科幻世界(2019年9月)
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SCIENCE 科学

不朽的荣光

——纪念人类登月50周年

文/张雨晨

导语:

1969年7月20日,阿波罗11号飞船的登月舱降落在了月球表面。人类从此成了第一种踏上外星的地球生命。在人类登月50周年的当下,让我们回溯历史,为这一全人类的荣誉进行一次完整的见证。

1 不积跬步,无以至千里

1961年4月12日,苏联航天员尤里·加加林乘坐东方1号飞船,从拜科努尔发射场飞上太空。至此,算上1957年的首颗人造地球卫星斯普尼特1号(Sputnik-1),在美苏两大超级强权的太空竞赛中,苏联已经二度抢占先机。

美国人实在坐不住了。

匆匆地用“水星计划”的载人飞船进行了一次硬充门面的亚轨道飞行后,1961年5月25日,美国总统肯尼迪在演讲中公开宣布:“我相信,这个国家应该在这个十年结束之前,实现人类登月并安全返回地球的目标。”

然而,当时的局势根本不站在他这一边。

早在50年代,美苏就已启动了各自的探月计划。在早期竞争中,拔得头筹的依然是苏联航天人。1959年1月,苏联的月球1号(Luna-1)探测器从太空中以第二宇宙速度(地球逃逸速度)飞掠月球,成为人类在遥望万年后送给月亮的第一份邀请。

苏联的月球2号,保持了很长时间的无人探测器异星行走距离记录

为纪念月球2号而发行的苏联邮票

到了当年9月,月球2号又以极其“毛味”的硬派方式一头撞在了月面上成了首个登陆月球的人类探测器。10月月球3号完成了人类探测器的首次绕月行,并首次为科学家们拍摄到了月球背面的珍贵照片(因为潮汐锁定现象,月球只有一面会对着地球)。

面对这样消沉的现状,肯尼迪在1962年再次发表了慷慨激昂的演讲,面对国内越来越尖锐的质疑之声,他如此回应道:

“但是有人会问,为什么是月球?为什么选它作为我们的目标?就像他们可能会问的,为什么去攀登最高的山峰?为什么要在35年前飞越大西洋……

“我们选择登月。我们选择在这个十年内登上月球并完成其他目标,并不是因为这很容易,而是因为这很困难!”

虽然讲话本身不可能令默然无语的宇宙法则开恩,但经过鼓舞与重整后,美国的探月计划确实开始时来运转。1964年,在多次失败后,游侠(Ranger)计划的7、8、9号机体终于成功地完成了对月球的硬着陆探测任务。

面对咄咄逼人的美国,苏联选择继续霸占探月比赛的领跑席。

1966年1月,月球9号稳稳地落在了月球表面最大的平原——风暴洋(Oceanus Procellarum)上,完成了人类探测器在异星表面的首次软着陆,并首次向地球发回了从月面拍摄到的月球风景。随后的月球10号,则在轨道控制能力上更进一步,成功进入了稳定环绕月球运行的轨道,成了“卫星的卫星”。

而美国的测量者(Surveyor)计划,则开始逐渐拉近与苏联的差距,1号机在1966年5月降落于风暴洋,之后的3、5、6、7号,也都在随后的两年里陆续完成了任务。美国航天技术的实力,开始稳定发挥。双方的探月大战,随着预期时限的临近,进入到白热化的状态。

2 奔月

探月,是为了登月。

摆在美国国家航空航天局(NASA)面前的第一个登月难题,就是设计飞船。

经过反复的论证与取舍后,最后敲定的方案里,飞船将要从前往后划分为负责载人登月的登月舱、负责返回地球的指令舱,以及堆放飞行设备的服务舱。

首个拍下月球照片的人类探测器,月球3号

这样一来,太空舱的对接与释放就成了登月过程中不可能绕过的技术门槛。

为此,NASA早早结束了自己的首个载人航天计划——“水星计划”,并立即将人力物力都转入了下一阶段的“双子星计划”。在探月大战激战正酣的1964年到1966年,美国先后发射了多艘双子星飞船,在地球轨道上反复测试、演练飞船的对接。而驾驶这些飞船的航天员们,就是之后载人登月任务的预备军。

