1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林成为了首个进入太空的人类，标志着人类星际远征迈出的第一步。然而，在冷战时期，苏联的这项成就无疑加深了美国对于自己在太空竞赛中落后的恐惧。于是，大名鼎鼎的阿波罗计划诞生了。

阿波罗计划概述

简介

阿波罗计划是美国宇航局（NASA）进行的第三个载人航天计划，在1969年至1972年完成了第一批人类登月的壮举。最初，艾森豪威尔政府继把单个人送入太空的水星计划后提出了进行三人太空旅行的阿波罗计划。后来，肯尼迪总统把阿波罗计划的目标改为“在60年代结束前，载人着陆在月球并安全返回地球”。这是美国的第三个载人航天飞行计划，在此之前，1961年提出了载两个人的双子座计划，来提高航天技术，支持阿波罗计划。

肯尼迪的目标在阿波罗11号任务中完成了。1969年7月20日，宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林驾驶他们的登月舱(LM)落在月球表面，然后在月球表面行走。同时，迈克尔·柯林斯留在绕月轨道上继续驾驶指令舱/服务舱(CSM)。7月24日，他们三个人一起在地球上安全降落。随后的五次阿波罗任务也成功让宇航员登上了月球，最后一次任务在1972年12月。在这六次太空飞行中，共有十二个人在月球上行走。

阿波罗计划的进行时间是1961年到1972年，其中1968年进行了第一次成功的载人飞行（未登月）。1967年的阿波罗1号任务，在一次发射前的测试中由于飞船起火，参与此项任务的三名宇航员全部遇难。尽管在开始遇到了如此大的挫折，阿波罗计划最终实现了载人登月的目标。在第一次月球载人着陆成功后，原本有足够的硬件材料进行9次后续任务，并计划进行月球地质和天体物理研究。由于国家预算的削减，其中三个任务不得不取消了。剩下的6个任务中有5个成功着陆月球，但是阿波罗13号任务由于在地月转移时氧气罐爆炸而被迫中止。这次爆炸破坏了服务舱的供电系统，以及CSM的推进和生命支持系统。宇航员们使用登月舱作为“救生船”，最终安全返回地球。阿波罗计划使用土星系列火箭作为运载火箭，这些火箭也被用于其他项目，包括阿波罗-联盟测试项目，即美国和苏联在1975年的联合地球轨道任务。

阿波罗计划立下了几个载人航天事业的里程碑。它最早在近地轨道之外进行载人航天任务。阿波罗8号是第一个绕着除地球外的另一个天体运行的载人飞船，而阿波罗17号（最后一次阿波罗任务）实现了第六次登月，以及第9次非近地轨道的载人航天任务。阿波罗计划向地球带回了842磅（382千克）的月球岩石和土壤样本，极大地促进了人类对月球成分和地质历史的了解。该项目为美国宇航局随后的载人航天飞行能力奠定了基础，并完成了约翰逊航天中心和肯尼迪航天中心的建设。阿波罗计划还推动了运载火箭和载人航天等许多领域的技术进步，例如电子设备、通信设备和计算机。

在人类登月的辉煌背后，历史上运量最大的火箭——土星五号，其本身也是一项非凡的创举。

1967年某日黄昏，等待发射的土星五号

上图中的土星五号（Saturn V），是美国国家航空航天局NASA专为把宇航员送到月球而制造的巨型火箭。用于阿波罗计划的土星5号火箭全高111米，比自由女神像和基座合在一起还高出18米；它装满燃料的发射质量为3039吨，相当于一艘主流导弹护卫舰的排水量。

上世纪60年代的海报

如此巨大的火箭，当然需要巨大的发动机。F-1火箭发动机是美国洛克达因公司设计制造的一款液氧煤油发动机，专为土星五号运载火箭的第一级打造。F-1火箭发动机是人类有史以来制造的推力最大的单燃烧室液体火箭发动机，也是推力仅次于俄罗斯RD-170的世界第二大推力的液体火箭发动机（后者有4个燃烧室，1台涡轮泵和2个预燃室）。见下图~

冯·布劳恩与他设计的土星五号火箭的合影。

（每台F-1火箭发动机喷口直径3.76米）

当土星五号火箭升空时，第一级的五台F-1火箭共同产生34.5兆牛顿（约3520吨）的推力，而每台F-1火箭发动机的净重仅有8.353吨！事实上，直至2018年，土星五号仍然保持着世界上发射过的最高，最重，推力最大火箭的记录，和最大140吨近地轨道LEO载荷的惊人成就。与之相对，我国最新型运载火箭之一的长征七号（2016年6月首次发射），其LEO运载能力仅有14吨，刚好为土星五号的十分之一。

土星五号与前苏联N-1火箭想象对比图

（图片底部中间的小黑点是一个人）

受技术条件限制，F-1火箭发动机的海平面比冲仅有263秒。这意味着土星五号火箭在起飞时，其燃料消耗达到了极其惊人的13.4吨每秒（思考题：如何用上文出现过的数据算得该结果？），相当于五头成年亚洲象的质量。而根据NASA官方的数据，土星五号火箭执行一次登月任务所需的燃料，足以供一辆百公里油耗9.5升的轿车环绕世界800圈。

土星五号火箭起飞时所产生的威尔逊云（音爆云）

土星五号第一级分离时速度为2756m/s

想象3000吨的庞然大物

以数倍音速冲向宇宙的巨大动能

如此巨型的火箭，其资金消耗也是极为昂贵的。以1960-1970年代的美元计，土星五号的研发费用是64亿美元，每次发射的价格是1.8亿美元。而那个年代的1.8亿美元大致等同于今天的12亿美元。历史上土星五号总共发射了13次，仅仅发射费用就相当于一艘半美国最新一代福特级核动力航母的造价。如果再考虑研发费用的话，土星五号上消耗的资金甚至超过了今天的1000亿美元！

吞金巨兽土星五号

根据中国载人航天工程发言人武平在2012年的一段介绍，中国第一大航天工程——载人航天，从1992年开始实施到2013年完成神舟十号，二十年间总的花费也仅有390亿人民币。嫦娥工程第一阶段（把探月车送上月球）的预算更是只有20亿人民币。这既说明了中国航天“很会花钱”，一直在花小钱，办大事；但是更说明了目前航天方面投入的紧缺。

反观大洋彼岸，美国国会最终决定在2018财年给NASA高达207亿美元的预算，这还不包括美国军方的天量资金和各大航天公司自身的投入。今天，中国的GDP已经达到美国的70%，但航天方面的投入依然差距甚远。根据美国在线招聘网站glassdoor.com的信息，NASA雇佣的Aerospace Engineer平均基础年薪是93000美元。中国航天事业，还有很长很长的路要走。

最后，送上土星五号火箭所有的（13次）发射瞬间的照片：

土星五号火箭所有的（13次）发射瞬间