阿波罗11号登月秘密(一):原来他并非登月的最佳人选

2019-07-16 12:36:30 来源: 知否 举报
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编者按:1969年7月16日,宇航员尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)、巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)和迈克尔·柯林斯(Michael Collins)从位于美国佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心的39A发射台起飞,踏上了月球之旅,同时也被载入史册。四天后,阿姆斯特朗奥尔德林将阿波罗11号登月舱“鹰”号降落在月球上的静海,成为首次踏上月球表面的人类。

今年是阿波罗11号登月任务50周年,网易科技《知否》栏目组特别推出“你不知道的登月秘密”系列文章,一起回顾人类探月进程中那些鲜为人知却值得纪念的瞬间。

今天推出系列文章第一篇《阿波罗11号登月秘密(一):原来他并非登月的最佳人选》。

更多精彩内容请关注纪念专题:“人类登月50年”

作者 | 辰辰

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

今年是阿波罗11号任务50周年,这无疑是改变人类科技历史进程的一个里程碑事件。50年前,在不计成本的疯狂投入后,人类首次踏上了月球表面,但这“全人类的一小步”,前后花费了十多年的时间。

“应对极端危险的准确经验”

时间向前追溯一年,如果当时月球有意识的话,它一定觉得人类和自己的亲密接触遥遥无期。回到1968年7月20日,美国国家航空航天局(NASA)还在从一年半前发射台上发生的火灾事故中恢复元气。阿波罗1号的三名宇航员在火灾中不幸丧生。此外,NASA将宇航员送上月球的运载火箭土星5号仍存在严重问题,而登月舱的制造也面临延误。随着苏联在紧锣密鼓地推进自己的登月计划,阿波罗11号想要在这场太空竞赛中拔得头筹,需要不止一次的巨大飞跃。

好在随后的一切进展顺利。到阿波罗11号登月前7个月,阿波罗8号在1968年末顺利完成绕月航行,创造了历史。然而在阿姆斯特朗和奥尔德林正式登月之前,1969年春夏仍有很多工作要做。整个阿波罗计划的设计有点像搭梯子,每个任务都建在前面任务完成的基础之上。这样以来,在登月之前必须首先制造出一个登月舱,然后由宇航员带到月球进行试驾。

通过阿波罗8号,三名宇航员冲到距离月球表面100公里的地方。这次为期六天的飞行证实了阿波罗2号指挥舱可以将人类安全送入深空。这次任务结束后,NASA对土星5号运载火箭更有信心,在第三次轨道飞行中成功解决了导致第二次发射失败的震动问题。

但是要到达月球,NASA需要的不仅仅是一个指挥舱和一个巨大的助推器。月球上并没有可供着陆器直接掉下去的海洋,也没有供降落伞正常打开的大气层。确切地说,为了顺利抵达月球表面,NASA需要一种全新的飞行器,这种飞行器以前从未在人类太空飞行中出现过。

一开始,NASA的工程师们真的不知道如何将宇航员安全送上月球,然后再将宇航员送回地球。最终,他们被约翰·霍伯(John Houbolt)提议的“月球轨道交会对接”(lunar orbit rendezvous)概念所说服。这包括从地球发射一个包括指令舱、服务舱和登月舱在内的航天器。“一旦进入绕月轨道,登月舱就会分离出来降落到月球表面。”然后,只有登月舱的上升阶段会从月球表面发射升空,与指令舱在月球轨道会合后再返回地球。事实上,这种交会对接的风险巨大,NASA直至双子星计划(Gemini)之后才确定这种方案的可行性。

选择这一方案意味着土星5号进行一次发射即可完成整个月球着陆和返航,但也意味着火箭的有效载荷能力已经达到极限。登月舱质量必须非常之低,以便于土星5号能够把它顺利送上月球轨道,因此最终这艘宇宙飞船看起来就像是一只细长的蜘蛛。闪闪发光的橙色Kapton金属箔,四条腿,明显像脸的窗户和舱口。而这一切都是为了尽可能地降低飞船质量。

幸运的是,由于登月舱在发射时可以安全藏在有效载荷整流罩内,因此它不需要隔热罩,也不需要飞行器惯常所有的空气动力学控制装置。它的形状无关紧要。因为不会遇到太多空气阻力,因此也不用考虑天线、腿或其他部件以奇怪的角度突出。由于月球引力弱,7米高的登月舱材料可能很脆弱。

如果说阿波罗8号是NASA有史以来最大胆的任务,那么人们普遍认为,测试脆弱复杂登月舱的阿波罗9号任务将是最困难的。在1969年3月初,在距离正式登月只剩9个月的时候,登月舱已经准备好起飞。如果这时登月舱出现重大问题,很难想象NASA会如何对其进行评估并再次进行测试。