随着“双子星计划”的顺利进行,以及总统“钦定”的时限逐渐逼近,NASA开启了日后注定彪炳史册的“阿波罗计划”。

在进行了一些测试运载火箭、指令舱隔热盾以及飞船燃料稳定性的无人飞船实验后,NASA信心满满地竖起了装载着阿波罗1号飞船的土星火箭,并开始让三名航天员进行实机训练。

然而,在1967年1月27日,一次意外事故导致指令舱突然燃起大火,将正在舱内训练的三名航天员全部活活烧死。面对如此惨烈的事故,NASA的科学家和工程师们凭着对人类探索太空的坚定信念,选择了继续咬牙坚持。尽管航天工程必然伴随着致命的风险,但也最无法容忍随意地挥霍生命。每一次义无反顾地纵身跃入星海,都必须在之前进行成百上千次的模拟与演练。

经过1号飞船的事故,NASA转而换用了最为脚踏实地的稳健战术,将随后的2号和3号任务取消,再将未搭载乘员的4号飞船用于检验新一代的巨型运载火箭——土星5号。之后的阿波罗5号,甚至只有一个登月舱,用来在地球轨道上测试登月舱的工作性能。就连6号的任务,也是无人试飞。

直到1968年10月,阿波罗7号飞船才进行了首次载人飞行。但这艘飞船却并未搭载登月舱,进入太空后,也没有飞向月球,仅仅在地球轨道上进行了一轮又一轮的系统测试。而其中试用的新式图像传输技术,让这次飞行成了首次向电视观众直播的航天员任务。

经过这样看似“拖拉”的前期准备后,阿波罗8号终于在1968年12月踏上了飞向月球的旅程,完成了首次载人绕月飞行。在任务中,航天员们拍摄了地球从月球地平线上升起的瑰丽照片《地出》,被誉为人类影像记录历史上最重要的照片之一。

《地出》,人类历史上最重要的照片之一

而在1969年3月发射的9号飞船,则又老老实实地缩回到地球轨道上,进行了登月舱与指令/服务舱的轨道交会对接测试,同时也测试了航天员的便携式生命保障系统,确保一切环节都万无一失。

到了5月,最后的预演由阿波罗10号顺利完成。飞船再次飞临月球,甚至放下了登月舱模拟登月。登月舱飞到最低的折返高度时,距离月球表面已经只有区区15公里。

终于,在1969年7月16日,阿波罗11号飞船在土星5号火箭的轰鸣中顺利升空,载着尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)、巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)、迈克尔·柯林斯(Michael Collins)三人,背负着全人类的希冀,飞向月球。

在进入太空后,装载着飞船的火箭末段进行了姿态控制点火,将自己推入直奔月球的轨道。而当飞船开始在轨道上稳定滑行后,按照之前已经多次演练的程序,柯林斯开始接管飞船。他操纵着阿波罗11号飞船的指令/服务舱“哥伦比亚”号率先脱离运载火箭,随后控制它在太空中掉转姿态,与仍留在运载火箭末段的“鹰”号登月舱进行对接,组成完整的登月飞船,正式踏上奔赴月球的漫漫旅程。而火箭的末段,也一路跟随着飞船,最终高速掠过月球,进入绕日轨道。

阿波罗11号的机组,左起:阿姆斯特朗,柯林斯,奥尔德林

足足三天后,7月19日,阿波罗11号跑完了地月之间38万千米的漫漫长路。在飞船绕过月球背面后,服务舱的主发动机向前点火,使之减速进入绕月轨道。而飞船内的三名航天员,此时已经看到了先前由游侠8号和测量者5号为自己探明的降落区。

