阿波罗9号：登月舱的载人轨道验证

阿波罗9号是登月舱首次载人飞行，1969年3月在地球轨道进行约十天试验。指令长詹姆斯·麦克迪维特、指令舱驾驶员戴维·斯科特和登月舱驾驶员拉塞尔·施韦卡特共同检验两种航天器：乘员既要驾驶指令与服务舱，也要进入登月舱，在分离后完成机动、交会和重新对接。

执行登月任务时，登月舱没有穿过大气层返回地面的能力，乘员最终必须回到指令舱。因此，这次试验把载人操作、两舱连接处的承载、推进系统及返回路径放到同一个飞行计划中。登月舱使用“蜘蛛”呼号，指令舱称为“橡皮糖”，方便在分离飞行期间区分无线电通话对象。

参考：[1] [2]

LM-3登月舱于1968年6月从贝斯佩奇运抵肯尼迪航天中心。其上升级接受模拟真空条件的高空舱试验，上下两级反复组合、检查；发现上升发动机裂纹后，工作人员换装另一台发动机。指令与服务舱则在10月由唐尼运来，地面还进行两舱对接试验，并安装交会雷达、天线及分离用装置。

1969年1月，组合体运往39号发射区，飞行模拟与休斯敦控制中心联机进行。舱体气密、电源、航天服及各类设备分别经过检查和评审。原定2月底发射时，三名宇航员患感冒，任务推迟到恢复后执行。

参考：[2]

3月3日16时格林尼治时间，即美国东部标准时间11时，土星五号从肯尼迪航天中心升空，把航天器送入近地点约189公里、远地点约192公里的轨道。完成初步检查后，指令与服务舱脱离末级，转身同登月舱对接，再把连接后的两舱从运载火箭中取出。

最初几天，乘员在对接状态下多次点燃服务舱发动机，观察整个组合体的动力学表现。第三天，麦克迪维特和施韦卡特进入登月舱，启动其系统，并进行约372秒的下降发动机点火。试验既使用数字自动驾驶仪控制姿态，也测试了手动调节推力，检查两舱相连时的响应和接口受力。

参考：[1]

第四天，两舱减压并打开舱门。施韦卡特穿戴航天服和便携式生命保障背包，从登月舱走到前部平台，检查扶手、拍摄工程照片并收取热学样品。斯科特从指令舱侧门探出上身，依靠航天器供给的生命保障系统完成观察和样品回收。

施韦卡特前一天出现身体不适，次日还要准备交会，原定两小时十五分钟的舱外活动缩短为47分钟。他没有沿舱外路线转移到指令舱，但检查了原计划使用的扶手。NASA任务报告认为，已经执行的航天服及舱外生命保障系统试验表现良好。

参考：[1]

第五天，麦克迪维特和施韦卡特驾驶登月舱脱离，由斯科特独自留在指令舱。登月舱先使用下降发动机改变轨道与相对距离，随后抛弃下降级，并启用上升发动机调整轨道。主制导系统负责实际交会，指令舱同时计算对应的备用机动方案，以便必要时协助返回。

进入最后接近阶段后，登月舱用姿态控制发动机减小间距，两舱先保持近距离相对位置拍照，再于飞行约99小时时重新对接。整个分离飞行持续六个多小时，检验了登月舱主动追赶、制动及对接的连续过程。任务报告记载，交会中的登月舱姿态控制推进剂用量比预计少约三成。

两人回到指令舱后，上升级被抛离。地面又让无人上升级发动机工作约362秒直至氧化剂耗尽，进一步取得推进系统数据。

参考：[1] [2]

余下几天，乘员进行地标跟踪、多光谱摄影及服务舱发动机试验，多光谱实验共拍摄584幅影像。一次点火因推进剂沉底机动的自动驾驶仪配置不当推迟一圈，重新配置后完成；另一次延长点火用于检查此前读数异常的推进剂测量系统。

因预定海域天气不佳，离轨机动也推迟一圈。3月13日约17时01分格林尼治时间，指令舱在大西洋溅落，乘员随后由直升机送上“瓜达尔卡纳尔”号。NASA认为此次任务的主要目标全部实现，完整航天器已在地球轨道展示载人登月所需的组合与分离操作；月球环境下的进一步验证仍留给后续飞行。

参考：[1] [2]