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为了找到一个使窗口缩小、重量减轻、视野又好的合理的设计方案，设计师们绞尽了脑汁，并经常为此争论不休。一天，航天局的一名叫乔治富兰克林的工程师发牢骚说，登月舱从与服务舱、指挥舱分离到在月面上着陆总共只有1小时，甚至更短，为什么非得让航天员坐着，站着难道不行吗？！“站着？”是的，站着！一句牢骚话为设计师们打开了思路。一个新的合理的新方案由此产生了。航天员站着，可以使眼睛靠近窗口向外观察，视野大大地扩展了。在这种条件下窗口可以设计得很小，从而也减轻了重量。
“阿波罗”计划还有一个重要方面就是研制大推力运载火箭“土星5号”。在此之前研制了土星1、1B等，用于获取经验和进行试验飞行，“土星5号”火箭至今也是举世无双的。
1967年11月9日，一枚新型“土星5号”运载火箭在当时世界上最大的履带输送车的牵引下，开进美国佛罗里达州的火箭发射场。火箭设计者就是德国著名科学家冯·布劳恩。他曾经制造出了袭击英国的“V…2”火箭。很少有人了解的一个事实是：法西斯德国的失败，使他未能最后完成威力更强大的火箭的制造。希特勒曾打算用它来袭击纽约。可如今，布劳恩制造火箭的愿望在“阿波罗”计划中实现了。
试验开始了，“土星5号”具有3000吨推力的强大的发动机在大西洋沿岸造成了真正的破坏。发射时的冲击波，掀掉了发射场5千米方圆内的房屋屋顶。远在1770千米外的纽约州天文台记录到了发射的冲击波。火箭试验成功了！这表明，“阿波罗”飞船登月所必须的运载工具解决了。
《月之暗面》 第一部分《月之暗面》 水星计划
水星计划
美国采取循序渐进的方式进行整个登陆月球的竞赛，整个过程分成三个阶段，首先进行单人太空船飞行的“水星”（Mecury）计划，也称作“信使神”计划；第二个是双人太空船飞行的“双子星座”（Gemini）计划；最后是指令舱一人加上登月舱两人的“阿波罗”（Apollo）计划，亦称为“太阳神”计划。实际进行登月的是最后的“阿波罗”计划。为了从根本上提升当时的科技水平，美国政府甚至动员一流的学者、专家编写新的高中数学、物理、化学以及生物课本，美国政府决心之坚决、考虑之深远由此可见一斑。
“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与苏联竞争的紧迫形势，该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果，以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。然而当苏联于1961年4月12日把航天员加加林送上天并成功地完成轨道飞行时，“水星”计划尚处于无人试验阶段，直到1962年才进行首次载人轨道飞行。“水星”计划于1963年结束，共完成25次飞行试验，其中包括4次动物飞行，2次载人弹道飞行，4次载人轨道飞行，耗资约4亿美元。
为了争取美苏这场太空竞赛的第一，美国的工程师们做了很大的努力。可“水星”计划早期的实验并不顺利，而且还发生了多次事故。1961年春季这种情况似乎有了好转，1月和3月的两次实验都取得了良好的成果。为了在太空竞赛中抢先一步，太空任务小组提议提前进行载人航天飞行，但火箭专家冯·布劳恩却坚持要按原计划进行。4月12日，加加林实现太空飞行后，时间显得更加紧迫。令美国人可以稍许宽慰的是，5月5日，航天员阿兰·B·谢巴德乘坐“水星”飞船“自由7号”实现了一次亚轨道飞行，这次飞行被赫鲁晓夫戏称为“跳蚤的一跃”。谢巴德并没有进入绕地轨道，他的飞行其实比较像是弹头改为载人的弹道飞行，在次轨道飞了15分22秒然后回到地面。之后NASA（美国国家航空航天局）又进行了几次亚轨道和轨道飞行试验，对轨道飞行进行了充分的验证。1962年2月20日，航天员约翰·H·格林乘坐“友谊7号”飞船终于实现了美国人的航天梦。此后，水星号又进行了3次太空飞行。
“水星”计划期间，美国太空总暑的太空人班底是“原始七人组”，所以每一次飞行任务的命名尾数都是七。例如，1961年5月5日，阿兰·B·谢巴德成为第一个进入太空的美国人之时，他搭乘的太空船叫做“自由7号”，当然这并不代表在他之前有六次“自由××号”的飞行。随后的维吉尔·I·葛理森飞了15分37秒，只是确保太空船能够可靠地控制而且轨道计算正确。约翰·H·格林是“水星”计划中第三位飞上太空的人，他在1962年2月20日成为第一个乘太空船环绕地球的美国人，4小时55分23秒的太空之旅使他围绕地球转了3圈。“水星”计划最后一次，也就是第六次“信心7号”，飞行时间已增加到34小时19分49秒，以便评估在轨道上失重近一天半的影响。