正在点火发射的土星5号运载火箭,装载着阿波罗11号飞船

阿波罗11号的登月舱——“鹰”号

标准时间20日18点11分,在经过充分的休整和设备检查后,“鹰”号登月舱与指令/服务舱“哥伦比亚”号分离,任务指令长阿姆斯特朗和奥尔德林踏上了人类登月的最后一段路程。然而偏偏在这个关键的时候,意外还是发生了:由于飞行控制计算机的工作异常,登月舱飞行速度过快,错过了预期登陆点。不过两名航天员在地面指挥中心的果断授意下,马上将驾驶系统切换为半自动模式,终于在20点17分,降落到了月球的静海(Sea of Tranquility)平原。

又经过了6个小时的设备检查与出舱准备,21日的2点56分15秒,阿姆斯特朗踏上月球表面,说出了那句必将铭刻人类文明丰碑的豪迈宣言:

“这是个人的一小步,却是人类的一大步”。

全球有6亿人通过电视直播见证了这一人类文明史上最伟大的时刻。

随后,奥尔德林也钻出了登月舱。两名航天员开始代表全人类——甚至代表全部地球生命,在月面上进行各种活动。在共计两个多小时的月面活动时间里,二人收集了近25千克的月尘和岩石样本,在一望无际的灰色荒原上漫步拍照,还在月球表面安放了被动式地震仪、激光测距器、太阳风粒子收集器以及一枚纪念阿波罗1号航天员英灵的徽章。

阿姆斯特朗拍摄的奥尔德林和“鹰”号登陆舱

结束了月面活动后,二人返回登月舱,在完成了返航阶段的准备工作后安然进入梦乡。

此时,除了队友柯林斯以外,他们的头顶上还有另一位地球的来客。

虽然竞争载人登月已经无望,但苏联的月球15号探测器还是和阿波罗11号几乎同时赶到了月球。面对这片遥望万年的净土,在地球上原本不共戴天两大强权达成了和解。为了避免意外碰撞,双方互相交换了彼此航天器的部分轨道信息。

15点47分,当阿姆斯特朗和奥尔德林还在月球上休息时,月球15号点燃了反推火箭,准备降落月面,并争取赶在阿波罗11号之前将月球的样本带回地球。然而,在4分钟后,探测器就与地面永远失去了联系,坠毁在了月球上。

又过了两个小时,“鹰”号登月舱的上半部分载着两名航天员飞离了月球,并顺利与“哥伦比亚”号汇合。三天后,7月24日,阿波罗11号的指令舱载着三名航天员溅落在太平洋。至此,人类首次登月任务取得了圆满的成功。

作为这个辉煌传奇令人啼笑皆非的尾声,三名航天英雄在落地后,居然被官方以“不能排除被外星病菌感染的可能性”等理由隔离了三周,一直到8月13日才放出来迎接鲜花与聚光灯的狂轰滥炸。

真牵扯到外星探索时,再严肃的事情也变得科幻了。

3 荣耀

一回生,二回熟。

1969年11月,当众人还未从庆祝人类登月的盛典中缓过劲来时,阿波罗12号就以一次近乎完美的任务验证了NASA强悍的技术能力。在这次任务中,12号的登陆舱精确落在了1966年发射的测量者3号附近,登月的航天员甚至还把测量者3号的主摄像机拆下带回了地球。

1970年4月,当喜新厌旧的美国大众已经开始对登月有点审美疲劳时,例行公事发射上天的阿波罗13号,却在奔向月球的旅途中给地面控制中心发了一条足以让人心脏停跳的讯息:

“休斯敦,我们有麻烦了。”

原来,因为一个极小的失误,导致飞船服务舱的氧气罐发生了爆炸。这样一来,为飞船上大大小小各种设备供电的氢氧燃料电池就无法正常工作。而航天员们身处的指令舱此时只剩下用于再入大气层时独立工作所预留的10小时电源。更绝望的是,飞船的大推力主发动机也在服务舱尾端,此时贸然点燃它的后果,没人敢猜。

