阿波羅計劃:人類探索月球的歷史(四)_風聞
diewisch-历史唯物观察者-2019-07-03 07:42
“阿波羅12號”重返月球
美國國家航空和宇航局在“阿波羅11號”登月成功以後,繼續執行人類登月的計劃:登月飛行將每隔四個月進行一次,共有十次在月球上不同地點着陸。在“阿波羅11號”飛船發射四個月後,美國按計劃發射了“阿波羅12號”宇宙飛船。執行這次飛行任務的三位宇航員是指令長康拉德、指令艙駕駛員戈登和登月艙駕駛員比恩。“阿波羅12號”的總目標是月面上以“風暴洋”聞名的一片起伏的平原地帶。選定的降落地點在首次登月的靜海基地以西大約1530千米的赤道下邊。
兩年以前,美國發射的無人探測器“測量員3號”曾抵達這個地方,它應該還在那裏,此行的目的之一,便是要降落在它的附近,可以視察它,回收它的部件。
“阿波羅12號”在1969年11月14日從肯尼迪宇航中心發射。發射前的準備工作非常順利。可發射那天早晨,卡納維拉爾角的上空烏雲密佈,給發射工作帶來了困難。由於此前有人駕駛的宇宙飛船從未在雨中發射過,第一次到現場參觀“阿波羅”發射的尼克松總統,似乎要失望了。可是等視察飛機報告雲裏沒有電以後,倒數繼續進行下去。
“土星5號”火箭在上午11時22分準時點火,“阿波羅12號”在怒吼聲中,騰空而起,進入低垂的烏雲中。這時烏雲裏突然出現兩道閃電,強大的閃電將宇宙飛船制導系統的主要部分擊斷了。同時飛船的電力系統關閉了,儀表盤上發出了警告的閃光。宇航員們暫用電池組供給動力的後備系統替代,然後他們安裝好斷路器,排除了險情。此後,他們的登月旅程可以説是很順利的。
經過了和“阿波羅11號”大致相同的過程,“阿波羅12號”的登月艙於1969年11月19日在月面的“風暴洋”的東南部,即南緯3°2'21"、西經23°24'58"的地方,成功地進行了精確定位着陸。降落地點距1967年4月19日在月面軟着陸的月球探測器“測量員3號”只有18米。
康拉德和比恩走出登月艙,下到月面上,相隔4個月,人類又回到月球上來了。康拉德和比恩在月面上逗留了31小時32分。在這期間,他們進行了兩次月面活動:第一次康拉德活動了4小時4分,比恩活動了3小時30分;第二次康拉德活動了3小時49分,比恩活動了3小時20分。
康拉德在上午6時45分開始第一次月面行走。他在登月艙的梯腳處,只見以前的“測量員”還在坑穴邊上。它的電池組、攝影機和通訊設備都已經失靈了,但其構造和外形並無多大改變。此時他們先要安放若干科學儀器。他們來到距離降落點約300米處,安放了一批儀器。這儀器是以原子能電池作為電源的,隨時都能向地球發送資料。
他們的第二次4小時左右的月面活動,是人類在月球上的第一次“自然徒步旅行”走的路線是經過詳細研究後確定的。他們走到離登月艙較遠的地方,在山坑穴處採集了一些月岩標本。在一個形狀像雪人似的地方,試驗月震驗震器的效果。驗震器送到地球的無線電訊號,顯示它們已記錄到輕微的震動。他們走到被遺棄的“測量員”那裏,回收了它的攝像機和一些部件,準備帶回地球。供專家檢查研究,看看這些暴露在月球環境裏兩年多的物質,究竟發生了什麼變化。這可以幫助他們設計未來的宇宙飛船和月球基地的機械。
