阿波罗8号

任务成员

弗兰克·博尔曼 （曾执行双子星座7号），指令长。

吉姆·洛弗尔 （曾执行双子星座7号、12号）、(阿波罗13号)，指令/服务舱驾驶员。

威廉·安德斯 ，登月舱驾驶员。

替补成员

替补成员同样接受任务训练，在主力成员无法执行任务时接替。

尼尔·阿姆斯特朗 ，曾执行双子星座8号，指令长。

巴兹·奥尔德林 ，曾执行双子星座12号，指令舱驾驶员。

弗莱德·海斯 ，登月舱驾驶员。

支持团队

支持团队并不接受任务训练，但被要求能够在会议时代替某位宇航员，并参与任务计划的细节敲定。在任务进行时，他们也经常担任地面通讯任务。

约翰·布尔 ，从未执行过太空任务。

文斯·布兰德

杰拉德·卡尔 ，曾执行天空实验室4号任务。

肯·马丁利

计划

1966年12月22日，美国国家航空航天局宣布了阿波罗8号任务的成员：弗兰克·博尔曼、迈克尔·科林斯和威廉·安德斯。1968年7月，迈克尔·科林斯（ Michael Collins ）因为颈椎间盘突出症而做手术，被他的候补吉姆·洛威尔替代。科林斯在恢复后成为了阿波罗11号的指令舱驾驶员。

1967年9月，位于休斯敦的载人航天中心提出了一系列任务以完成登月任务。七个任务类型被提出，每个类型都对特定的航天器和任务进行测试；每一个任务类型的执行都需要前一类型的成功完成。这些任务类型分别是：

  阿波罗指令/服务舱（ CSM ）的结构图

A - 无人指令/服务舱（ CSM ）测试B - 无人登月舱（ LM ）测试C - 载人近地轨道指令/服务舱飞行D - 载人近地轨道指令/服务舱和登月舱飞行E - 载人指令/服务舱和登月舱绕地球进行椭圆轨道飞行，远地点7400千米F - 载人月球轨道指令/服务舱和登月舱飞行G - 载人登月

在阿波罗计划中的部件中，登月时使用的登月舱导致的问题最多。当第一个登月舱模型1968年6月被运到卡纳维拉尔角的时候，曾发现了超过一百个不同的问题。作为登月舱主承包商的格鲁曼飞机工程公司预测D任务中的第一部可载人登月舱最早要到1969年2月才能作好发射准备。这使整个序列被延迟。

阿波罗航天器办公室主任 乔治·洛 （ 英语 ： George Low ） 于8月份提出了一个解决办法。因为指令/服务舱会在登月舱可投入使用之前三个月准备好，宇航局可以在1968年12月进行一次只携带指令/服务舱的飞行任务，但不仅仅是重复阿波罗7号（载人近地轨道指令/服务舱飞行，即C任务），而是将指令/服务舱一直开到月球，甚至是绕月球飞行。这次任务被取名为“C"任务”（ C-Prime Mission ）。这次新任务会允许航天局测试原本要等到阿波罗10号（F任务）才能测试的程序。这次计划的改变也有来自中央情报局担心苏联于12月先于美国进行载人环绕月球飞行，以使美国在太空竞赛中再次落后的原因（请参看探测器计划。

几乎每一个航天局的高级管理人员都对这次新计划表示支持态度。唯一不支持此次任务的是局长詹姆斯·韦伯。但是，当大多数人支持的时候，他也决定批准这次任务。

  阿波罗8号的AS-503土星5号火箭第1级正被垂直竖起，摄于1968年2月1日的航天器装配大楼。

飞行任务成员办公室主任迪克·斯雷顿决定将D任务和E任务的成员互换。原计划中D任务的指令长詹姆斯·麦克迪维特说，他从来没被询问过是否愿意执行环绕月球的任务。即使有这样的机会他也很可能会谢绝，因为他想操纵登月舱。而博尔曼很欣然地同意了这次互换：他原来的任务仅仅是在更高的地球轨道重复前一次任务。任务的交换也意味着航天器的交换——博尔曼的新任务将使用103号指令/服务舱，麦克迪维特的任务使用104号。

