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周宇似乎预料到了会有这样的问题。

他正愁没有人问,没想到好心人就出现了。

“这位先生的问题非常关键。”

“阿姆斯特朗是否踏上月球,这不仅仅是一个人的行动,它背后承载著整个任务的成功与否,

而要完成这一步,最根本的先决条件,就是运载火箭的能力。”

大屏幕上的画面切换,出现了一张经典的土星五號火箭的结构图,以及密密麻麻的性能参数。

“各位请看,这是土星五號运载火箭的理论设计参数。”

周宇用雷射笔指向屏幕:“我们知道,將载人飞船送往月球,並让太空人安全登月,需要克服地球引力、月球引力,以及在月球表面成功降落和起飞,最终返回地球。”

“这每一个环节,都对火箭的推力、有效载荷能力、以及燃料效率提出了极其严苛的要求。”

他开始详细分析:“根据阿波罗11號任务报告,土星五號在將阿波罗飞船送入地月转移轨道时,需要將大约125吨的有效载荷加速到逃逸速度以上。”

“我们根据公开的火箭发动机推力曲线和比冲数据,以及地球的引力参数,建立了其推力与有效载荷的理论模型。”

屏幕上,复杂的微分方程和推力曲线图开始滚动。

“然后是月球轨道注入与登月舱分离。”

“登月舱自身携带燃料,用於月球著陆和起飞,其燃料箱的容积、发动机的推力、以及结构重量,都直接决定了其在月球表面可携带的物资、设备,以及最关键的一一太空人的重量和返回地球所需的燃料裕度。”

“我们利用多目標优化算法,对登月舱的质量分配和燃料消耗模型进行了逆向推导,在考虑到著陆精度、避障操作以及起飞返回所需的最小燃料量后,我们发现了一个有趣的现象。”

周宇切换到一张新的图表,这张图表展示了根据当时的火箭技术和发动机效率,登月舱在月球表面进行一次標准任务,包括登月、一定量的月表活动和返回所需的理论最小燃料与有效载荷的关係曲线。

“根据我们的计算,要完成阿波罗11號所宣称的登月任务一一包括三名太空人的体重、他们的生命支持系统、太空衣、科学设备、月壤样本容器,以及登月舱起飞返回所需的全部燃料。”

“土星五號的实际运载能力,在理论上,与完成该任务所需的最小有效载荷,存在一个极小的余量,也就是裕度。”

他用雷射笔在图表上画了一个小圈,精准地指向那个裕度区域。

“这个裕度意味著,在极端理想的发动机性能、燃料利用率达到极致、且全程没有任何突发状况导致燃料额外消耗的情况下,土星五號的运载能力,勉强能够支撑阿波罗11號完成任务。”

“然而,现实中的航天任务,总是充满不確定性。”

“任何微小的发动机推力偏差、燃料泄漏、轨道偏离导致的额外姿態调整、甚至是太空人在舱內的一次非计划移动,都可能导致燃料消耗超出这个微小裕度。”

“一旦超出,登月舱將没有足够的燃料从月面起飞,或者无法携带足够的氧气和水支持太空人返回地球。”

“因此,从纯粹的数学模型和工程裕度分析来看,阿波罗11號的成功,尤其是在运载能力如此极限的情况下,每一步都必须达到近乎完美的精准度。”

“这要求土星五號火箭在发射、分离、轨道注入等所有环节的性能,都要达到其设计理论值的最高上限,並且在整个任务过程中,没有任何意外情况发生,没有任何额外的燃料消耗。”

周宇教授最终的结论,依旧没有直接说假,而是再次拋出了奇蹟:“这意味著,阿波罗11號任务,从火箭运载力的角度来看,其成功率也存在极大的偶然性。”

“它需要工程设计、製造工艺、地面测控,以及太空人操作的每一个环节都达到极致的完美,

且运气极佳,才能在如此极限的条件下,確保阿姆斯特朗踏上月球,並最终安全返回。”

“那其他五次阿波罗號登月呢?”

“从目前的数学模型来看,情况类似。”

在场的专家们很快理解了他的意思。

在极端幸运的条件下,阿波罗號才能完成人类歷史上六次载人登月。

“有这运气应该去买彩票了!”

“即便是在最理想的设计下,任何复杂工程系统,都存在固有的故障率和隨机误差,周教授说,他们確实登上了月球,我认为,只是登月舱登了上去。”

“这是什么意思?”

如果按照周宇教授提供的数学模型和概率分析,土星五號的运载能力和阿波罗登月舱的燃料裕度都如此极限,那么,要实现任务的完美著陆和安全返回,就必须最大限度地降低任务的整体风险和燃料消耗。”

他指向大屏幕上周宇教授展示过的登月舱燃料消耗曲线图,那张图表清晰地显示了每增加一公斤有效载荷,返回地球所需燃料的几何级数增长。

“大家想一想,登月舱的有效载荷中,什么最重,消耗生命支持资源最多,並且在关键操作阶段引入最大不確定性?”工程师的自光扫过眾人。

现场一片寂静,但许多科学家已经心领神会。

“是人!”那位科学家终於明白了。

“没错,是太空人本身!”

汉斯工程师用力点头:“太空人需要呼吸氧气、需要水和食物,產生废物,这些都需要额外的生命支持系统和物资,全都占据宝贵的有效载荷。”

“更重要的是,太空人在手动操作过程中,即便拥有再高超的技巧,也会引入人为操作误差,

周教授刚才的分析,就明確指出了人工干预在极端条件下的奇蹟属性。”

“如果说登月舱能够凭藉自动化系统和极其精准的地面指令,在理论上找到一个非常小的完美著陆窗口。”

一位大毛的航天专家也加入了討论:“那么,为了確保这个窗口不被任何意外所打破,为了將任务成功的概率从几乎不可能提升到勉强可能,最简单、最有效的办法,就是减轻载荷,移除最不可控的因素,也就是太空人。”

他的话犹如一道闪电,击中了在场每一个人的內心。

“你们的意思是—

霓虹的山本惠子教授的嘴唇微微颤抖:“阿波罗登月舱確实降落到了月球上,但——-太空人,

並没有隨舱下降,或者说,他们根本没有踏上月球?!”

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