土星五号火箭推力3408吨月球没有火箭宇航员怎么返回地球的

月球没有火箭，宇航员怎么返回地球的？

NASA宣布将在月球上建立4G网络，预计在2022年下半年开始部署。在这段时间，我们不断看到美国关于月球方面的进展，除了此前NASA与7国制定的《阿尔忒弥斯协议》以外，在月球建立4G网络也是2024年载人登月计划中的一部分。按照计划，NASA将在2024年将一位男性宇航员和一位女性宇航员送上月球表面，随后在2028年在月球建立可以持续使用的落脚点，并将其作为网络载人登陆火星的“中转站”。不管是即将展开的载人登月项目，还是50年前的阿波罗载人登月计划，月球都没有火箭，登月宇航员是怎么返回地球的？

从地球出发

由于地球引力的原因，我们向天空中抛出一个物体，这个物体最后会在重力的影响下掉回地面。但是如果我们抛射的物体速度足够快，达到地球第一宇宙速度7.9公里每秒，那这个物体就不会再掉到地面了，而是环绕地球做圆周运动。如果我们抛射的物体速度更快，达到地球第二宇宙速度/逃逸速度11.2公里每秒，这个物体就可以离开地球，前往其他的星球。如果我们抛射的物体能够达到地球第三宇宙速度16.7公里每秒，那这个物体就可以飞出太阳系（前提是不撞到其他的星球）。

当然，我们随手抛射的物体显然达不到这样的速度，所以在很久以前，我们人类都被“困”在地面。但是随着航天技术的出现，我们可以借助运载火箭强大的推力来加速获得足够快的速度。所以我们看到发射卫星、飞船时，都需要运载火箭。而发射的航天器质量越大，需要的运载火箭就越强大。

整套阿波罗登月飞船重达45多吨，为了将这个庞然大物送上月球轨道，美国开发了一款土星五号运载火箭，它的起飞重量达到3038吨，总推力达到3408吨，可以将118吨有效载荷送上地球轨道，将45多吨有效载荷送上月球轨道。可以说，如果没有土星五号运载火箭，当年阿波罗载人飞船就不可能实现载人登月。

怎么从月球返回地球？

既然离开地球需要强大推力的运载火箭，在月球上并没有这些运载火箭，也没有发射场，宇航员是怎么返回地球的呢？我们看一下载人登月飞船的结构，登月飞船包括服务舱、指挥舱、着陆舱三个舱段。其中指挥舱重约6吨，服务舱重约25吨，着陆舱包括下降级和上升级，着陆舱的总重量为14.7吨，加起来是45.7吨。

以阿波罗11号飞船为例，飞船从地球升空后先加速到10.5公里每秒，然后进入地月轨道。当飞船到达月球附近后，启动发动机让飞船减速进入月球轨道，被月球引力捕获。飞船先环绕月球飞行，然后释放着陆舱将宇航员送上月球表面，而指令舱、服务舱则在月球轨道飞行。当宇航员完成月球表面的任务以后，就会进入登月舱，开始准备返回地球。为了减轻离开月球的重量，很多不需要的物体都会被抛弃，如背包、照相机等，而这时候留在月球表面的着陆舱大约为14吨，其中就包括下降级和上升级。不过，在返回月球轨道的过程中，下降级也被抛弃了，宇航员仅乘坐上升级进入月球轨道。所以从月球发射升空的质量很小，只有数吨重。

如果在地球表面将数吨重的物体送上地球轨道，仍需运载火箭才行，因为地球的引力比较大，而且地球还有大气层，所以存在空气阻力。但是月球的引力只有地球引力的六分之一，月球的第二宇宙速度也只有2.4公里每秒，而进入月球轨道的第一宇宙速度就更小了。在月球引力较小、没有空气阻力的情况下，上升级的发动机点火获得一个推力，就可以发射升空进入月球轨道，所以不需要土星五号这样的运载火箭。当上升级进入月球轨道以后，就会与轨道上的指令舱进行对接，然后加速返回地球。

未来如何登月

从这些数据中，我们可以看到当年阿波罗载人登月其实也是比较吃力的，土星五号运载火箭虽然强大，但是也只是刚刚好能够满足将阿波罗飞船发射到月球，如果飞船稍微超重，土星五号就会力不从心。不过，随着科技的发展，未来对运载火箭的要求可能会下降。

按照NASA的设想，他们将会在月球轨道建立一个名为“门户”的月球轨道空间站，当来自地球的登月飞船到达月球轨道以后，先与门户空间站进行对接，宇航员乘坐空间站的往返器前往月球表面。当宇航员完成月球表面的工作以后，再乘坐返回器进入太空，返回空间站，最后再乘坐飞船返回地球。在这个过程中，登月飞船不再需要搭载太多物资，因为可以在门户空间站进行补给，所以从地球出发的飞船质量可以有所降低，大大降低了对运载火箭的要求。

而且，未来我们要在月球开发各种资源，包括水资源，我们可以从月球的水资源中获得氧气、氢气，这些物质可以用作飞船的燃料，所以未来在月球发射升空的航天器也将不再受限于燃料，可以从月球表面发射质量更大的飞船。按照设想，日本计划在2035年前后在月球南极建立燃料工厂，利用太阳能将月球的水资源分解成氧气、氢气，作为燃料。这些燃料不仅可以用于飞船返回地球，甚至可以用于未来载人登陆火星。

除美国、日本之外，还有很多航天机构都有建造月球基地、月球科考站的计划，未来开发月球资源可能很快就成为现实。或许在不久的将来，我们可能就会经常看到宇航员往返地球与月球之间。