最终，由于其多数工作已经被阿波罗8号和阿波罗9号完成，E任务被取消。任务指挥人员也相信第二次环绕月球的阿波罗10号能够完成剩余的飞行目标。

9月9日，任务成员进入了模拟器，开始为任务做准备。宇航员们太空飞行时间与训练时间之比达1比7。尽管每个成员都对所有的操作进行了训练，但每人的专门训练也非常重要。作为指令长，博尔曼针对返回大气层进行了专门训练；洛威尔针对与地面失去联系后进行的导航进行了训练；安德斯负责检查航天器是否正常运转。

直到11月12日，美国国家航空航天局才宣布阿波罗8号在任务上的变化。此前，代理局长托马斯·O·潘恩（ Thomas O. Paine ）曾简短地谈及每一种可能都会被考虑。

在发射前4个月时，博尔曼的主要担心是任务会变得过于复杂。在土星5号的第一次载人发射，航天器首次离开地球轨道以及环绕月球几个基本任务目标之外，博尔曼拒绝了所有其他的目标，并决定在月球轨道的时间也尽可能短——十圈而已。

发射前夜，传奇飞行员查尔斯·林白访问了住在肯尼迪航天中心的三位宇航员。林白谈到了在他自己1927年著名的跨大西洋飞行前测量地球仪上从纽约到巴黎的距离，并计算全程所需燃料的经历。林白那次飞行的全部燃料大约是土星5号每秒消耗燃料的十分之一。

土星5号

  阿波罗8号所使用的土星5号被拖入39A号发射台，摄于1968年10月9日。

阿波罗8号所使用的土星5号的序列号为 SA-503 ，是第三台飞行的土星5号火箭。当此台火箭于1967年12月20日在火箭组装大楼被组装的时候，很多人认为它会被用在阿波罗6号中，将一艘无人的指令/服务舱送入太空进行测试飞行。尽管阿波罗6号遇到了若干很严重的问题(第1级火箭遇到了严重的纵向耦合振动，第2级的两个推进器都提前关闭)，负责土星5号的马歇尔航天飞行中心仍然对这些问题都能被解决很有信心，决定不需要再进行一次无人任务。 SA-503 号火箭于是被用在载人任务上。

但是，航空航天局负责人仍然增加了一些限制以提高安全系数： S-II 第2级必须在密西西比测试站进行低温测试，其他两级需要继续改进以适合人类飞行。4月30日，火箭被重新拆成3级，第2级被送到测试站。第2级和第3级推进器的火花点火装置也被改良。1968年5月时第1级火箭被查出存在泄漏问题，使其需要被修复。

由于此前土星5号只有过两次发射，肯尼迪航天中心的地面人员无法按计划完成任务。格鲁曼公司的工作人员也遇到了很多登月舱的问题。登月舱被运到发射地点之后，有太多的工作仍然需要被完成，使很多人担心计划是否能被执行。登月舱的起飞推进器出现了泄漏现象，促使了一些设计上的修改以及部分阀门的更换。

1968年8月，整个任务都被修改了。 SA-503 号火箭会将宇航员送上去月球的旅程；虽然不携带登月舱，但会携带与登月舱质量类似的登月舱测试器（ Lunar Module Test Article，LTA ）, 与阿波罗4号和阿波罗6号所使用的接近。为了加快发射前的准备工作，土星5号的很多修改都不由肯尼迪航天中心完成，而被交给专门的研究中心；只有与宇航员安全有关的修改被执行。

阿波罗8号所使用的航天器于9月21日被放入火箭，并于10月9日被拖到五千米之外的发射塔台进行测试。测试一直进行到发射的前一天。

SA-503 作为阿波罗8号的火箭序列号被航空航天局有关运载火箭的部门使用。但是，与任务有直接关系的部门经常将其写成 AS-503 ，因为 AS 是 Apollo-Saturn （阿波罗-土星）的缩写；两种序列号都在提及整个任务时被使用。-503显示这是第 3 次飞行（5 03 ），使用土星 5 号（ 5 03）。

