月球沒有大氣層，無(wú)法像地球一樣使用降落傘減速著陸或起飛，因此宇航員從月球返回的第一步必須依靠登月艙上升段的主動(dòng)推力實(shí)現(xiàn) “垂直起飛”。登月艙由下降段和上升段兩部分組成，在登月過(guò)程中，下降段負(fù)責(zé)將宇航員安全送達(dá)月球表面，而上升段則承擔(dān)著從月球返回月球軌道的關(guān)鍵任務(wù)。

上升段的動(dòng)力系統(tǒng)是整個(gè)返回過(guò)程的第一個(gè)核心保障。它配備了一臺(tái)上升發(fā)動(dòng)機(jī)，使用聯(lián)氨和四氧化二氮作為推進(jìn)劑，這種燃料組合具有無(wú)需點(diǎn)火裝置即可自燃的特性，避免了在月球真空環(huán)境下點(diǎn)火失敗的風(fēng)險(xiǎn)。上升發(fā)動(dòng)機(jī)的推力經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)，只需約 15.6 千牛就能克服月球僅為地球 1/6 的重力，將重約 4.5 噸的上升段送入預(yù)定軌道。

上升段進(jìn)入環(huán)月軌道后，必須與等待在同一軌道的指令服務(wù)艙完成對(duì)接，這是返回地球前最具技術(shù)難度的環(huán)節(jié)之一。

指令服務(wù)艙由指令艙和服務(wù)艙組成，其中指令艙是宇航員往返地球的座艙，服務(wù)艙則提供推進(jìn)和能源支持。在登月艙下降段登月期間，指令服務(wù)艙始終保持在環(huán)月軌道運(yùn)行，等待上升段的返回。

完成對(duì)接后，指令服務(wù)艙需要脫離環(huán)月軌道，進(jìn)入返回地球的地月轉(zhuǎn)移軌道。這一過(guò)程被稱為 “月面逃逸機(jī)動(dòng)”，需要服務(wù)艙的主發(fā)動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)大推力，實(shí)現(xiàn)從環(huán)月軌道到地月轉(zhuǎn)移軌道的變軌。

脫離月球軌道后，航天器開始沿著一條拋物線軌跡向地球飛行。在這一階段，服務(wù)艙的太陽(yáng)能電池板始終朝向太陽(yáng)以獲取能源，通信天線則保持指向地球，確保與地面控制中心的實(shí)時(shí)聯(lián)系。宇航員開始為返回地球的最后階段做準(zhǔn)備，包括檢查指令艙的熱防護(hù)系統(tǒng)、著陸系統(tǒng)和生命維持系統(tǒng)。

從月球軌道到地球大氣層邊緣的地月轉(zhuǎn)移過(guò)程約需 3 天時(shí)間，這段長(zhǎng)達(dá) 38 萬(wàn)公里的旅程中，航天器需要在無(wú)動(dòng)力滑行狀態(tài)下保持精確的軌道控制，確保最終以正確的角度和速度進(jìn)入地球大氣層。

地月轉(zhuǎn)移軌道呈弧形，航天器在脫離月球引力后，逐漸被地球引力捕獲，飛行速度從脫離月球時(shí)的約 2.38 公里 / 秒逐漸增加到接近地球時(shí)的約 11 公里 / 秒。在這一過(guò)程中，地面控制中心通過(guò)持續(xù)的軌道測(cè)量，每 6 小時(shí)更新一次軌道參數(shù)，并根據(jù)需要指令航天器進(jìn)行軌道修正。

在漫長(zhǎng)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，宇航員需要維持正常的生活節(jié)奏和設(shè)備檢查。他們按照地面控制中心制定的作息時(shí)間進(jìn)行休息、進(jìn)食和鍛煉，以減輕長(zhǎng)期失重對(duì)身體的影響。同時(shí)，他們需定期檢查服務(wù)艙的推進(jìn)劑余量、指令艙的熱盾完整性和生命維持系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保所有設(shè)備在進(jìn)入地球大氣層前處于最佳狀態(tài)。

地月轉(zhuǎn)移的最后階段，航天器需要調(diào)整姿態(tài)，將服務(wù)艙朝向地球方向，為分離和再入做準(zhǔn)備。此時(shí)，宇航員可以通過(guò)舷窗看到地球從一個(gè)模糊的藍(lán)色斑點(diǎn)逐漸變大，最終占據(jù)整個(gè)視野，這一景象被宇航員稱為 “最令人震撼的歸途風(fēng)景”。隨著距離地球越來(lái)越近，地球的引力逐漸成為主導(dǎo)，航天器的速度不斷增加，開始進(jìn)入返回地球的最后沖刺階段。

