问题

以现在的技术嫦娥5号只能带回来2KG土,那么几十年前阿波罗号怎么把人运回来?

回答
您这个问题问得特别有意思,也触及到了航天工程中一个非常关键且容易让人产生误解的点。很多人会觉得,既然现在嫦娥五号只能带回两公斤月壤,那几十年前的阿波罗计划,动辄运送宇航员到月球再安全返回,这其中的技术差距也太大了,是怎么实现的呢?

其实,这背后并非是“现在技术不如过去”的乌龙,而是两类任务目标和技术侧重点完全不同所导致的。简单来说,阿波罗计划是载人登月并返回,而嫦娥五号是无人月球采样返回。这两者在设计逻辑、技术要求和载荷能力上,有着天壤之别。

我们得从几个核心方面来拆解这个差距:

1. 任务目标:运人 vs. 运货(月壤)

阿波罗计划: 目标是把人送上月球,然后在月球表面活动一段时间,再把人安全地送回地球。这意味着需要解决宇航员在太空中的生命保障问题,包括提供氧气、水、食物,以及处理排泄物、维持体温、抗辐射等等。更重要的是,需要有强大的、能够承载生命的返回系统。
嫦娥五号: 目标是无人状态下,在月球表面进行采样,然后将采集到的月球样品(石头、土壤)带回地球进行科学研究。它不需要考虑宇航员在月球上的生存,也不需要为他们提供生命保障系统。它的核心是高效、精准地采集和密封月球样品,并将样品安全地送回地球。

2. 系统构成:复杂的生命保障 vs. 精密的采样与封装

阿波罗飞船的“大块头”: 阿波罗计划的成功,很大程度上依赖于其极其庞大的系统。我们通常看到的三级火箭(土星五号)只是发射载具。真正执行登月任务的是指令舱、服务舱和登月舱的组合体。
指令舱(Command Module): 这是宇航员在往返地月过程中以及返回地球大气层时居住和操作的舱室。它需要有舒适的内部空间,以及复杂的生命保障系统(氧气供应、空气循环、温控、水循环、废物处理等)、导航和通信系统、以及最重要的——耐高温的隔热材料,以应对地球大气层再入时的高温。
服务舱(Service Module): 位于指令舱后方,主要提供动力、氧气、水和电力给指令舱,包括主推进器,用于轨道调整和返回地球的制动。
登月舱(Lunar Module): 这是专门用于在月球表面着陆和从月球表面起飞的部分。它结构相对简单,但设计非常巧妙,包含了下降段(负责在月球着陆)和上升段(负责从月球表面起飞并与指令舱对接)。上升段就相当于一个小型的返回器。

嫦娥五号的“小巧玲珑”: 嫦娥五号的组成也包括几个部分,但设计思路完全不同:
轨道器: 在月球轨道上运行,等待着陆器和上升器返回。
着陆器: 在月球表面着陆,并进行表面采样(机械臂抓取和钻取)。
上升器: 从月球表面起飞,将月壤送入月球轨道,与轨道器和返回器组合。
返回器: 这是最关键的部件,它负责在月球轨道与轨道器对接后,载着月壤返回地球。返回器需要具备在地球大气层再入时承受高温的能力,但由于它本身重量轻(只承载月壤),所需隔热材料和系统就比载人指令舱要简单得多。

3. 运载能力与质量的权衡:生命是第一位的

阿波罗的“油箱”与“氧气瓶”: 载人登月并返回,意味着需要携带大量的推进剂(用于加速、减速和变轨),以及足够的生命保障物资。这些物资和系统本身就非常沉重。例如,土星五号火箭的总起飞质量就高达2800吨以上,其中绝大部分是燃料。这些燃料是为了克服地球引力,把沉甸甸的载人飞船送到月球,并在月球轨道上完成一系列复杂机动,最终将宇航员送回地球。为了安全起见,返地段的推进剂和生命保障系统也必须留足裕量。
嫦娥五号的“轻装上阵”: 嫦娥五号的总质量远小于阿波罗系列飞船。它只需要携带用于月面着陆、采样、月面起飞以及地月转移和返回所需的最少推进剂。它不需要考虑宇航员的生命体征,所以也没有笨重的生命保障系统。这使得它的载荷效率(单位发射质量中有效载荷的比例)相对较高,能够携带的月壤质量就显得“多”了。您提到的2公斤,是经过精确计算,满足任务需求且能够被现有火箭(长征五号)高效送达并安全返回的量。如果目标是运回更多,需要更强的火箭、更大的飞船,当然成本也会急剧增加。