任务过程

  1968年12月21日，阿波罗8号的土星火箭 S-IC 第一级推进器点燃发射。值得注意的是，这张照片经过了二次，因为发射当时并无新月的出现。

发射和地月转移轨道切入

阿波罗8号发射于1968年12月21日早晨7点51分00秒（东部标准时间）。除了几个小问题，整个发射过程几乎是完美的。 S-IC 第一级推进器的表现比预计低了0.75%，使其燃烧时间比计划中延长了2.45秒。在第二级火箭燃烧即将结束时，火箭出现了 纵向耦合振动 （ 英语 ： pogo oscillation ） ，弗兰克·博尔曼估计振动频率为12赫兹，振幅约为±0.25 G （±2.5米/秒²）。火箭将航天器送入了离地球181.5千米至191.3千米高的地球轨道，轨道周期为88分钟10秒。航天器在轨道中的远地点也比预期稍远，计划中应是圆形轨道，距地球185千米。 S-IC 级掉入了大西洋，准确位置为 30°12′N 74°7′W  /  30.200°N 74.117°W  / 30.200; -74.117 ； S-II 级掉落在 31°50′N 37°17′W  /  31.833°N 37.283°W  / 31.833; -37.283 。

接下来的两小时38分钟里，3位宇航员和地面指挥一直在检查指令舱是否正常工作，并且能够开始 地月转移轨道切入 （ 英语 ： Trans-lunar injection ） （ Trans-Lunar Injection，TLI ），能够将航天器开始离开地球轨道，瞄准月球轨道的一次点火。同时，3位宇航员将太空舱从一个火箭有效载荷转换成了一个航天器。 S-IVB 第三级火箭也必须保持正常运转状态。前一次的无人测试中， S-IVB 第三级没能重新点火。

整个飞行过程中有三名 指令舱通信员 （ 英语 ： Flight controller#Capsule Communicator ） （ Capcom ）轮换执行与阿波罗8号联系的工作。一般情况下，只有指令舱宇航通讯员与宇航员直接对话。迈克尔·科林斯是三人中第一个值班的，他在任务发射2小时27分钟22秒后告知阿波罗8号“阿波罗8号，可以执行地月转移轨道切入 。”这个命令意味着指挥中心正式允许阿波罗8号前往月球。接下来的12分钟里，三位宇航员检查着航天器和火箭以准备点火。12月21日15点41分38秒（ UTC ）， S-IVB 第三级火箭准时点火，并且按照计划燃烧了5分钟17秒。这次点火将航天器的速度从近地轨道的7793米/秒轨道速度加速到10,822米/秒，燃烧结束时高度达到346.7千米。这个速度也是当时人类历史上的记录。

  第一次人类完整地拍摄了整颗地球，这是这批照片中的其中一张，很有可能是由威廉·安德斯于距地球30000公里所拍摄的。在整张照片中，地球上方是地图的南方，而南美洲的绝大部分则位在中间；阴影处有稍微露出一小片的非洲大陆，北美洲则在地球右下方处。

燃烧完成之后， S-IVB 级火箭已经完成使命，可以被丢弃了。三位宇航员掉转了指令舱以便为S-IVB级火箭拍摄一些照片，也练习了与S-IVB级火箭编队飞行。指令舱被掉转后，他们首次看到了他们正在远离的地球。这是人类第一次看到地球全景。

博尔曼开始担心 S-IVB 级火箭与指令/服务舱靠得太近，并向指挥中心建议进行一次分离机动（ separation maneuver ）。指挥中心起初建议将航天器对准地球，使用服务舱上的反应控制系统（ Reaction Control System，RCS ）的推进器将航天器离开地球的速度增加0.9米/秒，但是博尔曼不想很快离开 S-IVB 的目视距离。长时间的讨论后，最终决定是仍然按照原计划的方向点燃推进器，但速度增加2.7米/秒。讨论耽搁的时间使阿波罗8号比飞行计划慢了一小时。

发射5小时后，指挥中心指挥 S-IVB 子火箭从排出剩余燃料，使其轨道改变，最终能够飞过月球并进入太阳轨道，也就对阿波罗8号不会有任何影响。S-IVB子火箭后来进入太阳轨道，半径为0.99至0.92天文单位，倾角为23.47°，轨道周期为340.80天。