當(dāng)航天器距離地球約 120 公里時(shí)，開始進(jìn)入地球大氣層，這是返回過(guò)程中最危險(xiǎn)的階段。航天器以約 11 公里 / 秒的速度沖入大氣層，與大氣分子劇烈摩擦產(chǎn)生的高溫可達(dá) 3000 攝氏度以上，足以熔化鋼鐵，因此必須通過(guò)專門設(shè)計(jì)的熱防護(hù)系統(tǒng)保護(hù)宇航員和設(shè)備安全。

阿波羅指令艙的熱防護(hù)采用 “燒蝕式” 設(shè)計(jì)，熱盾表面覆蓋著一層特殊的酚醛樹脂材料。當(dāng)高溫產(chǎn)生時(shí)，材料表面會(huì)逐漸熔化、蒸發(fā)并剝離，通過(guò)材料的相變吸收大量熱量，同時(shí)形成一層氣體屏障，將大部分熱量與指令艙本體隔離。這種設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多次地面試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠確保指令艙內(nèi)部的溫度保持在 20 攝氏度左右。

在再入過(guò)程中，宇航員會(huì)經(jīng)歷約 3 分鐘的 “黑障” 期。由于高溫使周圍大氣電離形成等離子體鞘層，無(wú)線電波無(wú)法穿透，航天器與地面控制中心的通信暫時(shí)中斷。這段時(shí)間內(nèi)，宇航員需依靠指令艙的自動(dòng)控制系統(tǒng)維持姿態(tài)，承受高達(dá) 8 倍重力的過(guò)載。他們需要采取特殊的仰臥姿勢(shì)，以減輕過(guò)載對(duì)脊椎和內(nèi)臟的壓力。

隨著高度降低，大氣密度逐漸增加，航天器的速度不斷減慢。當(dāng)高度降至約 15 公里時(shí)，指令艙開始釋放小型減速傘，進(jìn)一步降低速度并穩(wěn)定姿態(tài)。減速傘打開后，航天器的速度從約 300 米 / 秒降至約 100 米 / 秒，為后續(xù)主降落傘的打開創(chuàng)造條件。

當(dāng)指令艙下降到約 3 公里高度時(shí)，主降落傘系統(tǒng)啟動(dòng)。3 頂直徑達(dá) 35 米的主降落傘依次打開，將航天器的速度從約 100 米 / 秒降至約 8 米 / 秒，確保最終濺落時(shí)的沖擊力在安全范圍內(nèi)。

濺落過(guò)程需要精確控制指令艙的姿態(tài)。在下降過(guò)程中，指令艙通過(guò)調(diào)節(jié)降落傘的拉力和自身的重心保持直立姿態(tài)，確保濺落時(shí)底部先接觸水面。濺落地點(diǎn)選擇在太平洋中部的預(yù)定回收區(qū)，這里遠(yuǎn)離人口密集區(qū)和惡劣天氣系統(tǒng)，便于回收船隊(duì)的作業(yè)。

回收船隊(duì)在濺落前已部署到位，包括航空母艦、驅(qū)逐艦、打撈船和直升機(jī)等。當(dāng)指令艙濺落后，直升機(jī)立即飛抵現(xiàn)場(chǎng)，放下救援人員和浮標(biāo)，確保指令艙的穩(wěn)定并監(jiān)測(cè)艙內(nèi)宇航員的狀態(tài)。隨后，打撈船將指令艙吊離水面，運(yùn)送到航空母艦上。

宇航員在濺落后需要完成一系列收尾工作，包括關(guān)閉生命維持系統(tǒng)、記錄任務(wù)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備出艙。由于長(zhǎng)時(shí)間處于失重狀態(tài)，宇航員返回地面后需要適應(yīng)地球重力，初期會(huì)出現(xiàn)站立困難、肌肉酸痛等癥狀，因此需要在回收船上進(jìn)行初步的醫(yī)療檢查和康復(fù)訓(xùn)練。

從月球表面起飛到濺落地球，整個(gè)返回過(guò)程歷時(shí)約 4 天，涉及數(shù)千個(gè)部件的協(xié)同工作和數(shù)萬(wàn)名地面人員的支持。阿波羅計(jì)劃的成功返回，不僅驗(yàn)證了人類在極端環(huán)境下的航天技術(shù)能力，更積累了寶貴的深空探測(cè)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)的太空探索奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。半個(gè)世紀(jì)后的今天，這段歷程依然是人類航天史上的偉大壯舉，彰顯了科技探索與人類智慧的無(wú)限可能。