厚厚的水泥路下陷了3厘米。从装配大楼到发射场的距离只有5千米路程，运输车走了4个多小时。在发射场，月球飞船被竖立在巨大的混凝土发射台上。它的高度超过110米。
经过许许多多科学家和工程技术人员的艰辛的努力，月球飞船这个庞然大物巍然屹立在卡纳维拉尔角的发射台上，等待着起飞的命令。
惊心动魄的试验飞行
进行各种必要的试验飞行，是实际登月飞行前的一个重要环节。如，人在宇宙空间能生存多久？宇航员能否活着到达月球？能不能安全地回到地面？在失重的状况下能不能行走和工作？宇航员能否完成“阿波罗”计划中的各种复杂作业？另外通过试飞还可能发现宇宙飞船和火箭存在的问题，便于及时进行改进，妥善处理。
1961—1969年期间，美国宇航员们进行了20次试验飞行，为登月飞行做了充分的准备。
最初几次试飞是使用小型的“水星”飞船进行的。这种飞船长约3米，只能载一个人。1962年2月20日，宇航员约翰·格林乘“水星”飞船作了首次绕地球飞行。飞船绕地球3圈，历时4小时55分23秒。在最后一次“水星”飞行中，宇航员戈登·库柏乘飞船绕地球飞行了22圈，并且在空间进行了若干实验。通过试验表明，一个人在空间能生存许多小时，空间条件不会损害他的健康和知觉。如果自动控制系统失灵，人可以自如地用手操纵飞船。
1965年初，美国用“双子座”飞船进行了更长久、更大胆的飞行。“双子座”飞船的体积和重量是“水星”飞船的2倍，可以载两个人。宇航员实验了阿波罗宇宙飞船登月所必需的各种技术，人类在空间飞行的耐力，还进行了宇宙服和“会合”、“对接”的试验。在“双子座”飞船的第一次飞行中，飞船先绕地球飞行一圈，再加大飞船的速度上升到更高的改变轨道飞行。“双子座”飞船第二次飞行时，宇航员怀特穿着宇宙服，使用宇宙枪在宇宙空间作了20分钟的空间行走（宇宙枪是以过氧化氢作为推进剂的小型手握式气体喷射枪，利用它的反作用力宇航员就可以在宇宙空间活动）。这个实验证明，人可以离开飞船并能安全地回来。“双子座”飞船的第三次飞行，主要试验人在空间能生存多长时间？
两位宇航员库柏和康拉德作了为期约8天的飞行。
4个月后，博尔曼和洛弗尔乘坐“双子座7号”飞行了330小时35分。他们在空间呆了将近2个星期。博尔曼和洛弗尔在空间飞行时，“双子座6A”飞船的两位宇航员希拉和斯塔福特试图与他们会合，这是又一个重要的试验。希拉和斯塔福特所乘飞船逸出轨道向高处爬，跟博尔曼和洛弗尔在太平洋上空相会。两只“双子座”飞船相距不到1米。宇航员们兴奋地笑着，互相招手致意，他们还用无线电交谈了几分钟。然后，希拉和斯塔福特离开他们的两个朋友，先回到地球。博尔曼和洛弗尔则继续在空间飞行。
在这次成功的实验之后，乘坐“双子座8号”飞行的宇航员阿姆斯特朗和斯科特进行了首次对接试验。在他们飞行前约100分钟，向空间发射一枚“阿吉纳”火箭。这两位宇航员驾驶飞船追上去，在距地球160千米的高空与火箭相遇。“双子座”飞船的顶端对着“阿吉纳”火箭的尾部。飞船和火箭一起绕地球飞行了6圈。接着，飞船的电路不幸出了故障，几乎酿成一场严重的事故。连在一起的飞船和火箭急速旋转，阿姆斯特朗和斯科特设法将火箭拆离，这才幸免于难。“双子座9号”的宇航员斯塔福特和塞尔南也做了对接试验，不幸的是因为火箭出了技术故障而失败。“双子座10号”的宇航员柯林斯和约翰·杨驾驶飞船分别跟两枚火箭进行会合并对接。他们先在低轨道上跟第一枚火箭会合并对接，然后爬到760千米高处与第二枚火箭相遇。这时，他们抛开第一枚火箭去跟第二枚火箭对接，获得了成功。完成对接后，柯林斯决定去空间行走。他从容不迫地离开飞船，飘游到“阿吉纳”火箭旁，对火箭进行检查。他从火箭那里收集到一些“空间尘埃”后回到飞船。在这以前，还没有人在空间碰过其他物体。“双子座11号”的两位宇航员又一次和目标卫星对接、分离成功。