完成月面工作後,兩位宇航員回到登月艙,並發動火箭升離月面,與指令艙裏的戈登重新會合。回到母船以後,他們把不再需要的登月艙的上升段拋向月面,作了人造月震的試驗。然後,他們踏上返回地球的旅程,於11月24日在太平洋安全順利降落。
“阿波羅13號”登月遇險
1970年4月11日,美國發射了“阿波羅13號”宇宙飛船。飛船計劃在月球上的弗拉·摩洛地區降落,宇航員的目的是勘探那裏的火山口及古老的月岩。由於飛船在飛行途中發生嚴重故障,他們的目的沒有實現,原定的一次勘探月球的航程,結果倒成了一次逃生的航程。
“阿波羅13號”的指令長洛弗爾,是一位42歲的海軍上校,老資格的宇航員,技術純熟且經驗豐富,是當時參加太空飛行時間最長的人。登上“阿波羅13號”以前,他已有572小時太空飛行的經歷了。指令艙駕駛員是斯威加特,登月艙駕駛員是海斯。
“阿波羅13號”發射後,起初兩天半的飛行還是順順利利的。直到它飛行了55小時54分,即4月13日午後l0時7分,那時三位宇航員剛剛演完一個輕鬆的電視節目。這時他們已經飛離地球大約有30萬千米了。突然,“呼”的一聲巨響,服務艙發生了爆炸。指令艙內的紅色和黃色的報警燈立刻閃亮。同樣的燈也在休斯敦指揮中心閃亮,顯然飛船發生了重大事故,飛行控制室馬上緊張起來。他們在無線電上聽到海斯説:“我們聽到很大的一聲巨響。我們肯定碰到一個大難題了!”
發生爆炸的“阿波羅13號”飛船上,情況更是萬分危急。坐在指揮艙座位上的海斯看見儀表盤上的一半電器系統的電壓已降落到零度。指令長洛弗爾看到窗外有股氣流急速衝出,他馬上向地面彙報放出來的原來是氧氣,服務艙裏的一個儲氧器爆炸了,另一個損壞了,寶貴的氧氣正從飛船中出去。由於大量漏氣,衝出的氣流產生了亂射火箭似的效果,使飛船不穩定了,頭部下沉和滾動起來,緊接着又發現3個燃料電池有兩個失靈。
三位宇航員的處境十分危險。他們的氧氣供應可能因泄漏而中斷。他們還可能沒有足夠用的水和電。此外,他們也可能因為機械故障而無法操縱這隻已損壞了的飛船。它可能偏離航道,撞毀在月球上,或者可能掠過地球而失蹤,也有可能在重返地球大氣層的時候被燒燬。在這危急時刻,地面指揮中心只有一個想法:必須想盡一切辦法營救三名宇航員,使他們安全地返回地球。美國宇航局當即作出中止登月,全力以赴返回地球的決定。
地面指揮人員跟三位宇航員討論了技術性問題,共同作出瞭如下返航計劃:乘員組離開指令艙呆在登月艙內;耗電力少的登月艙將負責導航飛船;當飛船接近地球的時候他們再回到指令艙,拋棄登月艙,然後重返大氣層,在指令艙中降落。
按照回航計劃,洛弗爾和海斯從指令艙進入登月艙,斯韋加特留在指令艙裏,他要趕緊做兩件事:一是將服務艙裏的氧轉輸到指令艙裏的一隻後備箱裏,以供給指令艙重入大氣層之用;二是將應急電池組連接自動器械,以便在登月艙的航行設備能夠發動以前,使自動器械繼續操作。做完上述工作後,斯韋加特立刻關閉電池組電力,留備重返地球用,然後進入登月艙。在地面的訓練中,他們用登月艙當做救生艇已經排練過許多次,這次卻是真的用上了。飛行指揮人員和宇航員都明白不容稍有錯誤,若是登月艙的重要系統現在再發生故障,三位宇航員就沒有逃生的機會了。在三位宇航員進入登月艙的同時,地面指揮人員利用計算機在他們危險的旅途中幫助他們,替他們出主意,想辦法。大約有一萬名科學家、宇航員、專家和其他工程技術人員參與了這項營救工作。