阿波罗8号成员成为了第一批穿越范艾伦辐射带的人类。尽管预测中辐射带对人的影响和普通的胸腔X射线或者1微格雷（一年中，一个普通人会接受两到三微格雷的辐射。三名宇航员都穿戴了个人辐射放射量测定器以及三个胶片放射量测定器以显示累计辐射量。任务完成时，三人平均辐射量为1.6微格雷。

飞向月球

  阿波罗8号的S-IVB子火箭的第3级，发动不久后便与指令/服务舱（ CSM ）分离。在这张照片中受光照的柱状体即为以分离的子火箭结构，而在中央可以看见登月舱（ LM ）的装载处（尽管阿波罗8号计划中并无携带登月舱）。

作为指令舱驾驶员，吉姆·洛威尔的主要任务是导航员。尽管真正的导航计算是在指挥中心进行的，宇航员必须准备在通讯信号中断时自己导航并返回地球。导航员需要使用航天器上携带的六分仪测量星星和地球（或者月球）地平线之间的距离来实现导航。事实证明这样做是很困难的，因为S-IVB所排出的气体形成了大块的废气云，使观察星体变得非常困难。

任务开始七小时以后，飞离S-IVB子火箭耽搁的时间以及洛威尔不甚良好的视野意味着阿波罗8号已经比飞行计划中的时间表拖后了一小时四十分钟。航天器被改为被动热控制（ Passive Thermal Control，PTC ），也称为烧烤模式。这个模式使航天器大约每小时沿着长轴旋转一圈，保证航天器上平均的热分布（在阳光直射时，航天器表面温度高达200摄氏度，而阴暗面只有零下100摄氏度）。高温差会使隔热板裂开或者燃料舱爆炸。由于航天器正在向月球航行，真正的旋转无法做到，航天器真正的轨道是锥形的。每半小时，旋转轨迹都会被调整以保证航天器保持轨道。

飞行11小时后进行了第一次中期轨道纠正（ mid-course correction ）。地面测试显示除非燃烧室先被“预热”一下，服务推动系统（ Service Propulsion System，SPS ）推进器有很小的可能会爆炸。为了解决这个问题，首次纠正进行了2.4秒，使轨道航行速度增加了6.2 米/秒（计划中将增加7.5米/秒）。氧化剂中氦气中的一个气泡导致燃料压力低于计划，使反应控制系统被使用以弥补其不足。计划中后来的两次中期轨道纠正由于轨道正常被取消。

由于发射前5小时三位宇航员们就已经开始准备，此时他们已经连续工作十六小时。弗兰克·博尔曼此时应进行计划中的七小时睡眠；指挥中心决定在任何时候都至少有一名宇航员保持清醒以应对可能的突发事件。电台以及通风扇持续的噪声使睡眠变得很困难。与此同时，在太空睡觉和地球有很大不同；比如枕头失去其应有的作用。威廉·安德斯说他有时会突然坐起，因为零重力使他有下坠的感觉。

睡眠时间开始一小时后，博尔曼要求允许服用甲丁巴比妥安眠药，但效果不甚明显。在博尔曼睡了七小时醒来之后，他感觉身体不适。他两次呕吐，并且有腹泻症状；这些情况使太空舱中充满了滴状的呕吐物和粪便。三位宇航员尽了最大努力将太空舱打扫干净。博尔曼不想让整个世界都知道他身体的问题，但洛威尔和安德斯仍然希望能够告诉指挥中心。他们决定使用数据存储设备（ Data Storage Equipment，DSE ）录下关于博尔曼情况描述,并发给了地面指挥，并“要求对录音中的情况进行评估 ”。

医生和宇航员之间的讨论在二楼的指挥间（休斯敦指挥中心的二楼和三楼有两件完全相同的指挥间，任务期间只使用一个）进行。讨论与宇航员们单独讨论后，医生们认为博尔曼应该是患了无大碍的急性胃肠炎病毒，或是安眠药引起了不适。目前的解释是他患了太空适应综合征，大约有三分之一的宇航员在太空的第一天会有这种疾病；人体内的前庭系统逐渐开始适应失重环境。由于此前的水星和双子星座航天器都很狭小，宇航员们还没有机会在航天器里自由活动，医生们此前并未遇到过博尔曼的情况。