在“双子座”飞船的最后一次飞行中，宇航员洛弗尔和奥尔德林成功地进行对接、分离试验后，奥尔德林又离开飞船长达5个多小时，检验失重对行动的影响。结果表明人在月球上应该是能够工作的。“双子座”10次载人飞行，共计40天9小时53分，取得了不少经验，回答了许多使科学家们疑虑和担心的问题，为阿波罗宇宙飞船的登月飞行成功创造了有利条件。“双子座”飞船的试飞结束后，接下来的是乘坐阿波罗宇宙飞船的一组试验飞行了。阿波罗飞船上可乘坐三人，因此宇航员三人一组，计划在阿波罗飞船中进行4次试验飞行。这也是正式登月飞行前的最后一组试验飞行了。按原定计划，这组试验飞行从1967年初开始进行。可是，正在准备试飞时，阿波罗飞船发生一场严重的火灾。无情的大火夺去了准备参加阿波罗飞船第一次试验飞行的3位优秀宇航员的生命，也使原计划向后推迟了近2年时间，并对整个“阿波罗”计划产生了巨大冲击。
事故发生在1967年1月27日，3位穿着宇宙服的宇航员进入安放在一枚巨大的火箭顶端的距地面约65米高的阿波罗飞船。他们是31岁的海军少校查飞、空军中校格里森和空军中校怀特。他们和发射场工作人员在为一次遐想的飞行做最后的准备。由于火箭没有装进燃料，所以大家并不认为这是一次冒险的试验。3位宇航员进入飞船后，指令舱舱门关闭和密封了，舱里充满了纯氧。这是阿波罗飞船等待升空时加压力的情形。火灾发生前，他们正在检查操纵装置。突然其中一人大声惊呼：“火！火！”一阵强烈的闪光过后，整个指令舱立刻充满了浓烟和火焰。人们看见火光，便急忙前去救他们。救援人员冲进浓烟烈火，费了好大的劲才打开舱门。这时3位宇航员已经死了。格里森仰卧在指挥舱的地面上，他曾爬到这里试图逃离大火；怀特在最后时刻放弃了打开舱门的企图，横躺在宇宙飞船的舱门下；查飞则躺在他的靠椅上。他们永远地离开了他们心爱的岗位。
大火惨案以后，专家和工程师们对阿波罗宇宙飞船进行了认真详细地检查，没有发现机械差错，却发现了飞船设计上有几处缺陷，他们对飞船又作了多处改动，设置了许多新的安全设备，如迅速打开舱门的设备。
阿波罗飞船的火灾给“阿波罗”计划带来了巨大损失，事故的阴影笼罩在许多人的心头。可是不久，“阿波罗”计划的工程技术人员又从挫折和失败中重新振作起来，也许是格里森生前的那段话带给他们以信心和力量。他说过：“若是我死了，大家要把它当做寻常事。我们所做的，是一种冒险的事业，我希望，万一我发生意外，不要耽搁计划的进行。征服太空是值得冒生命危险的。”
阿波罗飞船试验飞行于1968年10月又开始了。希拉、艾西尔和坎宁安三位宇航员乘坐“阿波罗7号”宇宙飞船在空间飞行了将近11天，绕地球飞行了163周，没有出什么问题。宇航员们在飞船上过得也相当愉快，他们时而和指挥中心的人开玩笑。他们拍摄了几百张地球的照片和一次飓风风眼的照片。10月22日他们驾驶飞船降落在百慕大以南波涛汹涌的海面上。不久便安全返回了基地。
两个月以后，1968年12月21日，博尔曼、洛弗尔和安德斯三位宇航员乘坐“阿波罗8号”宇宙飞船，作了首次绕月试飞。由于当时登月舱尚未完成，他们只使用指令舱和服务舱。关于这次飞行，英国焦德尔班克射电天文台的一个科学家事先认为“这次飞行完全是愚蠢行为，3位宇航员也许永远不能返回地面”。“阿波罗8号”的飞行极为顺利，经过69小时12分的飞行，进入环绕月球的轨道。在这里3位宇航员亲眼目睹了千百年来人们所向往的月球世界，清楚地看到了月面上许许多多大小不一、相差悬殊的圆形坑穴，也看到了月面上分布的许多连一滴水也没有的“瀚海”。
3位宇航员通过飞船的窗口俯瞰了月球的景色，并把他们所看到的报告给地面。
首先映入宇航员眼帘的是朗格林诺斯环形山，宇航员洛弗尔向地面报告说：“我们现在正飞过朗格林诺斯环形山。这是一座非常大的环形山，环形山内是一个接近圆形的大坑。正前方是‘丰富海’，变得越来越宽阔。”朗格林诺斯环形山的直径136千米，高3千米，四周都很陡峭，坑底平坦宽阔，中央还有高山耸立着。