万幸,这次任务的指令长,是曾经驾驶阿波罗8号绕月飞行詹姆斯·洛威尔(James Lovell)。在这名举世无双的“月球老司机”带领下,阿波罗13号的乘员们转入了尚有足够能源与氧气的登月舱避难,并继续沿着预设的轨道滑向月球。当他们绕过月球后,借着月球的引力弹弓效应,飞船驾驶员点燃了登月舱原本用于降落月面的反推火箭,让飞船加速飞入了返回地球的轨道,最终安全回家。虽然没能完成预期的登月任务,但这次奇迹般的太空救援行动,依然让参与其中的航天员和地面指挥者们获得了英雄般的赞誉。

有了这次“成功的失败”作为教训后,接下来的四次“阿波罗计划”就顺风顺水了。

1971年1月,阿波罗14号发射,由已经48岁“高龄”的美国首位航天员艾伦·谢泼德(Alan Shepard)任指令长。令人捧腹的是,这位老顽童竟然在登月舱里塞了一根高尔夫球杆,并在电视直播下,在月面打了两杆。

为了让航天员能在月球表面更尽情地撒欢,从同年7月升空的阿波罗15号开始,飞船上都搭载了月球车。这次任务中,两位航天员在月亮上住了整整3天。期间,他们飙车、拍照、搞地质研究,还在月面上放置了一个雕刻成抽象人形的铝块,以及一片写有14个名字的名牌。这组名为“倒下的航天员”的艺术品,是为了纪念到当时为止所有牺牲的航天员。这14个名字中,有阿波罗1号牺牲的三人、因为返回舱无法开伞而摔死的苏联航天员科马洛夫、在飞行训练中坠机身亡的加加林,以及就在阿波罗15号登月前一个月因为联盟11号飞船事故而牺牲的三名苏联航天员。

在月面上飙车的航天员

到了1972年,随着阿波罗16与17号成功完成登月任务,已经耗费无数人力物力的“阿波罗计划”被提前终止了。

其中一个重要的原因,就是苏联载人登月计划的全面失败。

不同于擅长“集中力量办大事”的一贯印象,苏联的载人登月计划充满了派系内斗——绕月和登月这两个紧密相连的计划,竟然分别交由两个互相看不对眼的系统班子来分别承担。而随着一代航天英杰科罗廖夫的病逝,这个混乱庞大的计划就更难推进了。此外,运送飞船的N-1火箭也拖了项目的后腿。由于火箭推力不足,苏联的LK登月舱只能容纳一人,远小于阿波罗飞船的登月舱。而1969年7月3日的N-1火箭爆炸事故,更是造成了150余人死亡的惨烈代价。终于,在1971年,苏共中央取消了载人登月计划。而随后的苏联探月工程,则将重心转入了返回式探测器和无人月球车。

阿波罗计划之后,苏联的月球探测重点转向了无人月球车和返回式采样舱

此后人类再也没能登上月球。

但人类并没有忘记月球,各个国家还是继续向月球发射了各式各样的探测器。2019年1月3日,我国的嫦娥四号完成了人类史上首次航天器在月球背面的着陆,以最为实际的科学探索行动,为人类登月50周年献上了最高的敬意。

也许有一天,人类会再次登上月球,也许有一天,人类会最终消亡。但是我们留在月球上的探测器、登月舱、月球车、塑像以及脚印,却会成为无言的丰碑,在月球近乎真空的旷野上以万年为单位伫立,昭示着人类文明不朽的荣光。

当你下次举头望明月时,请不要忘记,它不仅仅诗词歌赋中的“月亮”,也是“月球”——我们人类曾经踏足过的最高边疆。那一抹皎洁的太阳反光中,铭刻着全人类永存星海的荣光。

[责任编辑:艾珂]