由於飛船這時已飛離地球太遠,事實上飛船已飛近月球,要它抗拒月球的引力立刻返航,那將需要消耗大量的火箭動力。所以地面指揮中心作出決定:飛船仍舊繞月飛行,選擇一條更正確的重返地球路線返回地球。為此,三位宇航員駕駛飛船從月球背後轉過來用太陽筆直對準飛船的一個窗口的辦法,確定好飛行路線,發動火箭轉向地球飛回來。這是時間和登月艙一路減少的氧、水及電存量的一種競賽。這時他們所依賴的是登月艙的有限的電力、水和氧,那是隻供兩個人在月球上短時間用的。洛弗爾後來承認,他們那時也曾懷疑是否能夠生還。
回航途中,飛船裏的條件極其惡劣,尤其是飛船的加熱器沒有了電,寒冷令人難以忍受。宇航員裹上額外的內衣,還凍得受不了,難以入睡,身體幾乎快要凍僵了。寒冷和疲倦使宇航員有兩次無意中用了錯誤操縱裝置。尤其是在最後度過的幾個小時,不得不服食興奮丸來維持。他們更為擔心的是重入大氣層時會有儀器凍得無法使用。
1970年4月17日,是多災多難的“阿波羅13號”將要降落地球的日子。全世界都在焦急地等待着。美艦“硫黃島號”在南太平洋做好準備,等待飛船降落。若“阿波羅13號”遠離預定目標降落,有十三個國家,包括當時的蘇聯在內,都提供艦船飛機協助救援。
在重入地球大氣層以前,洛弗爾在登月艙裏發動它的四個噴射器,將宇宙飛船推向前。然後,斯威加特操縱重新開動起來的指令艙,爆發炸藥螺栓,使指令艙和服務艙分開,接着,洛弗爾再發動一次火箭引擎,將宇宙飛船的其餘部分從服務艙退開,使它們離開服務艙一段距離。當他們把飛船繞過來時,這才第一次看到服務艙損壞的情形。洛弗爾報告説:“服務艙有一邊完全不見了。”他又説損壞最厲害的部分,在飛行器底部的天線附近。
斯威加特將指令艙制導系統的電打開了.看到電力充足,他才放心了。謝天謝地,電子儀器總算沒因寒冷而損壞。這時洛弗爾和海斯也從登月艙爬進指令艙裏來,關好艙門,然後將登月艙分離拋棄。至於剩餘的飛行,重入大氣層和降落海面等都是常規而安全的工作了。
4月17日下午1時7分,“阿波羅13號”的三位宇航員,度過了重重的危險,在太平洋安全降落。他們又回到大地母親的懷抱。在降落以後,尼克松總統曾和三位宇航員會晤,並向他們致意。
其他幾次登月探險
經歷了“阿波羅13號”的驚險飛行之後,為了確保飛行的安全和登月任務的順利完成,美國宇航局決定修改“阿波羅”飛船每隔4個月發射一次的原訂計劃,以便他們有充分的時間着手改進飛船的安全性。
科學家和工程師對“阿波羅”飛船作了十多處修改。把由於製作疏忽造成“阿波羅13”號故障的缺點徹底除去。他們增設了第三個儲氧器,並和服務艙的兩個儲氧器隔開;安裝了一個額外的高能電池組以備緊急發電用,重新設計了儲氧器,並將儲氧器的線路封藏在金屬線管裏。改進的“阿波羅14號”飛船完成後,又進行了詳細的檢查和試驗。為了準備“阿波羅14號”的飛行,他們共用了10個月左右的時間。
在“阿波羅13號”發射九個月以後,“阿波羅14號”發射的準備工作已近尾聲。1971年1月下旬,嘗試人類第三次降落月球的“阿波羅14號”的倒計時工作,在一種異乎尋常的令人擔憂的氣氛中開始了。雖然這時“阿波羅13號”的爆炸已經過去好久了,可是那次驚險的飛行人們仍未忘懷,那次失敗的陰影仍籠罩在“阿波羅14號”的工程師、專家及宇航員的心頭。
