解密阿波罗11号登月秘密

2019年07月16日 13:47 次阅读 稿源:网易科技《知否》 条评论

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,阿姆斯特朗和奥尔德林将阿波罗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。

《阿波罗11号登月秘密(一):原来他并非登月的最佳人选》

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》。

作者 | 辰辰

出品 | 网易科技《知否》栏目组

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。

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。

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。

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。

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。

《阿波罗11号登月秘密(二):最糟糕的时候 错误发生了》

图示:阿波罗11号宇航员埃德温·奥尔德林留在月球土壤中的足迹

尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)从鹰号(Eagle)登月舱的狭窄舷窗向外望去,脚下几百米隐约出现了一片巨大的灰色区域。他和同伴所乘的登月舱狭小简陋,感觉舱壁就像纸一样薄。而这位阿波罗11号的指挥官刚刚看清楚机上电脑指示他降落的地方。

他不喜欢眼前所见。这是月球上的一个大坑,到处都是巨石,看上去就像是一个张着大嘴的死亡陷阱。

更糟糕的是,鹰号登月舱的燃料储备有限。如果阿姆斯特朗不能很快找到安全着陆点,他将不得不抛弃登月舱的下半部分,执行中止程序点火加力逃往月球轨道。否则,他和埃德温·奥尔德林(Edwin Aldrin)不仅会成为第一批登上月球的人,同时还会成为第一批死在月球上的人。

幸运的是,阿姆斯特朗具有冷静的头脑。他知道自己需要专注于当下能解决的问题,而不是那些无法解决的问题。不管怎样,监测登月舱燃料状态是地球任务控制中心的职责。阿姆斯特朗知道休斯顿的查理·杜克(Charlie Duke)会在气压过低时告诉他。所以他小心翼翼地操纵鹰号驶离巨石。虽然月亮上腾起的灰尘很难判断出登月舱相对于月球表面的速度,但最终阿姆斯特朗还是操纵鹰号稳稳落在了月面。

38万公里之外,休斯顿任务控制中心的人们万分激动。“我记得最清楚的是当时的紧张气氛,”杜克在接受采访时说,“我们真的是屏住了呼吸。”

因此,当尼尔·阿姆斯特朗从月球上的“静海基地”(Tranquility Base)和休斯顿通话说“鹰已着陆”时,杜克脱口而出,“我们在地面收到你们的信息了。你们差点就让我们心凉,现在我们又喘过气了。”

图示:阿波罗11号登月过程中,休斯顿任务控制中心的查理·杜克(前)和后备指挥官吉姆·洛弗尔

将近半个世纪过去了,想起当时的情景杜克依然会微笑。他说,“我记得当时的那些情绪。我现在看着任务控制中心的照片,最引人注目的是所有紧绷的面孔。”

1969年7月20日,他们知道,自己创造的是历史。

我甚至觉得伸手能摸到它

阿波罗11号飞船搭乘土星五号运载火箭于1969年7月16日早晨发射升空。进入轨道后,发射第三级火箭点火将航天器推向月球,然后哥伦比亚号指令舱以及鹰号登月舱与火箭分离开来。随后在茫茫太空中飞行两天半后,阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯到达了月球轨道。

图示:阿波罗11号任务中的土星五号发射升空

柯林斯回忆,自火箭升空后三小时 ,“很难相信我们是在去月球的路上,升空后不到三个小时我们已经处在距地1900公里的高空,我敢打赌观看发射的人们仍然堵在回旅馆和酒吧的路上。”

在离地面表面数百公里的高空,宇航员们抛下土星五号火箭的第三级,并为剩余的旅程重新配置指令舱和登月舱。柯林斯哥伦比亚号指令舱与火箭分离。接下来,柯林斯将鹰号的顶端对接在哥伦比亚号的鼻子上。

图示:宇航员从阿波罗11号飞船上拍摄到的地球照片

“这是飞行计划中的一个关键机动。如果分离和对接没有成功,我们将被迫返回地球。这时也有可能发生碰撞,随之导致舱内减压,所以当迈克将我们与火箭的第三阶段分离时,我们还穿着太空服。”奥尔德林后来回忆道。

随着任务的完成,第三级排出最后的推进剂,离航天器越来越远。在升空14小时后,三名宇航员遮挡住哥伦比亚号的舷窗,进入了梦乡。

图示:阿波罗11号宇航员拍摄的地球照片

在登陆月球之前,宇航员们没有那么忙碌。中间两天都是维持飞船正常运转的例行工作,只是在中途进行了一次小的速度修正。

飞行的第二天,宇航员距离地球近24万公里,他们拍摄了一段36分钟的彩色电视片段,将在地球上播出。在任务的第四天,阿波罗11号到达月球轨道。柯林斯后来回忆说:“我一生中所认识的月亮,天空中那个黄色小圆盘已经消失了,取而代之的是我所见过的最可怕球体。首先,它是巨大的,完全填满了舷窗。第二,它是立体的。整个月球很明显地向我们凸出来,我觉得甚至伸手能摸到它。”

