阿波罗 11 号任务期间，宇航员巴兹-奥尔德林登上月球。尼尔-阿姆斯特朗

  今天日常生活中常见的许多技术都源自人类登月的努力。50 年前，当尼尔-阿姆斯特朗（Neil Armstrong）走下 鹰 号着陆舱登上月球表面时，这一努力达到了顶峰。

  作为美国国家航空航天局空中天文大使和威斯康星大学密尔沃基分校曼弗雷德-奥尔森天文馆馆长，我知道天气预报、全球定位系统甚至智能手机背后的技术都可以追溯到登月竞赛。

  1969 年 7 月 16 日，一枚土星五号火箭载着阿波罗 11 号及其机组人员升空，飞向月球。

  1957 年 10 月 4 日，苏联发射了第一颗人造卫星--斯普特尼克 1 号，标志着太空时代的到来。苏联通过改装二战时期的远程导弹，特别是德国的 V-2 型导弹，率先制造出强大的运载火箭。

  从此，太空推进和卫星技术快速的提升： 1959 年 1 月 4 日，月球 1 号 摆脱地球引力场飞越月球；1961 年 4 月 12 日，东方 1 号 将人类第一人尤里-加加林送入太空；1962 年 7 月 10 日，第一颗商业卫星 泰尔斯塔 将电视信号送过大西洋。

  1969 年的登月还利用了德国科学家沃纳-冯-布劳恩（Wernher von Braun）等人的专业相关知识，将巨大的有效载荷送入太空。阿波罗计划的运载火箭土星五号的F-1发动机以每秒12.9吨的速度燃烧了2800吨燃料。

  土星五号仍然是有史以来威力最大的火箭，但如今发射火箭的成本要低得多。例如，土星五号 的发射成本为 1.85 亿美元，按 2019 年计算超过 10 亿美元，而今天的 猎鹰重型 发射成本仅为 9000 万美元。这些火箭就是卫星、宇航员和其他航天器离开地球表面，继续从其他世界带回信息和见解的方式。

  为了寻求足够的推力让人类登陆月球，人们开始制造足以将有效载荷发射到距地球表面 21200 至 22600 英里（34100 至 36440 千米）高空的运载火箭。在这样的高度，卫星的轨道速度与地球的自转速度一致--因此卫星会保持在一个固定点的上空，这是所谓的地球同步轨道。地球同步卫星负责通信，提供互联网连接和电视节目。

  2019 年初，共有 4987 颗卫星围绕地球运行；仅在 2018 年，全球就有超过 382 次轨道发射。在目前运行的卫星中，约 40% 的有效载荷用于实现通信，36% 用于观测地球，11% 用于展示技术，7% 用于改善导航和定位，6% 用于推进空间和地球科学。

  由于升空和进入轨道需要大量能量，因此太空任务（当时甚至现在）对设备的大小和重量都有严格限制。这些限制促使航天工业想方设法把几乎所有东西都做得更小、更轻：就连登月舱的舱壁也被缩小到两张纸的厚度。

  从 20 世纪 40 年代末到 60 年代末，电子设备的重量和能耗至少减少了几百倍--从 电动数字积分器和计算机 的 30 吨和 160 千瓦到 阿波罗 制导计算机的 70 磅和 70 瓦。这一重量差距相当于一头座头鲸和一只犰狳的重量差距。

  与早期的无人任务相比，载人任务需要更为复杂的系统。例如，1951 年，通用自动计算机每秒能执行 1,905 条指令，而土星五号的制导系统每秒能执行 12,190 条指令。电子设备的敏捷化趋势仍在继续，现代手持设备执行指令的速度通常比阿波罗 11 号升空的制导系统快 1.2 亿倍。20 世纪 60 年代，太空探索需要小型化计算机，这促使整个行业设计出更小、更快、更节能的计算机，这些计算机几乎影响了当今生活的方方面面，从通信到健康，从制造到运输。

  与太空中的飞行器和人员进行通信与将他们送上太空同样重要。与 1969 年登月有关的一项重要突破是建立了一个全球地面站网络，称为深空网络，让地球上的控制人员能够与地球高椭圆轨道或更远轨道上的飞行任务保持联系。之所以可以在一定程度上完成这种连续性，是因为地面设施在纬度上策略性地相隔 120 度，这样每个航天器在任何一个时间里都在其中一个地面站的范围内。

  由于航天器的功率容量有限，因此在地球上建造了大型天线，以模拟 大耳朵 来听取微弱的信息，并充当 大嘴巴 来广播响亮的命令。事实上，深空网络曾被用于与阿波罗 11 号上的宇航员进行通信，并被用于转播尼尔-阿姆斯特朗踏上月球的首批戏剧性电视画面。该网络对于阿波罗 13 号上的宇航员的生存也至关重要，因为他们要地面人员的指导，而无需将宝贵的电力浪费在通信上。

  在对太阳系内外的持续探索中，有几十次任务使用了深空网络。此外，深空网络还允许与处于高椭圆轨道上的卫星进行通信，以监测两极并发送无线. 回望地球

  进入太空后，人类能将研究工作转向地球。1959 年 8 月，无人卫星 探索者六号 在一次研究高层大气的任务中，从太空拍摄了第一张粗糙的地球照片，为阿波罗计划做准备。

  从那时起，人们和我们的机器就开始从太空中拍摄地球的照片。太空中的地球景观为全球和本地的人们提供了指导。20 世纪 60 年代初，美国海军的卫星系统开始对北极星潜艇进行 600 英尺（185 米）以内的跟踪，如今已发展成为由卫星组成的全球定位系统网络，为全世界提供定位服务。

  随着我们对自己的星球和系外行星--其他恒星周围的行星--了解得慢慢的变多，我们也慢慢变得意识到我们的星球是多么珍贵。燃料电池是阿波罗计划的另一项技术，它能够在一定程度上帮助我们保护地球。阿波罗服务舱中的氢气和氧气储存系统包含了登月任务所需的生命支持系统和补给品，可以为宇航员发电和生产饮用水。燃料电池是比传统内燃机清洁得多的能源，可以在改变全世界能源生产以应对气候变化方面发挥作用。