1971年1月31日,“阿波羅14號”從肯尼迪宇航中心發射,預計在月球風暴洋東岸的弗拉。摩洛高地登陸,也就是上次給“阿波羅13號”選定的降落地點。
“阿波羅14號”飛船的三位宇航員,一位是47歲的指令長謝潑德。他是美國第一個到太空去的人。後來因為患有美尼爾氏病,沒有參加雙子座和“阿波羅”計劃的早期飛行。1968年經外科手術消除了病症,才使得他有機會參加這次登月飛行。另一位是37歲的指令艙駕駛員羅塞。他是空軍少校和試飛駕駛員。還有一位是40歲的登月艙駕駛員米切爾。他是一位海軍中校,此前曾在麻省理工學院獲得航空學和宇航行學博士學位。
在“阿波羅14號”飛行前,人們對此行的憂慮和擔心好像是有什麼預見似的。“阿波羅14號”開始飛行不久,就遇到了第一個麻煩。當時飛船剛剛離開地球的軌道,宇航員按計劃拆離了登月艙,改變它的位置,然後使它與指令艙重新對接,然而在對接中遇到了很大困難。宇航員將指令艙接上登月艙的連接環時,活栓總是關不上。他們作了五次對接都沒有成功,每次活栓都關不上。他們把情況向指揮中心報告了,並同指揮中心討論了這個技術問題,決定再試一試。在第六次對接時終於取得成功了。
指揮中心這時候要做出一個十分困難的決定:繼續把他們送上月球是否明智?登月後可能會發生同樣的麻煩,他們也許跟母船對接不上。這樣,那兩位降落月球的宇航員就永遠也回不來了。指揮人員考慮到了這些困難和危險,針對可能發生的故障,制定出瞭解決的可行辦法。三位宇航員也在飛船內做試驗,設法找出引起故障的原因。他們肯定那不是機械毛病,指揮中心認為危險性不大,決定繼續飛行;三位宇航員都很高興,駕駛飛船繼續飛往月球。
2月5日清晨,他們到了月球上空。謝潑德和米切爾準備登月。他倆進入登月艙,使登月艙和母船分離。然後,謝潑德和米切爾準備發動火箭降落,這時又發生了第二個神秘問題。
飛行管理員仔細檢查“阿波羅14號”登月艙用無線電送回的資料時,發現登月艙的中途放棄飛行開關發出一種假信號給登月艙的主要計算機。這個開關本來只有在宇航員因為某種故障想中止飛行時,才能使用它。雖然這個開動錯了的開關並不危害到宇航員,但在下降火箭啓動之後,如果它送出一個假信號,則可能會阻止登月艙降落。
必須設法補救,儘快排除這一故障。飛行指揮中心的和麻省理工學院及卡納維拉爾角的工程師和導航專家,用電話討論,最後決定採取一種智勝開關的辦法。他們立即動手編制了一套計算機指令,先在模型機裏試驗過。然後他們讓“阿波羅14號”的宇航員在開始下降月球以前,將他們新編制的“應急計劃”輸入指導計算機。
“阿波羅14號”登月艙的降落再沒有出現任何麻煩。2月5日上午4時18分,登月艙在預定降落地點——月球赤道附近的弗拉·摩洛高地上(南緯3°40’,西經17°29’)順利着陸。
着陸後,上午9時49分,宇航員打開登月艙的艙門,開始了此行的第一次月面活動。他們安放了月面實驗裝置,進行了各種試驗。這時,他們發現,已過了一年多,“阿波羅12號”的月面實驗裝置,仍在工作;預計“阿波羅14號”的實驗裝置壽命會更長,工作會更好。這次月面活動共用了4小時40分。