宇航员们在轨道上度过了一天,为第二天的登月做准备。“虽然这不在飞行计划中,但在遮上窗户灭灯之前,尼尔和我认真地准备了第二天早上需要的所有设备和衣服,并把我们要做的程序在脑子里又过了一遍,”奥尔德林后来说。

程序警报

第二天,7月20日,是一个星期天,宇航员们开始尝试登月。身穿妻子制作的标志性白色背心的飞行指导员克兰兹锁上了休斯顿任务控制中心的门,表明了飞行控制人员进入“战斗”状态。

此后不久,鹰号下降到距月面14公里以下。起初所有一切都是有条不紊,直到登月舱在离地面10公里的地方发出警报。阿姆斯特朗有点紧张地说,“程序警报。编码1202。”登月舱成员并没有辨别出警报的意思。大约10秒钟后,阿姆斯特朗补充道:“请给我们看一下1202程序警报。”

图示:阿波罗导航计算机显示器加键盘(DSKY)特写。DSKY有一个五行电致发光显示器,一些指示灯和一个小键盘。通过设计,地面控制人员比宇航员对飞船状态有更多的了解。

阿姆斯特朗在问他和奥尔德林是否应该中止着陆。他们没有得到关于警报的足够信息,只能服从任务控制。起初,飞行控制人员也没有识别出警报的含义。指挥官员史蒂夫·贝尔斯(Steve Bales)接到了一些支持电话。他意识到,这个警报是电脑发出的,意思是运行程序所需要的缓存即将耗尽。这本来是不可能的,因为软件是专门为此次任务而设计的,而且整个程序流程都经过仔细审查。尽管如此,错误还是发生了——而且还是在最糟糕的时候。

但是26岁的贝尔斯确信他知道警报意味着什么,因为他的支持团队被告知要记录所有可能的登月舱计算机错误以及每个错误的含义。在计算机专家杰克·加曼(Jack Garman)的帮助下,贝尔斯告诉克兰兹让鹰号继续下降。

后来,贝尔斯向《登月竞赛》的作者查尔斯·默里(Charles Murray)和凯瑟琳·布莱·考克斯(Catherine Bly Cox)承认,他对自己的决定并没有十分的把握。他说:“当你不知道问题出在哪里时,你永远不能百分之百地肯定你所做的决定是正确的。”“这就像试着自行诊断,然后只能对症下药一样。”

这场闹剧发生几分钟后,就在离月面仅一公里的地方,奥尔德林报告了第二次警报。“程序警报,”他说,“1201。”贝尔斯这次的反应更快。这是同一类型的警报。继续着陆。阿姆斯特朗和奥尔德林开始了他们最后的登月演练。他们在几秒钟之内就成为第一批到达另一个世界的人。

鹰已着陆”

在降落的最后一段时间里,阿姆斯特朗从一扇标有水平和垂直刻度的舷窗往外看。奥尔德林盯着电脑屏幕,大声报出显示数字,阿姆斯特朗可以将这些数字与刻度值结合起来,确定“鹰”号电脑希望登月舱降落在哪里。在那之前,他更关注的是程序警报,并确保任务控制中心允许他们继续着陆。但是当他飞过大约600米的时候,阿姆斯特朗开始意识到问题。

“我们的注意力集中在清除程序警报、保持登月舱飞行,并确保我们自己的控制在不需要中止任务的情况下继续进行,”他后来在技术报告中说。“在这段时间里,大部分注意力都集中在驾驶舱。在我看来,这就是我们无法在最后降落过程中研究着陆地点和最终着陆位置的原因。”

但当他终于开始注意电脑希望他们降落的地方时,阿姆斯特朗发现脚下并不平坦。相反,计算机引导鹰号飞进了一个巨大的岩石环形山地,四周遍布着直径约2到3米的巨大岩石。

图示:鹰号登月舱内图像

了解情况后,这位经验丰富的飞行员将登月舱控制在离地面200米远的地方,并开始手动调整鹰号的航向和下降速度。他曾驾驶严重受损的飞机穿过战区,也将喷气式飞机带到加利福尼亚上空的大气层边缘,并扶正了一艘在轨道上失去控制的双子星宇宙飞船。他有这个能力。阿姆斯特朗将登月舱的俯仰度从18度降到5度,减慢了下降速度,几乎像直升机一样水平飞行。他和奥尔德林都不知道火山口后面有什么,但他们认为最好的办法是避开它,祈祷找到更平坦的月面。

登月舱花了大约10秒钟飞过165米深的陨石坑,随后阿姆斯特朗确实找到了一个可以接受的着陆点。但在此过程中,登月舱在迅速消耗剩余燃料。到底还有多少?人们曾经对此时登月舱中的剩余推进剂含量有些争议,但随后阿波罗历史学家、登月舱系统专家保罗·费尔德(Paul Fjeld)等人的分析发现,由于飞行中的晃动,燃料箱中的推进剂实际上比人们想象的要多。当飞过陨石坑时,阿姆斯特朗在做出中止飞行的决定之前仍然有超过一分钟的燃料。