当飞船飞过“丰富海”，来到“静海”上空时，宇航员们仔细地观察了“静海”的五处可供阿波罗飞船登陆的地方。因为首次登月的飞船将在这里降落。飞船飞行到月球背面，宇航员安德斯在第一次看到月球背面时感叹地说：“这里的情景像战场一样，坑穴重叠，群山环抱。”
当飞船飞行第二圈时，宇航员将他们的电视摄像机对准月球，在上午7时29分开始播送照片。不仅休斯敦控制中心清楚看到，全世界几百万个家庭（只要有电视）都能看到。
宇航员们在月球轨道飞行时，有幸观察到奇特的月球日出，成为见到月球日出的第一批人类。
环绕月球飞行10圈以后，“阿波罗8号”服务舱的主发动机发动，飞船反冲出月球轨道，进入归还地球的行程。12月27日，“阿波罗8号”平安地在太平洋的预定海域降落。
1969年3月3日，美国发射了“阿波罗9号”宇宙飞船。这次试飞的目的是在地球轨道内试验刚刚完成的登月舱，并练习会合对接技术。参加这次飞行的宇航员是麦克迪维特·斯科特和斯韦卡特。当飞船进入环绕地球的轨道以后，麦克迪维特和斯韦卡特进人登月舱，两个人在那里度过了约9个小时。他们试用了登月舱的各种仪器，使登月舱伸出了它的4只细长的支腿，还点燃下降引擎作了6分钟的发动。他们在登月舱里将他们的活动作了短短的电视广播，然后回到指令舱。接着，宇航员斯科特穿上月面用的宇宙服，进行宇宙游泳，以检验宇宙服的性能。
在此行的第五天，3位宇航员进行了会合对接实验演习。麦克迪维特和斯韦卡特从指令舱移入登月舱。与指令舱分离后，他们发动登月舱的小型火箭引擎，使登月舱远离指令舱作单独飞行。他们还作了姿势控制火箭和下降用火箭的喷射试验。单独飞行6小时20分钟后，他们开动登月舱上升火箭，飞近指令舱，进行了成功的对接。此行的任务基本完成。在其后的5天飞行里，他们练习了飞行和追踪的技能，并进行了研究地球的摄影实验。3月13日，“阿波罗9号”在大西洋上顺利降落。它落水的地方距离目标点不到2千米。
进行最后一次试飞的“阿波罗10号”宇宙飞船于1969年5月18日发射。此行的任务是在月球轨道上练习会合对接技术并作下降火箭和上升火箭的喷射试验。参加这次试验飞行的宇航员分别是指令长斯塔福德，指令舱驾驶员约翰·杨，登月舱驾驶员塞尔南。“阿波罗10号”的登月舱下降到距离月面只有14.3千米处。在那里他们清晰地观察了月面情况，拍摄了“阿波罗11号”的着陆位置。斯塔福特详细描述了“静海”的“阿波罗11号”登陆地点。他说那里看上去“很平滑，像是湿的黏土，像是新墨西哥州或亚利桑那州的干涸河床”。他能够看出那里许多较小的东西——巨砾、小坑穴和月球表面的深裂缝。他们驾驶登月舱在月面附近飞行了8个小时后遇到了麻烦，爆炸螺栓突然自动地将登月舱的下降段抛开，上升段随即迅速旋转并前后猛烈颠簸起来。塞尔南叫：自动驾驶仪出故障了。斯塔福特赶紧改用手操纵装置，1分钟后他们才使上升段稳定下来。险情过后，他们开动上升火箭向上爬升并与母船对接。斯塔福特和塞尔南回到指令舱，他们关上舱门，将无人驾驶的登月舱上升段抛弃，又继续绕月飞行了1天。5月24日清晨，他们开动火箭使飞船脱离月球轨道返回地球，5月26日在太平洋的萨摩亚群岛附近平安降落。
至此，不同的乘员组已经试验了整个“阿波罗”系统，找不出它有什么毛病。这时人们已对实际登月飞行有了十足的把握并充满了信心。
“阿波罗11号”发射盛况
1969年5月，在“阿波罗10号”宇宙飞船正在环绕月球飞行时，人类首航月球的“阿波罗11号”的飞行准备工作也在进行之中。这是首次登月飞行，是一次历史性的飞行，准备工作格外慎重，必须确保万无一失。