2月6日清早,謝潑德和米切爾開始了第二次月面活動。他們做了將近3千米的長途步行,採集了一些岩石和月面塵土樣品。他們拉着一輛兩個輪子的手推車,把採集的岩石裝在車上拉着走。步行途中,他們觀察了許多坑穴,發現了一些與“阿波羅ll號”和“阿波羅12號”宇航員見到的完全不同的岩石,還發現了有裂隙的和侵蝕了的岩石。他們分別取了樣品。他們還走到一塊巨大的礫石跟前,從巨礫上削下一小塊作為標本。他們精心採集了一些可能是月球內部深處的岩石標本。他們共採集了岩石及月面塵土標本42.75千克,帶回登月艙。
在第二次月面活動結束的時候,謝潑德決定在月球上做一個有趣的遊戲。他拿出一個高爾夫球,用挖掘工具的柄去打它。由於月球的引力很小,高爾夫球打到了很遠的地方。他享受了有史以來第一次打月面高爾夫球的樂趣。
兩位宇航員順利完成月面工作後,在下午1時49分他們開動上升火箭,從月面起飛.到了等待軌道與母船會合。令人寬慰的是,他們第一次就對接成功,那天發生過的麻煩總算沒有再度發生,接下來的三天回航是十分順利的旅程。飛船在2月9日安全降落在中部太平洋上,一次令人擔憂的登月飛行終於大功告成了。
幾個月以後,“阿波羅15號”載着指令長斯科特,指令艙駕駛員沃登和登月艙駕駛員歐文,於1971年7月26日發射升空。在飛往月球途中,表明服務艙的主火箭的燃料閥發生故障的警告燈曾經亮過,但經查明這是警告燈的錯誤。以後飛行順利。登月艙載着斯科特和歐文,平安地降落在“雨海”西邊的亞平寧山哈德利峽谷,這是第一次在遠離月球赤道的地方降落。
“阿波羅15號”的登月艙裏,載有一輛有四個輪子的月球車。這是一輛造價800萬美元的特製機動車。它長約3米,是電動的,由蓄電池供電。它的車輪與眾不同,每個輪子都有二台電動機,前輪和後輪都裝有舵,車上還裝有各種科學儀器,使用相當方便。車子可以裝幾噸岩石。
斯科特和歐文駕駛着月球車,在月球上探測。他們使用車上的儀器進行多種新的科學化驗和實驗;並經常走出月球車,採集岩石,裝進車裏,再運回登月艙。
兩位宇航員在月面逗留了66小時55分.進行了三次月面活動。第一次活動了6小時34分14秒,第二次活動了7小時12分43秒,第三次活動了4小時50分9秒,合計達18小時37分6秒。月球車行走的距離分別是:第一次5.1千米,第二次12.7千米,第三次10.3千米,合計28.1千米。宇航員離開登月艙的距離是9.5千米。他們的月面活動都由月球車上的彩色攝像機記錄下來並且發回地球,使人們可以從電視上看到。
指令長斯科特還開設了歷史上第一個月面郵局,打上紀念郵票的郵戳,並作了伽利略的自由落體實驗:在真空狀態下鐵錘和羽毛以相同的速度下落。
兩位宇航員還發放了一顆小科學衞星,這顆衞星從月球軌道繼續播送資料好幾個月。
在返回地球途中,歐文在距離地球315000千米的“深宇宙”進行了40分鐘的宇宙游泳。
“阿波羅15號”於8月7日平安降落。它的總飛行時間是295小時12分,帶回的月面岩石標本77千克。
“阿波羅16號”在1972年4月16日起飛,登月地點是月球中央高地的笛卡兒高地。它在月球赤道南大約482千米的地方。三位宇航員分別是指令長約翰·楊、指令艙駕駛員馬丁利,登月艙駕駛員杜克。由於發生故障,他的使命幾乎失敗。
