美国早在半个多世纪前就实现了载人登月，很多人都有这样的疑问：月球上没有像地球那样强大的火箭发射系统，宇航员究竟是如何跨越三十八万公里的距离，安全返回地球的呢？
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要揭开宇航员从月球返回地球的奥秘，首先得了解关键的交通工具 —— 登月舱。
登月舱堪称人类航天智慧的结晶，是专门为载送宇航员在月球轨道上的飞船和月球表面之间往返而设计的特殊航天器 。
由于月球上近乎真空的环境，没有空气提供升力或阻力，登月舱只能依靠火箭引擎的推力实现移动，并且具备像直升机一样垂直升降的独特能力。
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从结构上看，登月舱分为上升段和下降段。
下降段装有向月面降落减速使用的逆喷射火箭，储备着火箭燃料、氧化剂槽、水和氧气槽，以及用于探测月面的科学仪器，主要承担着将宇航员安全送达月球表面的重任。
而上升段则设有乘员室，内部气温保持在 24 摄氏度，充满 1/3 大气压的纯氧，为宇航员提供了相对舒适的狭小空间。
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当登月舱在月面时，上升段和下降段合为一体；但从月球表面再度起飞时，只有上升段会点火升空，此时下降段则充当了临时发射架，发射完毕后便留置在月球表面。
当宇航员完成在月球表面的各项任务后，便要踏上归程。首先面临的挑战就是从月球表面起飞。月球的引力虽然只有地球的 1/6，看似相对较小，但要摆脱月球引力的束缚，仍然需要精确的计算和强大的动力。
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以阿波罗 11 号为例，其登月部分的上升段重 4.7 吨，其中燃料占据了一半，约 2.4 吨，飞船自身重量 2.3 吨，真正的载荷只有两名宇航员以及采集的月土（另一名宇航员留在轨道器上）。
由于月球引力小，上升段只需达到 1.68km/s 的环月球速度，就能摆脱月球引力进入预定轨道。而在地球上，运载火箭离开地球要达到 11.2km/s 的逃逸速度，相比之下，月球起飞所需速度小了很多。
此外，在月球上，上升段 4.7 吨的重量所受重力，仅与地球上 0.8 千克物体相当，这使得起飞变得相对容易。
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起飞时，上升段的火箭发动机点火，产生强大推力。此时，下降段作为稳定的发射架，保障上升段顺利升空。这一过程与地球发射火箭原理相似，但由于月球环境特殊，没有空气阻力，使得火箭发动机的效率更高，推力更为直接有效。
上升段成功起飞后，宇航员并不会直接乘坐它返回地球，而是要在近月球轨道与早已在轨道上等待的轨道舱进行对接。这一过程犹如在太空中进行一场精准的 “空中加油”，难度极高。
无论是阿波罗 11 号还是我国的嫦娥五号，在进入环月球轨道后，原理都是在近月球轨道上，先让登月舱与轨道舱分离，然后通过减速让月球引力俘获登月舱，下降同时下降段点火，使登月舱具备一定上升力与月球引力抗衡，完成软着陆。
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而返回时，登月舱上升段升空后，宇航员操控上升段逐渐靠近轨道舱，通过精确的轨道计算和姿态调整，实现两者的精准对接。对接成功后，宇航员带着采集的月土等重要载荷转移到轨道舱，随后上升段与轨道舱分离，完成使命的上升段便会在太空中遗弃。
在这一过程中，轨道舱扮演着至关重要的角色。它不仅为宇航员提供了返回地球所需的更充足的资源，包括燃料、氧气等，还具备强大的动力系统和通信设备，为后续的漫长归程提供保障。
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宇航员转移到轨道舱后，轨道舱点火变轨，进入地月转移轨道，朝着地球飞驰而来。当接近地球时，还需面临最后一道难关 —— 穿越地球大气层。
由于轨道舱在返回地球时速度极快，如果直接冲入大气层，巨大的摩擦力会使轨道舱表面温度急剧升高，甚至可能被烧毁。
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因此，需要通过一系列复杂的操作来减速。通常会先让返回舱与服务舱分离，服务舱携带剩余燃料等继续在轨道上运行，而返回舱则独自承担返回重任。返回舱进入地球轨道后，通过调整姿态，利用大气层的阻力逐渐减速，最终安全降落在预定地点。
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