為什麼說23天返回的嫦娥5號，比8天的阿波羅11，還要先進？

很多關心探月任務的朋友發現了一個有趣的事實，官方公布的嫦娥五號任務是23天，而50多年前的阿波羅11號，發射時間是1969年7月16日，返回時間是1969年7月24日，總共歷時才8天，這過了50年，我們的技術還不如半個世紀以前的阿波羅11號嗎？

運載阿波羅11號到月球的火箭，到底有多厲害？

土星五號就是整個阿波羅計劃中猶如超新星一樣耀眼的存在，因為它實在是太強大了，下文簡單來了解下它的參數，感受下當年阿波羅計劃功勛火箭的風采！

土星五號高度：110.6米，直徑：10.1米，總質量：3039噸

近地軌道運載能力：140噸

單看這幾個數據似乎有點不太夠勁，畢竟只是一大堆數據，沒有人能腦補出這些參數背後的意義！

各位看看就知道了，土星五號的能力絕對是碾壓現代所有大型運載火箭，幾乎是運載能力最大的重型獵鷹的兩倍！

馮布勞恩在F1發動機旁

土星五號變態的各級發動機

土星五號一級火箭的總共有5台F1發動機，每台發動機的海平面推力為6770千牛，比沖為263秒，它工作時每秒要燒掉1789千克液氧，788千克沒有，第一級火箭只工作150秒，能將火箭送至68千米的高空，達到2.76千米/秒！

此後由二級火箭5台J2火箭發動機接力送往近地軌道，J2火箭發動機使用液氫液氧作為燃料，它工作300秒，將飛船送至170千米的高度，達到7千米/秒，最後三級火箭啟動工作大約150秒，火箭進入距離地面191.2千米高度的待機軌道，速度達到7.75千米/秒！

第一級火箭脫離

最後在這條待機軌道上環繞大約2.5圈後的近地點上，三級火箭再次點火，燃燒大約300秒後，將接近48噸阿波羅飛船加速到地球逃逸速度11.2千米，直接送入地月轉移軌道，飛船在3天後的7月19日就到達了這條軌道的頂點：月球，再減速被月球引力俘獲，進入環月軌道等待著陸！

從這些參數我們可以看到，阿波羅飛船從地球出發後幾乎就沒有停頓直接到達月球軌道，這是土星五號強大的運載能力背書的，可以說沒有土星五號，就沒有阿波羅登月計劃！

運載嫦娥五號的到風暴洋的胖五，真不如土星五號嗎？

嫦娥五號是從2020年11月24日凌晨4點30分用長征五號遙五運載火箭，從文昌航天發射場發射升空的，於2020年11月28日20時58分，在距離月球400千米處減速制動進入環月軌道，總共耗時大約4天半左右！

和阿波羅11號相比，看來嫦娥五號確實要慢不少，但事實上我們必須要澄清一個事實，阿波羅11號在191.2千米的待機軌道上運行了2.5圈之後再出發，這個軌道上由於大氣分子比較密集，並不是久留之地，後期的阿波羅15、16、17號待機軌道低至150千米，這個軌道停留的時間更短！

為什麼要設置待機軌道？就是準備出發月球前最後檢查一下所有設備，沒有問題就可以準備出發了，對於載人飛船，檢查後立即出發，還有一個人員氧氣與整個任務時間分配的問題，時間是比較敏感的，而對於無人探測則根本就沒有這個問題，測試設備，各個測控點跟蹤等等，所有測試全部通過後再在近地點點火，將軌道頂點拉至月球附近！

所以儘管在網上我們查不到詳細嫦娥五號在軌道上到底幹了什麼，但我們可以推測出它在這條軌道上停留時間是不少的，也沒有使用火箭發動機多次在近地點加速，屢次抬升軌道，最終將軌道頂點靠近月球的方式（嫦娥一號和二號使用這種方式）。

嫦娥一號探月之路

這種將軌道逐漸抬升慢慢接近月球的方式可以大大節省燃料，也可以讓運載火箭的技術水平降低，但對於長征五號火箭，它完全可以直接將嫦娥五號一次送入地月轉移軌道，不過如果條件不足，無人探測器採用這種方式亦無不可，比如最著名的就是印度的曼加里安火星探測器，它在地球近地軌道上繞了好幾個月，才最終進入地火轉移軌道，人家用低成本實現火星探測，這可是一輩子吹牛的資本哈！

曼加里安的登火之路

長征五號的技術水平怎麼樣？

很多朋友喜歡將土星五號和長征五號相比，但其實兩個完全不在同一個量級上，土星五號是一個大力士，但它的燃料利用率很低，簡單的說它的大推力是通過燃燒大量燃料產生的，就像是二衝程的汽油機，功率不小，但耗油率太大！

這一點比較兩者的發動機就知道了，兩者都是液氧煤油機，土星五號的F1是燃氣發生器循環（開式循環）比沖是263秒，長征五號的的液氧煤油助推器YF100（富氧預燃分級燃燒循環），海平面比沖是300S，當然和RD180的311還是有些差距（這是1990年代的技術），但這比土星五號的F1技術還是要長進不少！

分級燃燒循環的所有燃氣和熱量都通過燃燒室排出，沒有推力損失。因此這種循環也常稱為「閉式循環」。而開式循環產生的廢氣直接排放，因而效率有所損失。它的另一個優點就是能承受非常高的燃燒室壓力，可以使用更大膨脹比的噴嘴。缺點則是渦輪機的工作環境惡劣，需要添加額外導管來輸送高溫燃氣，還必須設計很複雜的反饋控制系統，這是循環設計中最難的，它簡化版本就是燃氣發生器循環（土星五號F1發動機循環技術）。

整體上而言，長征五號的技術水平並不差，但它的近地軌道運載能力大約為25噸，地月轉移軌道為大約為8.8噸，執行採樣返回任務完全沒有問題，但載人登月，至少需要40多噸的地月轉移軌道運載能力，嫦娥五號還是差距不小。

為什麼嫦娥五號回來也要那麼久？

其實阿波羅計劃中也就11號最短，月面只停留了2個多小時，而17號整個任務則長達12天！而嫦娥五號的時間並不是耗在回程上，而是在月球軌道對接、轉移以及待機上，嫦娥五號在400千米待機軌道上除了上述幾項任務外，並沒有公布其他信息，當然我們也不胡亂瞎猜，不過只要它一旦脫離月球軌道，那麼它的著陸時間就可以倒計時了！

有朋友認為嫦娥五號從月球返回還要在地球上繞幾圈，其實這是個誤解，因為這樣就會進入地球環繞軌道，需要將11.2千米/秒（從地外天體返回的速度必然大於速度，除非減速）的速度降低到7.9千米/秒以下，這需要大量的燃料！

因此採用彈道返回或者半彈道返回就成了最佳選擇，無人探測器沒有過載要求，彈道返回亦無不可，而載人飛船絕不能使用彈道返回，要不然至少也是十幾個過載，宇航員受不了！所以嫦娥五號的返回器和軌道器分離後，直接進入返回軌道，使用小飛走過的水漂彈道返回！

因此這就對返回時機提出了很高的要求，返回到達地球切入水漂彈道的軌跡起始點時，其末端一定要是中國內蒙古四子王旗傳統降落場，所以這個窗口必須給踩點穩了，要不飛到人家家裡去，那就尷尬了，再友好的國家，怎麼也得交涉下，而且這面子也丟大發了哈！

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