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搭载2名宇航员的阿波罗登月舱如何脱离月球？是否需要借助火箭之力？
阿波罗登月舱的升空发动机可以说是整个阿波罗登月舱/土星5号运载火箭的硬件中最弱的发动机（如果不算上推进器和气隙电机） 。 下列是阿波罗登月舱/土星5号运载火箭的发动机数据：
F-1：土星5号第一飞行阶段的5个发动机可产生150万磅推力；
J-2：土星5号第二飞行阶段的5个发动机和第三阶段的1个发动机可产生2322500磅推力（真空状态下）；
登月舱升空发动机可产生3500磅推力 。
所以尽管升空发动机很小 ， 但它足够支撑登月舱运行 。 当火箭从地球起飞时 ， 其上升段重力可达10000磅 ， 但月球上物体重力仅为地球上的1/6 ， 火箭重力在月球上甚至不到1.700磅 。 所以它离开月球表面时速度很快 ， 你可以在其他人发布的视频中证实这一点 。
升空发动机不是很大 。 我想要找一张站立着的成人与升空发动机的对比图 ， 但没有找到 。 不过这个上升段的图表通过对比宇航员与升空发动机的大小 ， 可以让你有一些概念 。升空发动机就是中间的白色物体 。
我认为升空发动机最吸引人——也是最令人恐惧——的一点就是它必须要投入运作 。 如果引擎没法点燃 ， 宇航员就死定了 。 没有其他方法可以离开地球 ， 没有备用发动机 ， 也没有其他获得救援的方式 。 因此升空发动机必须设计得简单、可靠 。 它的原料使用了高气压推进剂（一种燃料和氧化剂 ， 一经接触即可点燃） ， 因此不需要配备点火系统 。 甚至不需要泵——他们通过加压气体将推进剂推入发动机 。值得庆幸的是 ， 每次发动机都能完美运行 。
如果你好奇：“搭载2名宇航员的阿波罗登月舱如何脱离月球？是否需要借助火箭之力？”
那么请你思考一下：其他火箭是如何起飞的？ 直升机是怎么起飞的？你是如何从椅子上站起来的？
从物理学的角度说 ， “提升物体”所需要的就是施加一个与重力方向相反且数值大于重力的力 。
所以 ， 我们以780万磅的推力来发射一枚650万磅重的土星5号运载火箭 。一个200磅重的作家在早上起床时需要的能量比这要小得多（别问这是什么感觉） 。
【天文|阿波罗登月舱如何重返地球？揭秘阿波罗登月舱发动机的奥秘】（图解：图为阿波罗登月舱 。 图源：Tesla News）
一个燃料充足、供应充足、搭载宇航员和月球取样的阿波罗登月舱质量大约不到12 ， 000磅 ， 所以它不需要另外在阿波罗/土星5号上配备火箭 ， 土星5号需要那么大的推力是因为土星5号不仅要运送登月舱 ， 还要搭载着陆舱、指挥舱、服务舱、6500磅的发射台系统塔 ， 还有从起飞、飞行第一阶段、飞行第二阶段等各阶段保护登月舱的8000磅的锥形光固化整流罩以及将所有阶段连接在一起的所有级间和仪器环 。 每过一个阶段 ， 所需要的引擎堆就更庞大 ， 因为它不仅要运送包括自己在内的所有舱 ， 还要对抗升空中的地球重力和大气 。
但在月球上 ， 情况有所不同 。在月球上 ， 登月舱只需要对抗其在地球上重力的1/6——所以它不需要12000磅的推力来平衡12000磅的自重 ， 只需要2000磅即可 。由于月球没有大气层 ， 它也不需要任何额外的推力来对抗空气阻力 。
（图解：图为NASA月球取样 。 图源：Wikimedia 。 ）
实际上 ， 阿波罗登月舱在3800磅的推力发动机下便足以轻松地脱离月球 ， 加速进入轨道 。
阿波罗11号登月舱只搭载了奥尔德林和阿姆斯特朗2名宇航员 。 他们先前从指挥舱离开 ， 留下另一名宇航员柯林斯 。 发动机和燃料使他们能够体面地回程 ， 并在完成任务后被卸下登月舱 。 由于选择合适的着陆地点花了一些时间 ， 着陆差点就被取消了 ， 其时 ， 底部的着陆舱只剩下大约10秒的燃料可消耗 。 剩余的舱室中有一个小型发动机和燃料 ， 供其升空并与指挥舱对接 ， 2名宇航员与柯林斯会合后 ， 后再从月球轨道返回飞行 。
（图解：图为阿波罗11号的三位宇航员 ， 左起分别为阿姆斯特朗、科林斯、奥尔德林 。 图源：KVAL News 。 ）
由于月球的重力不强 ， 指挥舱很轻松地脱离了月球轨道 ， 摆脱月球引力 ， 飞回地球 。 指挥舱临近地球时 ， 只需稍稍减速就可以进入绕地轨道 。 在时机成熟时 ， 指挥舱会产生短暂的推力 ， 令其减速 ， 并在大气层逐渐下降 ， 在到达低层大气后打开降落伞 ， 让它溅落在回收船附近的海域 。 潜水员会从直升机上跳下 ， 打开舱门 ， 把船员抬进直升机 ， 接着通过连接电缆回收舱室 ， 同时回收采集到的样本 。 我希望这篇文章能解决你的疑惑 。
作者:Mark Shulmann
FY:月见里
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