登月舱(Lunar Module)在降落并完成任务之后会分离为两部分,上升器(Ascent Stage)和着陆器(Decent Stage),上升器抛弃着陆器点火起飞(如下图),前往此前与其分离并在月球轨道等待的控制服务舱(Command Service Module)重新对接。
对接完成后,宇航员们进入控制舱(整个任务期间是有一个宇航员在月球轨道上待命的),然后控制舱与上升器再次分离,留下上升器独自在月球轨道上等死,剩下的控制服务舱将在月球背面点火,带着伟大的航海者们回家。
在进入地球轨道准备再入大气之后,控制舱与服务舱分离,整个巨大的土星火箭只有小小的控制舱最后返回安全地球,然后就是载人航天标准套路啦,不过由于轨道超级高的缘故,阿波罗控制舱再入大气时的速度要比一般地球轨道器再入速度要快很多,所以有更多的烧蚀剂来保护飞船不被烧毁,几个月前还有幸能亲眼看到其中一个阿波罗任务的控制舱,烧的和个地瓜一样。
题外话,这些都是当初玩坎巴拉着迷的时候自己为了复制阿波罗任务上网研究的,当然坎巴拉里十分之一的地球引力登月返回要简单多了,而且小绿人还死不完…事实上我觉得整个土星5火箭设计最精妙的地方就是第三级里,控制服务舱在发射时是在登月舱上面的(从下往上分别是第三级火箭→登月舱→控制服务舱),到达月球轨道后,控制服务舱分离然后旋转180度再与登月舱对接,然后把登月舱拔出来,这样就成了之前图里那种登月舱在上面的结构。
登月飞船分为上升级和下降级,下降级负责着陆,上升级负责完成登月返回,上升级升空后进入环绕月球轨道,然后轨道指令舱组合体进行多次变轨机动,之后与在月球轨道上的上升级进行交会对接,成功后两名登月航天员进入指令舱中,随即抛弃掉上升级,由服务舱和指令舱复合体在绕月轨道近月点进行点火加速,飞船进入TLI返回地球轨道。
月球逃逸速度低只有2380米/秒,地球逃逸速度是11,186米/秒,从月球表面去月球轨道需要2200米/秒,从地球表面去近地轨道大约需要7900米/秒,由此可见挣脱月球引力比挣脱地球引力容易多,需要的推进剂自然少得多。阿波罗飞船服务舱上的主引擎能产生大约2800米/秒的速度增量,登月舱起飞级能产生2220米/秒的速度增量。所以登月舱有足够的能量从月面起飞到月球轨道,阿波罗飞船的指令舱-服务舱联合体的机动能力脱离月球引力更不是问题。
至于还要引擎来减速进入地球轨道?这个用不着,指令舱也就是返回舱直接借助冲进地球大气层,用空气阻力减速并且降落。就省了很多推进剂和把那些推进剂送上天的发射费用。当然这需要额外的热防护能力,不过相比用引擎减速还是合算的。
当年的阿波罗登月计划被指造假,原因如下:
1、美国人此后再也没有登月计划。
2、登月火箭返回舱据称找不到了,连图纸都找不到了。
3、登月当事人多年一直被禁口,不接受采访。
4、当年插在月球环形山上的美国国旗随风而飘动,宇宙中没有空气所以不存在国旗会飘动。
5、多年以后美国送给荷兰一块登月岩石,被指造假乃是木头的化石。
以上,而且关于登月问题,当面流言终结者做过调查,有超过百分之20的美国人认为是骗局阴谋论 。但是当时正处于冷战期间,美国和苏联的军备竞赛,在登月领域,由于苏联一心一意制造武器和装甲洪流,导致登月计划无资金故搁浅。如果美国造假,苏联方面那么多的卫星在检测,是不可能为美国保密长达40年之久。
言归正传,至于登月舱如何返回地球,那肯定是要有精确的计算方式,登月舱负责降落和返回地球,所带燃料必不可少。摆脱月球引力,回到地球轨道,进入大气层,当然这一切都是建立在阿波罗登月计划为真的基础上。