首先，美国国家宇航局决定1969年7月16日为“阿波罗10号”登月宇宙飞船的发射日子。为了完成这次登月任务，他们从50名宇航员中精心挑选了第一批“阿波罗11号”登月人员。3位宇航员是指令长阿姆斯特朗，指令舱驾驶员柯林斯和登月舱驾驶员奥尔德林。这三个人的年龄都是39岁，他们都曾是优秀的飞行员，他们当宇航员已有六七年历史了。每个人都参加过“双子座”飞船的空间飞行，表现都相当出色。同时还确定洛弗尔、安德斯、海斯三人为“阿波罗11号”的预备宇航员。在载人宇航中，预备宇航员是必备的，他们受到同样训练，宇航员中有谁出了问题不能飞行时，他们可以随时替换。此外，他们还要完成替正式宇航员检查宇宙飞船有无故障及准备工作是否准确无误等重要工作。
从当选为“阿波罗11号”宇航员起，阿姆斯特朗等人，又进行了几个星期的模拟训练。他们在模拟飞行装置中练习了“阿波罗11号”登月过程中的所有活动和各项工作。最重要的训练装置之一，是用来模拟“阿波罗”飞行的训练装置，用计算机和图片模拟飞行中可能出现的各种情况。这样，由于月球和星空近似逼真地出现，宇航员可以看到相应的任何一种飞行情况和飞行速度。另一个训练宇航员的重要装置是登月模拟装置。装置中有一个和登月舱一样的座位，是用附件和仪表精确制成的。阿姆斯特朗和奥尔德林借助于大型电子计算机飞登月球，整个登月阶段一直到月球表面出现月球投影为止。此外宇航员还借助于一台射线涡轮机在登月训练装置上作逼真的模拟试验。
与此同时，上千名工程技术人员，组装了规模巨大的“土星5号”火箭及“阿波罗11号”宇宙飞船。组装结束后再由几百名专家及技术人员对它们进行严格检查。一切都正常后，他们才把这个庞然大物运送到距装配大楼大约5千米远的发射台上。发射前5天是发射前的最后准备阶段。各项发射准备工作准时进行着，直接参加准备工作的3000人员使飞船做好了飞行准备，也做好了发射准备。
同时，宇航员的飞行医生贝利注意观察着阿姆斯特朗、柯林斯、奥尔德林的健康状况。他在最后的两个星期将他们放在半隔离环境。只有他们的训练同事和他们最接近的家属——若是健康的话，才可以和他们接触。在发射的前1天，本来已经安排好尼克松总统和宇航员们一起吃晚餐的，也因贝利医生的建议而取消。
登月飞行前几天，医生对宇航员进行了4小时的彻底检查，确保他们的身体状况极佳，完全适合飞行。
在发射前两晚，阿姆斯特朗、柯林斯和奥尔德林在一个30分钟全国电视广播的访问节目中，作了出发前最后一次公开露面。从3000名记者中选出4位记者向他们提出问题。这次访问是在闭路电视中进行的。穿着短袖衬衫的宇航员们在一座房屋里，记者则在10千米以外的另一座房子里。当记者问他们执行这次任务心里是否害怕时，阿姆斯特朗回答道：“对我们来说，害怕并不是一种陌生的情绪，但是我们对这次探险并不担忧。”阿姆斯特朗宣布：“经过10年的计划和辛勤工作，我们是愿意而且准备好努力完成我们国家的目标的。”
最后1天，3位宇航员休息。晚上，他们与培训员和预备宇航员共进晚餐，这是一次愉快的小宴会。他们上床很早，睡了6～8小时。
1969年7月16日，“阿波罗11号”飞船发射的日子来到了。这一天对于美国佛罗里达半岛中部的卡纳维拉尔角来说，是有史以来最繁忙、最热闹的一天。因为人类登月的始发站——肯尼迪宇航中心位于这里。登月飞船即将在这里腾飞。
为了方便那些成千上万到现场的观众，在靠近海岸的广阔地带设立了预备宿营地。宇航中心还为他们邀请来的1万多名客人（包括美国全部议会成员，近1百名外国大使等）建立了观察台和观察所，为来自世界各国的5000余名记者专门准备了架空观察台。
在发射前两个月，即5月份，在卡纳维拉尔角区已找不到住宿的房间。到了6月初，在距发射场100千米左右的奥尔良、德托纳比奇和韦罗几乎不可能找到旅馆或简易住宿的地方。许多人只好到距卡纳维拉尔角250千米的坦帕城订房间，然后连夜赶往卡纳维拉尔角。
午夜两点，距“阿波罗11号”的发射时间还有7个多小时，卡纳维拉尔角公路上的车辆已络绎不绝，汽车的马达声惊扰了午夜的宁静。
凌晨3点，距发射时间还有6小时，可是设在宇航中心的记者席上已座无虚席，电话声、打字声响成一片。
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