阿波羅登月周年：和火箭相關(guān)的五個(gè)數(shù)字

2019-08-02 01:55:06理查德霍林漢姆

海外星云 2019年14期

理查德·霍林漢姆

土星5號(hào)高達(dá)111米，重達(dá)1950噸

111：土星5號(hào)火箭的高度（單位：米）

1969年7月16日凌晨，摩根開車來到卡納維拉爾角火箭發(fā)射基地39a發(fā)射臺(tái)的停車場(chǎng)，監(jiān)督給巨大的土星5號(hào)火箭注入燃料的工作。背靠漆黑的海洋，航天器沐浴在氙弧燈的燈光中，燃料箱排出的氧氣云彌漫環(huán)繞。摩根說：“絕對(duì)是壯觀的一幕。我人站在停車場(chǎng)，看了好一會(huì)兒，因?yàn)閳?chǎng)景太美了?！?/p>

土星5號(hào)有36層樓高，是人類在20世紀(jì)其中一項(xiàng)最偉大的技術(shù)和工程成就。由天才的火箭科學(xué)家馮·布勞恩牽頭研發(fā)。馮·布勞恩甚至在當(dāng)年為希特勒制造V2火箭的時(shí)候，就夢(mèng)想著造出一枚可以將人送上月球的火箭。美國(guó)宇航局的火箭工程師、后來成為高級(jí)經(jīng)理的霍尼卡特說：“馮·布勞恩“不僅技術(shù)能力超強(qiáng)，而且有卓越的領(lǐng)導(dǎo)才能，很善于跟政府負(fù)責(zé)這些項(xiàng)目資金的官員打交道。”

土星5號(hào)的研發(fā)應(yīng)歸功于德國(guó)火箭科學(xué)家馮·布勞恩的專業(yè)知識(shí)（右）

這枚火箭以液態(tài)氧和煤油為燃料，由多級(jí)推進(jìn)器組成。最底下部分，或者說第一級(jí)火箭，安裝了五個(gè)巨大的F-1發(fā)動(dòng)機(jī)。另外兩級(jí)火箭推進(jìn)器，共計(jì)有六個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)將土星5號(hào)送入太空軌道。推進(jìn)器上面是裝著登月艙，然后是三名宇航員的服務(wù)和指揮艙的隔熱層。土星5號(hào)的頂部裝有一枚逃生火箭，發(fā)射過程中若出現(xiàn)任何差池，能將指揮艙送到安全的地方?；裟峥ㄌ卣f，“你想不到那東西真就飛起來了。幾百米高，然后尖頭上那個(gè)小小的東西竟然還能回到地球，實(shí)在是非常了不起的工程成就。”

送人上月球的火箭本來會(huì)比土星5號(hào)更大。美國(guó)宇航局最初的計(jì)劃是研發(fā)一個(gè)名叫“新星”的火箭，有八個(gè)F-1發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)載一個(gè)更大的能夠在月球著陸，然后返回地球的單一航天器。

2：履帶式運(yùn)輸車的最大速度（單位：千米/小時(shí)）

土星5號(hào)在運(yùn)載器裝配大樓（VAB）組裝。這座建筑是個(gè)龐然大物，大到有自己的天氣系統(tǒng)。組裝完備后工程師面臨的挑戰(zhàn)是，要如何把如此巨大的火箭運(yùn)送到大約5公里外的發(fā)射臺(tái)。一開始的建議是用駁船將航天器運(yùn)過去，后來決定建造一種巨大的履帶式運(yùn)輸車。

履帶式運(yùn)輸車有8條巨大的履帶，由2臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電，16臺(tái)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，行馳與其說是駕車不如說是靜水行船。而且，和行船一樣，駕駛員也是操作人員和工程師團(tuán)隊(duì)的一員，他們負(fù)責(zé)讓運(yùn)輸車緩緩地駛向發(fā)射臺(tái)，速度慢如蝸牛。駕駛員達(dá)夫說，“運(yùn)輸車每小時(shí)可走大約3.2公里，不過，你真的不想跑到那么遠(yuǎn)，尤其是負(fù)載量這么大的情況下，我們最多就跑大約1.6公里?！彪m然駕駛員坐在駕駛室里，但履帶式運(yùn)輸車的核心是控制室。達(dá)夫說，“控制室真的是操作人員的大腦和神經(jīng)中樞。測(cè)試主管就坐在倒數(shù)第二個(gè)控制臺(tái)上，控制著車上的一切?！?/p>

在阿波羅計(jì)劃期間，將裝載了航天器的土星5號(hào)從裝配大樓送至發(fā)射臺(tái)需要16個(gè)小時(shí)，但從發(fā)射臺(tái)到進(jìn)入軌道則只要8分鐘。

3500萬：土星5號(hào)升空時(shí)的推力（單位：牛頓）

土星5號(hào)是有史以來功率最強(qiáng)大的火箭。

首次載人繞月飛行的阿波羅8號(hào)的指揮官博爾曼說：“我感覺我們就像位于一根針尖上，這是一根非常巨大的針。我好像被人綁架著去，沒有可以控制一切的感受，發(fā)射時(shí)的噪音和震動(dòng)給你一種地動(dòng)山搖的感覺?！?/p>

履帶式運(yùn)輸車號(hào)以1英里/小時(shí)（約1.6千米/小時(shí)）的速度，緩慢穩(wěn)當(dāng)?shù)貙⒕逕o霸土星5號(hào)送至發(fā)射臺(tái)

土星5號(hào)團(tuán)隊(duì)不得不對(duì)火箭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以確保它不會(huì)產(chǎn)生令宇航員斃命的力量

土星5號(hào)第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)