在準備登月時,兩位宇航員進入登月艙後。留在指令艙的馬丁利拆離了登月艙,看着它飄走。他正要點燃上升發動機把指令艙射人等待軌道,突然一個信號顯示機械出了故障。他不敢啓動,怕飛船進錯軌道。那樣宇航員們可能永遠也回不到地球上了。
休斯敦指揮中心的指揮員有些驚慌,有人想令宇航員直接返回,但是指揮中心最後決定先做實驗再定。宇航員繞月球一圈又一圈地飛行了幾個小時,同時,地面的科學家們用模擬器作了各種測試和實驗,結果表明宇航員沒有危險。指揮中心於是下達了登月的命令。
兩位宇航員登上月球,在月面上度過了繁忙的三天。他們使用月球車進行了科學考察,收集岩石,進行科學試驗。他們採集了月岩樣品95.5千克,還拾到46億年前的結晶岩。此外,他們還將一顆小科學衞星順利送進月球軌道。完成任務後,他們於4月27日順利返回地球。
1972年12月7日午夜過後半小時,又一艘阿波羅飛船——“阿波羅17號”從卡納維拉爾角起飛了。這是飛船第一次在夜晚發射。當巨大的“土星5號”火箭推動飛船飛向天空時,突發的亮光給卡納維拉爾角的天空帶來了黎明的假象。人們在很遠的地方都可以看到閃閃發光的橙色火焰。隨着飛船的升高,北到北卡羅來納,南到古巴都能看到一條火柱,景象真是壯觀極了。
“阿波羅17號”由駕駛過“雙子座9號”,和“阿波羅l0號”的經驗豐富的宇航員塞爾南擔任指令長。指令艙駕駛員是伊文思。登月艙駕駛員是施密特。施密特是一位地質學家,在美國地質調查所從事研究工作。他是“阿波羅”機組人員中唯一的一位科學家。
“阿波羅17號”的指令艙命名為“美洲號”,登月艙命名為“挑戰者號”。
塞爾南和施密特於12月11日乘“挑戰者號”在月面的陶拉斯·特利羅山脈着陸,順利登上了月球。他們這次的使命是六次登月中最重要的。他們在月球上建立了一個核動力實驗站,其電子儀器可收集有關月球的科學資料,並把信息送回地球;他們還用儀器探測了重力波;最後,他們還得駕駛月球車,探索月球,考察了月球的高山峽谷地區。
有一次,他們驅車16千米,這是在月球上行車最長的一次。在考察過程中,他們精心採集了一些岩石、土壤樣品,用月球車帶回登月艙。
有一天,他們在月面步行,探索一個坑穴。一個宇航員查看月面,發現了浮土下面的橘黃色土壤。這一發現使他們十分驚喜。他們趕緊挖了個洞,看到下面的土也呈橘黃色。這一振奮人心的發現表明月球上曾經有過水。宇航員採集了一些橘黃色土的樣品帶回地球供科學家們研究。
兩位宇航員在月面逗留了74小時59分,在月面活動了22小時5分鐘,採集岩石及土壤樣品115千克。
完成月面工作任務後,兩位宇航員乘“挑戰者號”飛離月球,與“美洲號”會合、對接。然後帶着他們的珍寶飛返地球。12月19日,“阿波羅17號”在南太平洋平安降落,三位宇航員勝利地返回了地球。
“阿波羅17號”的總飛行時間為301小時52分,是“阿波羅”計劃中最長的。它的兩位宇航員在月面停留的時間和月面活動的時間在“阿波羅”計劃中也都是創最高紀錄的。
“阿波羅”計劃伴隨着“阿波羅17號”的勝利凱旋而結束了。它所帶來的巨大的成果卻將永遠地為人類造福。
“阿波羅”計劃的成功是人類科學的最輝煌結晶,將永載科學史冊。