阿波羅五號

阿波羅五號（英語：Apollo 5）又稱AS-204，是日後用於將宇航員帶到月表的阿波羅登月艙首飛。1968年1月22日，土星1B號運載火箭搭載登月艙從肯尼迪角起飛。任務圓滿成功，第二次登月艙無人飛行測試取消。

阿波羅五號

一號登月艙放入阿波羅太空船連接登月艙適配器
任務類型	登月艙地球軌道無人飛行（B任務）
運營方	美國國家航空航天局
國際衛星標識符	上升段：1968-007A 下降段：1968-007B S-IVB：1968-007C
衛星目錄序號	3106
任務時長	11時10分
圈數	7
航天器屬性
航天器	阿波羅登月艙-1
製造方	格魯門公司
發射質量	14360公斤[1]
任務開始
發射日期	協調世界時1968年1月22日22:48:09
運載火箭	土星1BSA-204
發射場	肯尼迪角37號航天發射台
任務結束
丟棄形式	非受控再入
停用日期	UTC1968年1月23日9:58
離軌日期	上升段：1968年1月24日 下降段：1968年2月12日
軌道參數
參照系	地心軌道
軌域	近地軌道
近地點	167公里[1]
遠地點	222公里[1]
傾角	31.63度[1]
週期	88.4分鐘[1]
曆元	1968年1月22日[2]
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本次任務像阿波羅四號一樣長時間延誤，格魯門公司在登月艙研發上遇到許多問題。原計劃用來把第一個登月艙帶上天的土星1B號火箭換下，改用阿波羅一號失事導致三名航天員遇難時所在的土星1B號火箭。一號登月艙1967年6月運抵肯尼迪航天中心，花費數月測試並將登月艙放到火箭頂部。經過設備故障導致的最後幾次延遲，倒計時在1968年1月21日開始，火箭次日發射。

飛到目標軌道後登月艙與S-IVB推進器分離，軌道測試程序開始，但阿波羅制導計算機發現航天器速度太慢時自動中止計劃持續數十秒的點火。飛行主管吉恩·克蘭茲在休斯敦任務控制中心帶隊控制阿波羅五號任務，他們很快決定執行其他任務，圓滿完成一號登月艙測試目標。航空航天局對任務成果非常滿意，取消第二次登月艙無人任務，朝約翰·肯尼迪總統期望美國在20世紀60年代結束前把航天員送上月球並安全返航的目標邁出堅實步伐。

背景

1961年，約翰·肯尼迪總統宣布美國要在60年代結束前將航天員送上月球並安全返回^[3]。美國國家航空航天局（以下簡稱航空航天局）經過大量探討於1962年末決定登月任務採用「月球軌道交會」模式，用第三級火箭S-IVB把完整的阿波羅太空船推向月球軌道。到達軌道後負責登月的航天員進入登月艙，與太空船分離後登月，登月艙從月表起飛把航天員送回太空船後拋棄處理，太空船帶宇航員返回地球。^[4]:25–26航空航天局同年邀請11家公司競標登月艙建造合同，11月7日紐約州牡蠣灣格魯門公司中標^[4]:26。

延誤

阿波羅五號像阿波羅四號一樣長時間延誤，主要原因是登月艙無法按時交貨。阿波羅計劃主任塞繆爾·菲利普斯少將期望一號登月艙無人試飛在1967年4月發射，航空航天局計劃用六個月檢查和測試，要求承包商1966年9月把一號艙送到佛羅里達州肯尼迪航天中心，但生產過程困難重重，交貨期一推再推。用於把登月艙帶到軌道的土星1B號運載火箭（編號AS-206）1967年1月在37號發射台豎立，但格魯門公司仍然無法就交期給予確定答覆。同月阿波羅一號發生重大事故，三名航天員死於火災，原計劃用於發射的火箭（編號AS-204）從34號發射台移至37號代替AS-206。^[5]此舉主要是因為AS-204是最後一枚配有完整研發儀器的土星1B火箭，航空航天局打算把載人飛行擱置剩下的火箭用在首次登月艙飛行任務^{[6][注 1]}。

遲遲無法交貨的格魯門公司在37號發射台建造登月艙膠合板模型，方便工作人員驗證其他部件^[4]:139。阿波羅計劃航天器主任喬治·洛1967年5月12日通知航空航天局總部，格魯門公司承諾6月28日交付登月艙，但他覺得應該不大可能^[8]:132。6月23日，美國航空航天超級彩虹魚把一號登月艙（編號LM-1）運到肯尼迪角，四天後完成拼裝^[4]:139[9]。水星計劃與雙子座計劃資深發射專家約翰·威廉姆斯帶領四百人核查登月艙規格，隨後監督格魯門公司技術人員測試和改裝^[9]。登月艙上升段出現泄露，八月與下降段分離後修復，但又因新出現的泄露在九月拆開。格魯門公司這段時間還拆下許多部件修整，上升段和下降段在十月再度拼裝。^[4]:139