阿波羅8號(hào)是太空史上最大膽、最危險(xiǎn)的任務(wù)之一。與博爾曼一起進(jìn)入阿波羅指揮艙的還有洛弗爾和安德斯，他們認(rèn)為成功的概率只有30%。之所以認(rèn)為這項(xiàng)任務(wù)如此危險(xiǎn)，是因?yàn)橹皩?duì)土星5號(hào)（有時(shí)被稱為阿波羅6號(hào)）的無人駕駛測(cè)試并不順利。阿波羅的飛行主管格里芬說：“我們?cè)诎⒉_8號(hào)之前進(jìn)行的試飛幾乎是一場(chǎng)災(zāi)難，幾乎所有方面都出了問題?！?/p>

最嚴(yán)重的是，火箭開始上下彈動(dòng)，這產(chǎn)生的力量有可能殺死宇航員。格里芬還說：“我們也失去了一些燃油管，而且第三級(jí)推進(jìn)器的發(fā)動(dòng)機(jī)沒能重啟?！痹诮酉聛淼?個(gè)月里，馮·布勞恩的火箭團(tuán)隊(duì)著手解決所有的問題，然后說服美國(guó)宇航局的管理層，土星5號(hào)可以安全飛行了。格里芬后來說：“項(xiàng)目的這個(gè)部分很大膽，那三個(gè)人也很勇敢，他們登上土星5號(hào)，進(jìn)行首次飛行?！?/p>

5：土星5號(hào)留在月球上的第三級(jí)推進(jìn)器數(shù)量

發(fā)射僅9分鐘后，土星5號(hào)的第一級(jí)和第二級(jí)火箭就脫落，掉進(jìn)大西洋。隨后只帶一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的第三級(jí)（令人不解的是正式稱為S4B）點(diǎn)燃推進(jìn)，給阿波羅航天器有足夠的速度到達(dá)預(yù)定軌道，然后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。

接下來，在繞地球一周半后，宇航員重啟S4B的發(fā)動(dòng)機(jī)。在一波名為“月球轉(zhuǎn)移軌道射入”的操作中，第三級(jí)火箭以拋物線方式將阿波羅航天器拋出繞地軌道，射往月球方向。

在宇航員第二次關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，隨著阿波羅航天器從火箭頂部彈出，這枚火箭就該壽終正寢了。不過，由于火箭第三級(jí)與阿波羅航天器以同樣的速度和方向前進(jìn)，除非宇航員改變其運(yùn)行軌跡，否則這枚用過的火箭也會(huì)跟著他們抵達(dá)月球。在最初幾次阿波羅任務(wù)中，美國(guó)宇航局的解決方案是將S4B送入繞太陽的軌道。今天，阿波羅8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)和11號(hào)的S4B級(jí)仍在繞太陽運(yùn)行。不過，阿波羅12號(hào)任務(wù)的第三級(jí)火箭已經(jīng)被地球引力重新捕獲。

對(duì)于接下來的阿波羅任務(wù)，美國(guó)宇航局提出了一個(gè)更富想像力的計(jì)劃。從阿波羅12號(hào)開始，登月的阿波羅宇航員都會(huì)在月球上留下阿波羅月球地表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包（簡(jiǎn)稱Alseps，下同），其中包括一個(gè)地震儀。這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包會(huì)將收集的月球數(shù)據(jù)傳送回地球。美國(guó)宇航局會(huì)將用完的三級(jí)火箭撞向月球，地質(zhì)學(xué)家可以追蹤撞擊月巖產(chǎn)生的震動(dòng)來確定月球的地質(zhì)構(gòu)成。

隨著任務(wù)的繼續(xù)，墜毀月球的第三級(jí)數(shù)目增加，傳回來的數(shù)據(jù)也增多。Alseps一直在返回?cái)?shù)據(jù)，直到1977年，美國(guó)宇航局終止了這個(gè)項(xiàng)目。

100：阿波羅12號(hào)發(fā)射時(shí)的云層覆蓋比

1969年11月14日，在首次登月四個(gè)月后，美國(guó)宇航局計(jì)劃再次登月。阿波羅12號(hào)上的宇航員為康拉德、戈登和比恩。

在一次發(fā)射中，工程師們發(fā)現(xiàn)土星5號(hào)自己生成了閃電

當(dāng)天有幾場(chǎng)陣雨，冷鋒橫掃佛羅里達(dá)州中部，但氣象學(xué)家為發(fā)射開了綠燈，發(fā)射的倒計(jì)時(shí)也進(jìn)行得很順利。

在發(fā)射36秒后，土星5號(hào)穿過云層時(shí)，指令艙中的電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障?？道潞暗?，“那是什么鬼？”這是格里芬首次擔(dān)任首席飛行指揮，負(fù)責(zé)監(jiān)督任務(wù)控制。格里芬說，“主警報(bào)和其他警告燈亮起，告知出了問題，康拉德一看，竟然整個(gè)儀表板的燈都亮了起來?！?/p>

隨著火箭繼續(xù)向軌道前進(jìn)，格里芬找到了解決辦法?！斑@個(gè)畢業(yè)于俄克拉何馬州東南部一所小學(xué)院的年輕人艾倫，我猜他大概25歲左右，我打了個(gè)電話問他，他說‘讓他試試把SCE推到Aux（備用電源）上?！备窭锓覐奈绰犝f過這個(gè)開關(guān)，但他讓宇航通訊員卡爾把這個(gè)信息轉(zhuǎn)告宇航員?！翱道乱矎膩頉]有聽說過那個(gè)開關(guān)，所以他說把SCE推到備用電源是什么鬼東西？但是比恩知道開關(guān)在哪里，因?yàn)檫@個(gè)開關(guān)就在他前面。”他們按下開關(guān)，指令艙恢復(fù)了工作。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)重置后，宇航員就飛往月球。