1969年3月3日,阿波罗9号发射升空。三名宇航员在地球轨道进行了一系列测试。其中两人从指令舱进入登月舱。然后,他们从指令舱分离,测试登月舱引擎,模拟登月舱从月球起飞,最后重新回到指令舱,整个系统运行良好。这样,NASA具备了登月的一切硬件基础:一个深空太空舱、一个推力巨大的运载火箭以及一个轻盈的登月舱。

知否|阿波罗11号登月最佳人选 原本不是如今众人皆知的他

图示:阿波罗9号任务中,戴夫·斯科特从指令舱探出头来

1969年3月13日,当阿波罗9号的宇航员成功着陆后,公众开始期待真正的登月计划。下一个任务应该直接登月吗?当然,汤姆·斯塔福德(Tom Stafford)和吉恩·塞尔南(Gene Cernan)肯定希望把阿波罗10号登月舱带到月面。但在内部讨论期间,飞行指挥办公室表示反对。

“当时直接登月的呼声很高”,但任务控制中心想要了解任务的每一个细节,其中包括登月舱将要降落的地方,然后再落实登月。卡夫说:“当我们说这是我们想做的事情时,很多人都说,你为什么要这么做?如果你已经走得那么远,为什么不直接登上月球呢?”

答案是,学习如何将登月舱降至14公里左右,这是一个足够艰巨的任务。距月面14公里是指挥舱可以帮助登月舱完成任务的最低高度。如果阿波罗11号代表了在月球上的一次巨大的飞跃式着陆,在月球表面行走,然后返回地球,任务管理者们想要确定他们理解了所有关于让宇航员到达登月舱最后降落点的事情。

“我们觉得首先应该具备应对一切极端危险的准确经验,然后才能谈得上登月而不是坠月,”卡夫说。

NASA管理者也有实际的理由。阿波罗10号的登月舱是同批宇宙飞船的最后一个。因此,虽然登月舱可以降落在月球表面,但却无法再次起飞。即使NASA想要宇航员登月,物理学常识也不答应。

5月23日,斯塔福德和塞尔南降落到离月球约14公里的地方,经过了计划中的阿波罗11号着陆点。他们兴高采烈地接近月面,离陨石坑很近。

知否|阿波罗11号登月最佳人选 原本不是如今众人皆知的他

图示:阿波罗10号登月舱正在升向绕月轨道。

但几分钟后,当登月舱的上升阶段与下降阶段分离时,塞尔南并不是对月球表面的景象感到惊叹,而是因为登月舱的疯狂旋转而惊慌。一个开关丢失了,导致登月舱开始反复寻找指令舱。随后斯塔福德采取手动控制让一切就绪。

这个小插曲预示着两个月后阿波罗11号的宇航员们会面临不少麻烦。

“合适的地点,合适的时间”

尼尔·阿姆斯特朗并不是NASA登陆月球的最佳人选。向前倒推几年,首席宇航员德科·斯雷顿(Deke Slayton)就已经和管理层达成一致,如果可以的话,水星7号宇航员中的其中一名将获得这一殊荣。

他的选择是格斯·格里森(Gus Grissom)。格里森曾执行过NASA的第二次载人航天任务,还曾指挥过双子星航天器的首次飞行。但不幸的是格里森在阿波罗1号的大火中丧生。“如果格斯还活着,那么可能会有所不同,”斯雷顿在他的自传中写道,“第一个在月球上行走的人应该是格斯·格里森,而不是尼尔·阿姆斯特朗。”

然而,当斯雷顿在1967年4月开始落实登月任务时,执行水星7号任务的宇航员已所剩无几。他自己也因为心律不齐而被叫停。艾伦·谢泼德(Alan Shepard)被诊断出患有梅尼埃病(Meniere’s disease),直到1969年中期接受一项实验性的外科手术后,才得以重返太空。NASA曾告诉约翰·格伦(John Glenn),在完成轨道任务后,其已经成了标志性人物,不会再入选太空飞行,所以格伦也在1964年离开了该机构。斯科特·卡朋特因为在水星第四次飞行任务中表现不佳被开除宇航员队伍。戈登·库珀(Gordon Cooper)也曾在双子星计划的一些训练任务中偷懒。而指挥阿波罗7号的沃利·席尔拉(Wally Schirra)明确表示这将是他的最后一次任务,他告诉斯雷顿,“我已经被这件事毁了。”

在火灾发生前,斯雷顿已经指派了6组宇航员执行登月任务。当时,NASA认为需要五到六次任务才能最终到达月球表面。但现在,一组阿波罗宇航员已经丧生,所以在1967年春天,斯雷顿指派了另一组宇航员参加登月计划,由阿姆斯特朗领导,其中包括埃德温·奥尔德林(Edwin Aldrin)和吉姆·洛弗尔(Jim Lovell)。