根據1967年7月18日制定的計劃，9月6日阿波羅五號已延遲39天，絕大多數已知問題都在處理，僅推進系統部分泄露例外^{[8]:153–154}。任務文件大多在1967年結束前準備就緒，任務總監威廉·施耐德11月18日發布任務規則。次日登月艙裝入運載火箭，航天器就緒測試12月完成。1968年初，航空航天局長詹姆斯·韋伯宣布阿波羅五號發射時間不會早於1968年1月18日。此後過濾器堵塞等小故障還導致少許延遲，倒計時演示測試1月19日結束，縮短至22小時的倒計時1月21日開始。^[9][4]:140

目標

1967年6月23日超級彩虹魚把一號登月艙送到肯尼迪角

阿波羅五號旨在驗證登月艙各項功能運作，飛行期間上升段和下降段發動機都會點火。密閉點火測試用於檢驗上升段尚未斷開下降段時能否點火，動力下降期間中止登月需要此項功能，月表起飛也可能用到。測試過程先關閉下降段發動機，切換控制上升段並打開電源，啟動上升段發動機，此時上升段與下降段仍然相連。^{[9][10]:2–4[11]:215}測試項目還包括登月艙發動機使用後能否重啟^[10]:2。除登月艙外，阿波羅五號還用土星五號配置測試儀器艙^[4]:139。

航空航天局預計一號登月艙上升段會在軌道飛行約兩年後再入大氣層並解體，下降段約堅持三周^[10]:5。

設施

用於發射阿波羅五號的土星1B號運載火箭

用於把阿波羅五號送入軌道的土星1B號運載火箭代號「SA-204R」，原計劃用於阿波羅一號。火箭早在1966年8月就運到肯尼迪角，火災後經檢查確認沒有受損^{[4]:139[9][10]:20}。點火前包括航天器、推進劑在內的火箭總重58萬9413公斤^[10]:19。

任務航天器高55米，沒有發射逃逸系統和服務與指令艙所以顯得比較短，登月艙裝在火箭頂端的航天器－登月艙適配器內^[9]。航天器－登月艙適配器編號SLA-7^[12]，就在火箭頂蓋下方，一旦頂蓋在軌道拋棄就會自動打開四塊面板，以便登月艙脫離火箭並拉開距離^[10]:9–10。

LM-1是第一個做好飛行準備的阿波羅登月艙。阿波羅五號是測試任務，不需要月面起降的支架，去除還能減輕重量。^[13]

1967年12月，五號登月艙（編號「LM-5」，隨阿波羅十一號上天）的窗戶在測試時破損，航空航天局擔心玻璃在飛行時掉落，把一號登月艙窗戶換成鋁板^{[8]:185, 190}。阿波羅五號沒有航天員隨行，登月艙安裝用於遙控的任務編程器^[10]:6。一號登月艙部分功能沒有激活，有些耗材沒有裝滿。如主電池有意放掉部分電力，以免電壓過高導致問題；環境控制系統的氧氣罐沒有充滿。^[10]:10–11

飛行

協調世界時1968年1月22日22:48:08^[4]:139，阿波羅五號從肯尼迪角空軍基地37號發射台升空^[13]。土星1B號火箭完美運作，二級火箭與登月艙飛到近地點163公里、遠地點222公里地球軌道^[1]。機頭錐體拋棄後火箭繼續滑行，43分52秒後登月艙脫離適配器到達近地點167公里、遠地點222公里軌道^[1]。

繞軌道飛行兩圈後下降段開始首次點火，計劃持續39秒，但四秒後就因阿波羅制導計算機發現航天器速度太慢中斷。估計發動機閥門泄露，導致推進劑沒有按時輸送到發動機，實際啟動時間滯後。程序員對此毫不知情，否則可以調整軟件解決問題；此外罐內裝的推進劑只有一半也影響實際速度。如果載人任務遇到同類情況，航天員可以分析局勢決定是否重啟發動機。^[9][14]

阿波羅五號任務期間，飛行主管克里斯托弗·卡夫特（左）與載人航天中心總監羅伯特·吉爾魯斯在地面任務控制中心

阿波羅五號飛行主管吉恩·克蘭茲為首的任務控制中心決定以手控模式開展發動機和密閉點火測試^[11]:215。地面與航天器的通訊遇到問題，取消上述測試等於任務失敗，克蘭茲最後帶隊完成所有點火測試。^{[11]:218–220}任務開始八小時後，登月艙上升段在完成發動機測試後因制導問題失控^{[4]:142–143, 150}。

登月艙上升段和下降段的軌道位置距地球都比較近，大氣阻力足以令軌道繼續縮小，航天器再入大氣層。上升段1月24日再入後焚毀，下降段2月12日再入，掉進關島西南數百英里外的太平洋。^{[4]:142–144[15]}模擬結果表明S-IVB二級火箭在起飛約15個半小時後再入^[4]:143。

喬治·洛表示，阿波羅五號的成績建立在良好設備基礎上，吉恩·克蘭茲出眾領導的優秀飛行控制團體同樣功不可沒^[13]。下降段發動機點火碰到問題，但航空航天局認為任務圓滿成功，使用二號登月艙（編號LM-2）的第二次無人飛行測試取消^[4]:143。1969年3月發射的阿波羅九號是首次載人登月艙飛行任務^[4]:223。