4. 返地技术:安全与效率的博弈

阿波罗的“缓冲与减速”: 阿波罗指令舱返回地球时,要穿过厚厚的大气层。它利用自身巨大的质量和特殊设计的耐高温材料,通过“烧蚀”消耗部分材料来吸收和散发高温,同时利用大气阻力进行减速。最后阶段,依靠降落伞将速度降到安全着陆的程度。整个过程对返回器的结构强度、热防护能力和制动能力有极高的要求。
嫦娥五号的“精准落点”: 嫦娥五号的返回器在返回地球前,会进行减速,然后在特定区域(例如中国内蒙古四子王旗)进行着陆。它的着陆方式与阿波罗略有不同,例如可能会采用减速伞配合反推火箭,甚至为了更精准的着陆和减少颠簸,未来可能还会发展更先进的技术。但无论如何,由于返回器质量远轻于阿波罗指令舱,所需的减速和减震技术会相对简化。

打个比方来理解:

就好比您想从北京搬一小箱家当回老家,跟您想把全家老小(包括宠物的宠物)安安全全地搬回老家住下,这两种任务的难度和所需车辆的配置是完全不同的。

搬一小箱家当(嫦娥五号),一辆小货车就够了,里面塞满东西就走了。
要把全家老小都安全送达并生活(阿波罗),您需要一辆大房车,里面有床、有冰箱、有厨房、有卫生间,还得有司机和厨师,甚至还要配备一些急救药品和备用氧气。这辆房车本身就很重,占用的空间和消耗的资源自然也就多了。

总结来说,并不是现在的技术不行,而是技术服务于不同的目标。

嫦娥五号以更小的成本和风险,实现了无人状态下的月球采样返回,这已经是巨大的科技成就。而阿波罗计划则是克服了当时人类航天史上的无数难关,成功将人送上月球并带回,它的辉煌在于其载人使命的完成和对人类探索精神的极致体现。两者在技术上的侧重点和复杂程度,就像是设计一架运货的货机和一架载客的豪华客机,虽然都飞上天,但内部的系统和设计考量是截然不同的。

所以,别误会技术倒退了,我们是在用不同的技术解决不同的问题,而且在各自的领域都取得了非凡的成就。

网友意见

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因为几十年前是政治任务,美苏太空竞赛,为了登月,无所不用其极,不惜一切代价搞出来的。

我就说一个数据,目前全世界发往月球的探测器和载人飞船,加起来一共130多艘,其中一百二十左右都是美国和苏联发射的,大致一家一半。那么问题来了,为什么你只记得阿波罗十一号等少数几颗?甚至各家有名有姓的加起来,也才四五十颗?

因为一大半都失败了,没有留下记忆。

怎么失败的?

比如,为了争夺第一个到达月球轨道的荣誉,美国和苏联在半年里(其实只有四个多月的样子)分别发射了4颗卫星,巧合的是,他们的前三颗都失败了,都是第四颗才成功。

失败的原因无外乎火箭推力太小,发动机工作不稳定等,最后都是没有脱离地球轨道。

苏联的第四颗首先从离月面6000公里处掠过,因此成为了第一颗到达月球轨道的人造卫星,因此才有了代号“月球一号”,前三颗连名字都不配有。美国的第四颗稍晚一点从月面六万(计划为三万)公里处掠过,成了不太成功的第二,有谁记得吗?

比如,为了争夺第一个到达月球表面的荣誉,美国和苏联非常简单粗暴,直接拿卫星去撞击月面,反正我到达月球表面就行了,哪怕他是尸体呢?