斯雷顿在回忆录中写道:“这些人将让我们实现首次登月,但不一定是其中的哪个宇航员,也不一定是既定的顺序。”“我告诫过同组的宇航员,在执行任务时他们彼此的依存度不要太高,因为我预计人员组成会发生变化。”情况果然有变化。在迈克尔·柯林斯(Michael Collins)诊断出骨刺后,洛弗尔从阿姆斯特朗那一组跳到了后来的阿波罗8号任务。柯林斯后来康复后,他被分配到阿姆斯特朗那一组担任指令舱宇航员。

当NASA最终准备好登月时,正好轮到阿姆斯特朗这一组人。斯雷顿表示,并不像惯常所说的那样,因为阿姆斯特朗是平民,为了彰显阿波罗计划的和平意图才最终决定先把他送上月球。那三个人正好出现在合适的时间,合适的地点。

1969年1月6日,阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯在斯雷顿的办公室得知,就是他们了。

"这家伙很棒"

阿姆斯特朗性情平和,在人前非常害羞,但在美国海军服役期间就赢得了孤傲冷漠的名声。他曾多次驾驶F9F黑豹战斗机执行轰炸和侦察任务。在一次低空飞行中,阿姆斯特朗的飞机被高射炮击中,在努力控制飞机的过程中撞上了一根电缆,电缆切断了他飞机一米的右翼。尽管如此,他还是设法返航并安全弹射出来。

知否|阿波罗11号登月最佳人选 原本不是如今众人皆知的他

图示:阿姆斯特朗曾多次驾驶F9F黑豹战斗机

后来,阿姆斯特朗到爱德华兹空军基地担任试飞员,与第一个突破音障的查克·耶格尔(Chuck Yeager)等人共事。阿姆斯特朗驾驶过数十架不同种类的飞机,其中包括空军X-15的七次试飞。在试飞X-15过程中,他曾达到了63公里的高度和5.74马赫的最高速度。1962年,阿姆斯特朗NASA被选为第二批“新九”宇航员之一,同批入选的还有博尔曼、麦克迪维特、斯塔福德和约翰·杨(John Young)等人。

知否|阿波罗11号登月最佳人选 原本不是如今众人皆知的他

图示:驾驶X-15验证机的阿姆斯特朗

在双子星8号任务中,阿姆斯特朗进一步证明了自己的沉着冷静,这也是他第一次担任任务指挥官。当时,一个推进器被卡住了,导致太空舱出现剧烈旋转,他和同组宇航员戴夫·斯科特(Dave Scott)开始失去知觉。他的太空舱以每秒一圈的速度旋转,与地面失去了联系,阿姆斯特朗通过再入推进器使飞船脱离了自旋状态。然后,他不得不坚持在远离救援区域的太平洋上紧急着陆,并在波涛汹涌的海面上漂了几个小时等待救援。

斯科特后来指挥了阿波罗15号登月任务,他很感激自己让阿姆斯特朗来指挥双子星8号。“这家伙很棒,”他回忆道,“他非常了解系统。他找到了解决方案,并在极端情况下激活了解决方案。”

另一件事则发生在阿波罗11号发射之前,完美展现了阿姆斯特朗的抗压能力。作为登月舱训练计划的一部分,指挥官们曾在一种被称为“登月舱训练器”(俗称“飞行床”)的装置上进行训练。

这是个奇妙的玩意儿。它有一个朝下的涡扇发动机,能够支撑装备重量的六分之五,基本上可以模拟月球重力。两个过氧化氢火箭充当登月舱的发动机,还有像登月舱那样的机动推进器。宇航员会爬进去,然后在空中学习“飞行”登月舱训练器。

这种训练危险得要命。NASA制造的五辆训练器中有三辆在事故中坠毁,其中包括尼尔·阿姆斯特朗在1968年5月进行的一次训练。他在最后一刻从训练器里跳了出来,差一点就要死了。后来,休斯顿载人飞船中心主任罗伯特·吉尔鲁思(Robert Gilruth)希望叫停“登月舱训练器”的使用。当卡夫征求阿姆斯特朗的意见时,他为之辩护。他想实现登月。“这是绝对必要的,”阿姆斯特朗告诉卡夫,“这是目前为止登月的最好训练方式。”于是这种训练依然继续下去。

宇航员吉恩·塞尔南(Gene Cernan)在2012年阿姆斯特朗去世时的悼词中这样说:“当选择尼尔成为第一个冒险到另一个世界的人时,命运对我们是善意的。没有人,没有人会比阿姆斯特朗更有尊严、更有风度地接受他这一非凡成就的责任。”

三位宇航员知道,将要迎接他们的是,是漆黑未知的地月之旅。

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乔俊婧 本文来源:知否 责任编辑:乔俊婧_NBJ11279
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