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阿波罗8号发射秘闻:困难重重险些流产(图)

来源:新浪时间:2008-12-30

阿波罗8号发射秘闻:困难重重险些流产(图)

阿波罗8号所拍地球照片 

阿波罗8号发射秘闻:困难重重险些流产(图)

阿波罗8号飞船构造图

阿波罗8号发射秘闻:困难重重险些流产(图)

阿波罗8号飞行轨迹

  1968年12月21日,三名美国宇航员搭乘阿波罗8号飞船随土星5号火箭升上太空,进行绕月球轨道飞行,实现了人类首次进入另外一个天体的重力场,此次飞行也因而被誉为是人类历史上最勇敢、最无畏的飞行之一。在 “阿波罗”8号飞船发射40周年之际,英国《新科学家》杂志撰文揭秘 阿波罗8号任务背后的故事。

  “阿波罗”8号的宇航员虽然没有登上月球,但这是人类历史上进行的第一次载人往返月球之旅。尽管此前的“阿波罗”7号也让人兴趣十足,但相对来说级别较低,不过是“阿波罗”8号登场前进行的一次地球轨道试飞,只有“阿波罗”8号才真正成为全世界媒体和公众关注焦点并最终创造了历史。

  险些“胎死腹中”

  但有谁能想到,“阿波罗”8号月球任务差一点就“胎死腹中”。1968年夏季,“阿波罗”项目策划者并不十分确定将在这一年年末上演何种举动。当时,第一艘载人“阿波罗”系列飞船——“阿波罗”7号的准备工作正在进行当中,它的任务是让“阿波罗”主飞船进行第一次地球轨道全面测试。即使测试工作顺利完成,但按照原定计划,“阿波罗”8号任务所需的“土星”5号推进器和月球登陆器均存在问题。更为严重的是,一切工作都要做到一个字,那就是“快”,原因就在于约翰·肯尼迪(John Kennedy)总统已发誓要在这一个10年即将结束时让月球留下美国人的足迹。那如何才能完成总统交待的任务呢?

  根据官方制定的计划,美国宇航局要执行从“A”到“G”的一系列任务,“G”毫无疑问代表登陆月球,“A”和“B”代表无人试验,当时已经顺利完成。“阿波罗”7号执行的是“C”任务,即在低地球轨道为主飞船(CSM,即指令舱和服务舱的英文缩写)进行试飞。下一行的“D”任务指的是完整的“阿波罗”飞船在低地球轨道进行测试,其中包括月球登陆器。不幸的是,LM(登月舱的英文缩写)的研发工作进展缓慢。到1968年8月,情况已经很清楚了,用于那一年试验飞行的完整的LM不可能准备好。

  更为严峻的是,CSM和LM都需要使用“土星”5号推进器,而推进器本身也面临一系列问题。1967年11月,“阿波罗”飞船(“阿波罗”4号)顺利完成第一次试飞,但“阿波罗”6号于1968年4月进行的第二次试飞却最终以失败告终。虽然6号的主要目标均得以实现,但仍面临3个严峻的技术问题:在第一阶段飞行中,出现剧烈藕合振动;在第二和第三阶段飞行中,多个发动机出现故障;飞船接合器部分结构失灵。如果任何一个问题不能加以解决,便无法进行载人任务。

  面对压力 敢于冒险

  沃纳·冯·布劳恩(Wernher von Braun)所在的马歇尔太空飞行中心负责研制“土星”5号,虽然他们面临的问题处于可控范围,但让第三个“土星”5号搭载人员仍旧是一个极为大胆的举动。

  谨慎的做法是在1968年晚些时候再进行一次无人试验,而后在1969年初执行“D”任务。然而,美国宇航局显然等不到那个时候。首先,肯尼迪设定的最后期限日益临近,推迟几个月无疑是最不能接受的做法。更为严重的是,当时的苏联正准备派宇航员进行绕月飞行——他们的Zond探测器月球飞跃任务显然是针对一艘无附属设备的“联盟”号飞船进行的无人试验。很多年之后,西方人才意识到Zond试飞并没有看上去那么成功。

  也就是说,当时已到了要敢于冒险的时候了。第三个“土星”5号将不再搭载LM而是搭载宇航员,这将是第一次将人送入外太空的冒险之旅。没有登月舱的CSM无法“排练”登月过程,但它仍可以绕月球“荡秋千”,甚至可以在一天左右时间内上演绕月飞行。美国宇航局计划制定者考虑的越多,进行类似尝试的做法似乎就越正确。如果顺利完成,登月计划将向前迈出重要一步。对于可能面临的风险,时任“土星”5号项目负责人的冯·布劳恩曾作出这样精妙的概括:“一旦503(第三个“土星”5号)搭载人员,走多远都不成问题。”

  但向高层成功“兜售”这一想法显然难度巨大。时任美国宇航局局长詹姆斯·韦伯(James Webb)便被这一想法震惊了,他最多会批准将这种可能性作为一种选择。当时,美国宇航局一直在考虑执行“终极版C任务”,即一次地球轨道飞行同时可以选择向更远的地区前进。出人意料的是,在“阿波罗”7号试飞前不久,韦伯宣布要退休了。有报道说,他一直设法说服林登·约翰逊(Lyndon Johnson)总统撤销削减宇航局预算的做法,如果不同意便以辞职相威胁,