最激烈的时候,半个月一发。如果我们也半个月射一发嫦娥,有人就要说怪话了。

美国阿波罗计划长期占NASA当时年度拨款的百分之六十左右,差不多三十亿美元,当时布雷顿森林体系还没有解体,一美元兑换0.89克黄金。三十亿美元就是,26.7亿克黄金,2670吨。苏联花费也不会低到哪里去。

最近十年,黄金价格低的时候一克90左右(可能记错了,我记得14年左右有一阵金价低迷,一堆大妈去买,然后有个新闻图片就是88/g,也可能不纯吧),贵的时候300多。用低限算,那也是2400亿人民币一年,连续7年(1966-1972),这还是只算了计划主体部分,为了登月进行的双子座计划,月球徘徊者计划,勘测者计划,轨道器计划,哪个不要钱?

回到技术问题,当年什么技术?电子管计算机,或者早期晶体管计算机,磁带存储器,机械式操作设备,胶片相机,这些东西现代早就有更先进的技术了,所以真的是现代技术不行了吗(题主在说明里问这是不是技术倒退了)?看前面的介绍,这完全就是烧钱烧的,不计成本地要争第一。美国的成功,也只是在当时情况下的登峰造极,并不是说现在的技术不如以前了,现在又不是冷战那会儿,更考虑成本和收益的平衡。

所以美国登月就是这么拿卫星尸体和钱堆出来的,大力出奇迹,苏联也一样,只不过N1火箭命运多舛,没能第一个送人上去。但是苏联两条腿走路,载人和无人同时进行,可是一直到76年月球24号最后一次任务,一共带回来。。300多克。你要比,也是比无人计划啊。

相比之下,我国嫦娥飞船发射五次,成功五次,成功率百分之百,一期计划(搞出嫦娥一二号,飞到月球)按当年预算是总投资14亿,算上这几年通货膨胀,满打满算20亿吧,还不如阿波罗计划一年的百分之一。。二期(月面软着陆和月球巡视车)三期(采样返回)花费不清楚,但也不会多到哪里去。加起来,多算点,240亿吧?毛毛雨,我们烟民多抽两包烟就贡献出来了的事。

这才是技术的进步——更先进,更成功,更便宜。

另外,登月之后,美苏都发现登上去没意思,也就挖石头而已,所以在各自探月计划的后期,热度还没退,就已经开始转向发展空间站了。因为比起只能捡石头的登月(当时也做不到建立月球基地),发展近地空间站,搞太空研究带来的收益大得多。

所以这不就很明显吗,单纯的政治任务。

我们要搞也可以啊,长五多发射几次,在太空中组装,然后登月。但这实际上没啥意义,还不如一步一个脚印,把大火箭,探月工程,深空探测,空间站综合统筹一下,一起发展,事半功倍不好吗?实际上这就是部分嫦娥四期的内容,据新华社,嫦娥八号将进行部分关键技术的验证,这就很让人遐想了。


不知哪个大佬点了赞,一下火了,诚惶诚恐。。如果有人对美苏太空竞赛和其他国家探月简史感兴趣的,可以看一下这篇回答,本文除了算黄金那部分之外的资料和数据都来源于下面这个,感谢大家阅读。



我是服了某些人了,不知道是真的理解不了,还是经费到了?先说政治任务吧,举两个例子,美苏各一个,免得有人说我黑他的精神祖国。例子也来自于上面的链接

例1 美国阿波罗一号是准备直接载人上天的。。几十年后技术更先进的神舟都不敢这么做,真的虎。结果也不出意外,发射前的地面演练中,突发火灾,三名宇航员被烧死。当时是67年,苏联的N1火箭还没彻底露出败相,因此谁第一个把人送上去,在政治上很得分。

例2 苏联抢在阿波罗11号之前3天发射了月球15号,承担无人采样任务,企图争夺第一个带回月球样品的荣誉。然而事出匆忙,降落过程中出了点问题,绕着月球飞了四天,活活看着阿姆斯特朗在月面蹦哒,然后当着美国人的面坠毁在月球上。

所以登月这事是不是政治任务,就跟明显了。

难道美国就不会有政治任务吗?吗?