“水星”计划所要达到的目标与“东方”号计划基本相同。工程师们设计了一个圆锥形的飞船，总长约2。9米，底部直径约1。8米。飞船的顶端还有一枚逃逸火箭。底端的制动火箭为回收时提供脱离轨道的推力。进入大气层时，飞船底端的烧蚀材料用于防热。当太空舱落入较低的大气层时，太空舱顶端的降落伞打开，使航天员和太空舱安全地降落在海洋中。
“水星”计划虽然晚于苏联10个月才实现轨道飞行，但其技术上取得的成就却比“东方”计划更大，美国在整个“水星”计划中，将多种导弹改进作为运载火箭，从中获得了丰富的经验，这为后来的大型航天计划创造了必要条件。同时“水星”计划在技术上虽然比较复杂，可整个开发过程比较科学，具有推广的潜力，并且发展了几项新技术，在大型航天计划的管理上也积累了相当的经验。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船，也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了苏联，突出表现为载人上天的时间落后于苏联，航天运载能力也处于劣势。
《月之暗面》 第一部分《月之暗面》 双子星座计划
双子星座计划
作为从“水星”到“阿波罗”计划之间过渡，美国于1961年11月至1966年11月实施了“双子星座”计划。其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年，完成了10次环绕地球轨道载人飞行，每次2人，共耗资接近13亿美元。
“水星”计划结束后，当时的美国总统肯尼迪已经很明确地提出，把登月作为载人航天的发展目标。因此NASA花了两年时间来设计第二代飞船，即“双子星座”飞船，作为登月计划和水星计划中间的过渡计划。而且这一计划的目的相当明确，主要是完善飞往月球所需的关键、但尚未经过测试的技术，包括：轨道变换、轨道会合、轨道对接以及在轨道上进行太空舱外活动。
为了准确地操纵飞船，设计人员为“双子星座”安装了几个火箭发动机，使它可以在轨道上做向前、向后和侧向的运动，以改变轨道。复杂的任务要求由两人来驾驶飞船，这就使得飞船的体积增大。而且“双子星座”飞船太空飞行的时间一般需要持续一到两周，以确定人体是否能够承受长时间的失重状态，所以需要大量的电力和能源，为了满足这个要求，“双子星座”飞船增加了设备舱，安装电源系统、推进剂储箱等设备。
当时使用的普通化学电池功率小、寿命短，不足以维持长期飞行，而太阳能电池技术上也不成熟，因此设计人员采用了燃料电池，这种电池依靠燃料的化学反应释放出来能量转变成为电能输出。
两名航天员，加上增加的支持系统、补给及推进剂，使得“双子星座”飞船的重量比“水星号”增加了一倍。要把它送入太空，“水星号”所用的“宇宙神号”运载火箭已经无能为力，“大力神2号”运载火箭便成了“双子星”飞船的运载火箭。设计人员经过较长时间的考察发现运载火箭在发射时发生爆炸的机会极小，因此“双子星座”取消了逃逸救生塔，采用弹射座椅作为应急情况下的救生措施。
“双子星座”计划的一项主要内容是实现太空行走，NASA的设计人员考虑到如果为太空行走再设计一个过渡舱，势必会增加飞船的重量和大小，因此采用了一种简化的设计，不安装专门的出舱活动过渡舱，而直接将座舱作为过渡舱。“双子星座”飞船的侧部各有一个矩形舱门，它具有极好的关闭密封性，可以在太空中打开和关闭。执行舱外任务时，航天员先使舱内氧气压力下降，采用航天服的供氧系统呼吸。当舱门打开时，任舱内氧气散失，出舱进行活动。当完成任务返回舱内时，关闭舱门后再重新放出氧气，使座舱增压。
回收方式上，飞船在返回前在轨道上抛掉设备舱，然后发动机舱的4台反推制动火箭点燃，将飞船推入载入轨道，最后再抛掉发动机舱，座舱像水星飞船一样单独再入大气层，下降到低空时打开降落伞，航天员和座舱一道在海上溅落。
1965年3月23日，“双子星座3号”飞船进行了第一次载人太空飞行，航天员维吉尔·I·葛理森和约翰·W·杨完成了这次飞行，飞行中航天员启动推进器改变自己的轨道形状，实施了倾角的微小改变。两个月后，航天员詹姆士·A·麦克迪维特和爱德华·H·怀特乘坐“双子星座4号”进入太空飞行了5天，并且在绕轨道第三圈时，由怀特实现了美国人首次的太空行走，出舱时他身上连着一根管缆，利用一个手持的小型火箭来实现太空机动。
“双子星座”计划