  但约翰逊最终没有买他的账。对于韦伯的离任,“阿波罗”计划负责人的反应是:“这让‘终极版C任务’成为一种可能。”在随后进行的测试中,“土星”5号的问题并没有再次出现,整个任务进行得非常顺利,几乎可以用完美来形容。宇航员绕月飞行在公众中间产生巨大反响,这项壮举远远超过了所有人的预期。美国宇航局最终完成了一件让世人为之一震的事情。突然间,1969年登陆月球似乎只是一个时间问题了。

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  担心苏联搞破坏

  “阿波罗”8号在最后时刻成为“阿波罗”计划的一员。由于月球登陆器研发进度缓慢加之苏联正计划派宇航员进行绕月飞行,美国宇航局最终对原定计划作出修改。作为回应,美国宇航局进行了具有冒险意味的尝试:不再对“土星”5号进行第三次无人试验,而是直接搭载人员并将其送入月球轨道。40年前的12月24日,弗兰克·博尔曼(Frank Borman)、吉姆·洛威尔(Jim Lovell)、比尔·安德斯(Bill Anders)迎来具有历史性的一天,进入月球轨道。

  在技术层面上,“阿波罗”8号主要是针对“土星”5号和“阿波罗”飞船进行的一次试飞。需要在真正绕月飞行中测试的飞船主系统为船载导航系统。对于“阿波罗”导航系统,美国宇航局认为是执行完整月球任务所必需的一种能力,所谓的完整月球任务是在无需来自地球的任何帮助——包括语音通信在内——实现登月。之所以不能依靠地面协助是由所处时代背景决定的,当时冷战形势非常严峻,美国宇航局担心苏联可能破坏美国的太空任务,例如干扰无线电传输。因此,“阿波罗”飞船需要配备光学导航系统,“阿波罗”8号的任务就是首次对这一系统进行全面测试。但在研制“阿波罗”的年代,无线电导航技术已经取得长足发展,对苏联进行干扰产生的担忧在一定程度上被“淡化”,也就是,“阿波罗”飞船也可以采取携带无线电导航系统的方式。

  虽然光学导航系统在当时来说只是一个备用设备,但工程师仍希望了解它的性能。“阿波罗”8号任务最终让工程师看到,光学导航系统能够上演相当出色的表现。在靠近地球时,它提供的导航坐标非常精确。随着飞船逐渐远离地球,光学导航系统的性能变得一团糟,但在接近月球时又重新恢复。在飞船进入月球轨道时,光学和无线电导航系统给出了非常接近的结果,以至于工程师很难判断哪一个的性能更为出色。但他们最终采用了无线电的读数,因为这是飞行计划所要求的,此外,保持原定计划不变也要比更改计划来得更为容易。

  在“阿波罗”8号任务中,3次人员轮班进行得并不十分顺畅。“阿波罗”8号共搭载3名宇航员,其中必须有一人一直坚守工作岗位,双眼紧盯设备。但随着遥测技术的进步,地面人员更容易监控设备。此外,在一个内部空间较小的飞船内,另外两名宇航员很难在值班同伴与任务控制中心对话时安心睡觉。在此之后,“阿波罗”飞船所有机组人员均按照同样的日程安排行事。

  首次遭遇太空病

  另一个令人惊讶的发现是,美国宇航局第一次遭遇太空病。现在几乎可以确定,一些宇航员在早期太空飞行中会出现轻微症状(只有大约10%的人完全没有出现这样的症状症状),但他们并没有向上级报告,可能是担心飞行中出现的健康问题会影响他们的事业。在“阿波罗”8号上,所有3名宇航员均报告出现健康问题,博尔曼病情较为严重,病了几个小时。好消息是,症状在大约一天之后就消失了。

  除此之外,“阿波罗”8号任务也证明了月表摄影令人意想不到的重要性。“阿波罗”项目策划者最初认为,早期无人任务拍摄的照片,比如,“月球轨道飞行器”系列拍摄的著名照片,对于制定“阿波罗”任务来说已经足够好了。但“阿波罗”8号拍摄的月表特写最终证明,能够为制定10号和11号任务以及训练宇航员提供非常宝贵的依据。从8号开始,宇航局为“阿波罗”计划增加了一条规定:早期的“阿波罗”任务必须为下一个登陆点进行拍照。

  “阿波罗”8号宇航员拍摄了数百张图片,其中一张吸引了所有人的目光。在这张照片中,我们可以看到蓝白相间的地球悬在灰色的月表之上。实际上,这张照片并不在最初的拍摄计划之内。当时,博尔曼亲眼目睹了令人叹为观止的地出景象,安德斯则急忙用镜头记录下这一令人难忘的瞬间。类似这样的地出照片并不是第一次拍摄——“月球轨道飞行器”系列也拍过了一张类似照片——但这张照片却凭借彩色和高质量荣登世界各大媒体的头版头条。

  实际上,“阿波罗”8号算不上一次特别激动人心的月球任务,但所处的时代背景却间接地提高了它的影响力。深陷越南泥潭、城市动荡、政治暗杀以及艰难的总统大选,1968年的美国可以说是在跌跌撞撞中熬过来的。圣诞前夜,宇航员在月球轨道进行的电视广播吸引了无数观众眼球,为沉闷的1968年划上了一个令人喜悦的句号。