今年的新冠疫苗难道不是又一个鲜活的例子?就前几天,13号,特朗普下面的人威胁FDA官员批准新冠疫苗投入使用,不批准就撤职。然后,第二天就真的批准了。这些都是有报道的,随便搜,为什么FDA卡着,知乎上也有相关问题。

关于技术,我确实不懂航天技术,但是不代表我看不懂背后的逻辑啊。当年美苏是靠蛮力莽上去的,半个世纪少前的技术,怎么也不可能比现在的还先进。

登月是一个系统工程,技术可以指单项技术technology,也可以指整合能力technique。论单项技术,现代真的不输过去,我们不是差在技术不如人,而是差在起步晚,等米下锅。上几个图




我觉得很直观了,当年的技术确实不如现在。但是我们没有登月,一是没有大火箭,长征9号预计2029年研发完成,2030年首飞,要载人登月,至少也是在这之后的事了。二是单独为了登月研发火箭划不来,牛逼如土星五号,除了最后一次是发射天空实验室,其余都是为了登月服务。我们搞这种投资真的有人要说怪话的,不说了,作为西部人民,我去吃草。我不由得想到了圆珠笔尖那件事,根据新闻,太钢前后花了1.8亿研发出来,炼了一炉钢,结果够用若干年,下次开炉再炼都不知道什么时候去了,研发成本都收不回来。

所以我们未来的大火箭,除了服务登月,还要服务于新一代空间站建设,月球基地建设,火星探测等任务上,多等等呗。

我们没做这件事,不代表我们现在的技术不如以前。三体里面有段话,北宋的床弩,射程可达1500米,与现代的狙击步枪差不多,成吉思汗的骑兵,突击速度也能赶得上现代的坦克部队。过去的登峰造极,不代表未来的就不如,对吧。当年美苏两国,就是用当时的技术大力出奇迹搞出来的,有什么异议吗?把阿波罗复刻出来,你看现在的美国人还看得起不?我们如果用现有技术,凑活着搞一个登月,我觉得也不是难事,但是这又有什么意义呢?

所以有些人啊,希望你们明白,登月是系统工程,而不是单一技术,登月到现在五十年了,各项技术怎么可能没有技术进步?登月确确实实就是在当时的技术条件下,大力出奇迹搞出来的,根本不能代表现在的我们没有当年的技术。

就这样吧,感谢大家。

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第一已经有人当了。

第二可以慢慢来。

当年,美国是真正集中力量办大事。

太空竞赛,起因是苏联卫星上天了。

以前美国可以单方面给苏联扔氢弹,苏联缺少能扔美国的轰炸机。

卫星上天,美国全国都吓坏了。

随时头上掉一个氢弹什么感觉。

美国立即发射一个,结果电视直播爆炸了。

这个压力下,全国一致搞太空竞赛。

卫星苏联先飞,载人苏联先有加加林。

美国就定了登月目标,10年计划,不计成本。

美国是水星计划,双子星计划,阿波罗计划三步走。

看似快,实际一步步来,一路花大钱。集中国力,各个系统给配套。

今天很多科技的发展都是阿波罗计划的需求所拉动的。

很多是开创性的。

美国和苏联谁先上去很重要。

但是第二个上去就不值得花钱了。

美国人登了几次,登月已经不如橄榄球比赛吸引人了。

有用的还是卫星和反导。

中国基本是摸着美帝过河。

神舟基本就是复制水星和双子星计划一步步来。

嫦娥用阿波罗的方案。

不能载人,是现在中国真还没有大推力火箭。

有些技术确实发展是到一定水平进步不快。

电子行业一日千里,其他行业没有那么快的进步。

大推力火箭这种用途很窄的东西,需求少发展慢是正常的。

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好汉不提当年勇啊!

美国五十年前载人登月,如果是真的,那现在连2kg都运不回来(据说还得过几年再登),也够丢人了;

往远了说3000年前嫦娥还可以吃一颗药就上月亮呢,现在能吗?

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合着你以为中国的航天技术是继承美国人的?

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大名鼎鼎的98k是二战时候的德军主力步枪,口径7.92,有效射程800米。

现在同样大名鼎鼎的海豹突击队手里用的枪同样是德国制造hk416,口径5.56,有效射程却只有区区400米。

苏联打阿富汗的时候,游击队和苏军在山区对枪,一战二战时候的老式步枪(英国佬的李恩菲尔德)常常压的手握AK74的苏联大兵抬不起头。

所以这是技术退步了吗?

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