  在绕行月球轨道时，于舱内所拍摄的镜头。画面中为指令长弗兰克·博尔曼。

任务中向月球航行的部分相对来说比较平静，除了检测航天器在正常工作并保持正常轨道外并没有什么其他的工作。在这段时间内，航空航天局在发射31小时后安排了一次电视转播。转播中使用的黑白摄像机质量为两千克，使用的摄像管带有一个广角（160°）镜头和一个长焦距（9°）镜头。

在电视转播中宇航员们带领观众参观了整个航天器，还尝试着展示在太空看到的地球。由于长焦距镜头的角度过小，宇航员们在看不到镜头画面的情况下无法瞄准地球。由于摄像机没有合适的过滤镜，画面在强光下显得过于饱满。最后，地球上看到的地球画面只是一个光点。十七分钟的转播后，航天器的旋转使地球上的接收站无法收到航天器上高增益天线发出的信号，宇航员们结束了转播，在结尾时洛威尔祝他的母亲生日快乐。

此时睡眠时间表已经完全被打乱了。起飞三十二个半小时后，洛威尔开始睡觉，比计划提前了三个半小时。不久，安德斯在服用安眠药后也开始睡觉。

在去月球的途中，三位宇航员并没有太多的机会看到月球。硅胶封闭层上被气化的油状物使五个窗户中的三个上起了雾。被动热控制所需要的飞行姿态使在航天器内看到月球变得几乎不可能。三位宇航员直到达到月球背面后才第一次看到月球。

起飞五十五小时后进行了第二次电视转播。这次宇航员们在摄像机上使用了照相机的过滤镜，使他们通过长焦距镜头拍摄到地球的画面。尽管瞄准地球很困难，宇航员们在调整了航天器位置之后向地球展示了历史上第一次完整的地球电视画面。宇航员们讲解了地球上可看见的部分以及可以分辨出的颜色。第二次转播时间为23分钟。

靠近月球

  月球近地面处的局部，摄于1968年12月24日。图像下方为苟克冷纽斯环形山，在照片中除了陨石坑外亦能看见一些横沟。苟克冷纽斯环形山其实是一个大型的陨石坑，以德国科学家 鲁道夫·郭克兰纽 （ 英语 ： Rudolph Goclenius ） 命名。

飞行时间55小时40分钟时，阿波罗8号的三位宇航员成为了第一批进入地球外天体重力影响的人类；换句话说，在这个时候，月球的重力对航天器的影响比地球的大。此时，阿波罗8号距月球62377千米，以1216米/秒的速度靠近月球。由于此时宇航员们仍然使用离肯尼迪航天中心发射台的距离计算航天器轨道，这个历史性的时刻并没有引起太多的兴趣。直到最后一次中期轨道纠正并点燃推进器进入月球轨道，地球都会被作为计算中的参考系使用。此时阿波罗8号离进入月球轨道还有13小时。

进入月球轨道前最后一个重要的步骤就是第二次中期轨道纠正。在纠正过程中，航天器进行逆行运动，将速度减慢0.6米/秒，使航天器飞过月球时离月球的距离缩短。起飞后整整61小时后，航天器离月球距离约为39,000千米，反应控制系统（ RCS ）共燃烧11秒。阿波罗8号会飞过月球表面115.4千米。

起飞64小时后，宇航员们开始准备进行首次月球轨道进入（ Lunar Orbit Insertion-1，LOI-1 ）。这次机动绝对不能出现差错，并且由于轨道力学原理，轨道进入必须在月球背面上空进行，那时航天器和地球没有任何联系。在指挥中心进行允许进行机动的确认后，在飞行时间68小时时“架着我们能找到的最好的鸟”的阿波罗8号宇航员们被告知可以进行机动。68小时58分钟时，航天器飞到了月球背面上空，与地球失去联系。

首次月球轨道进入开始前十分钟时，宇航员们开始检查航天器，确保所有的开关都处在正确的状态中。然后，他们终于首次看到了月球。当时航天器正飞越月球的阴影部分，洛威尔第一个看到了阳光照在月球上。当时离开始点火前只剩两分钟了，所以三位宇航员并没有太多的时间去欣赏景色。

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