当登月舱下降到距地最后几十米的时候,奥尔德林和阿姆斯特朗都观察到了一些奇怪的现象——登月舱下降时引擎排出的灰尘并没有像地球上灰尘那样在受到外力干扰时出现膨胀和弯曲。相反,由于月球引力较低、空气阻力小,这些灰尘都是在以看起来不自然的直线飞行。这显然是地球上看不到的景象。

这确实是另一个世界。20时17分40秒(UTC),奥尔德林回答,“着陆灯”,这表明附着在登月舱底部的两米长探测器已触及月球表面。20秒后,阿姆斯特朗开始了他的传奇之旅:“休斯敦,这里是静海基地。鹰已着陆。”

最后的10公里总共只有7分钟的时间。而在休斯顿,七分钟感觉就像过了半生。任务控制中心里一群脸色发青的人们终于可以顺畅呼吸了。

此时的卡夫坐在任务控制中心的第四排,就在克兰兹的身后。对于他来说,这一刻是他生命中最精彩的时刻。卡夫在二战期间上过大学,成年后的整个一生都在美国与苏联的冷战中度过。他满怀热情地参加太空竞赛,渴望为国家尽一份力。

现在,他们做到了。卡夫回忆说,查理·杜克(Charlie Duke)所告诉宇航员的,是他们所有人的想法。对于那些密切关注这次任务的人来说,成功着陆所带来的不止是一时的兴奋感。

《阿波罗11号登月秘密(三):终于迈出"全人类的一大步”》

1969年7月21日2点56分(UTC),阿波罗11号任务的鹰号登月舱降落六个半小时后,阿姆斯特朗扶着登月舱的舷梯踏上了月球。他说出了那句名言:“这是我个人的一小步,但却是全人类的一大步(That's one small step for a man, one giant leap for mankind.)。”尽管直播遇到了许多技术和天气困难,首次月面舱外活动模糊的单色画面还是向全世界至少6亿人进行了直播。二十分钟后,奥尔德林也踏上了月球。由于负责记录着陆过程的是阿姆斯特朗,因此阿波罗11号任务中的大部分影像资料都是奥尔德林的。奥尔德林测试了包括双脚跳在内的几种在月球表面走动的方法。尽管生命保障背包造成了后坠,不过两名宇航员在保持平衡方面并没有什么问题。随后宇航员发现跨步跑是月面活动中最方便的方式,他们报告称,必须得提前6、7步规划移动方向,因为月球表面细腻的土壤很滑。奥尔德林还报告说:在从阳光走入阴影的过程中,太空服内部温度没有变化,但头盔在阳光下的感觉要比阴影中暖和。

图示:奥尔德林在月面活动的照片,也是被引用最多的人类首次登月照片

两位宇航员在月球表面活动了两个半小时,进行了一系列实验,收集月球土壤和岩石样本,并竖起了一面美国国旗。随后他们与时任美国总统理查德·尼克松(Richard Nixon)通了电话,这次电话交谈被尼克松称为“从白宫打出的最具历史性的电话”。

图示:奥尔德林站在月球上

宇航员们在月球表面安放了阿波罗计划初期科学实验组件,其中包括一台被动式地震仪和一台激光测距反射镜。之后阿姆斯特朗在距离登月舱120米的位置对东部环形山的边缘进行了拍照,同时奥尔德林取出了两根岩芯,取样过程中他使用地质锤敲击钻杆,这是整个阿波罗11号任务中一次使用地质锤。随后两名宇航员使用铲子和带有爪的探杆收集了岩石标本。

他们总共在月球表面行走了1公里的距离,距离登月舱最远60米,并收集了总重21.55公斤的月球样本。宇航员还将一块纪念牌安置在登月舱下降级的爬梯上。纪念牌上画有2幅地球的图像(东半球和西半球)、宇航员和尼克松的签名。纪念牌上镌刻着:公元1969年7月,来自地球的人类第一次登上月球,我们为全人类的和平而来。

在完成月面活动后,两位宇航员回到登月舱休息。进入座舱时,奥尔德林还不小心碰坏了解除上升级主发动机保险的开关,最初人们担心没有这个开关将无法点燃引擎,以至于把宇航员们困在月球上无法返回。幸运的是这个开关用一个圆珠笔就可以打开。

在休息约7个小时之后,任务控制中心叫醒两名宇航员并指示他们作回航准备。17时54分,也就是两位宇航员在月面停留21小时36分钟后,他们乘坐鹰号登月舱上升级离开月面返回绕月轨道,与指令仓哥伦比亚号会合。宇航员们带着样本进入指令舱,鹰号登月舱随即被抛弃并留在绕月轨道上。阿波罗11号的宇航员们踏上了回家的旅程。

他们做到了。宇航员,飞行控制人员,工程师,数学家,技术人员和所有参与阿波罗任务的其他人在奋斗了十多年之后,终于做到了。从20世纪50年代末到1969年两人成功登上月球,NASA实现了肯尼迪在1961年提出的目标。

后续

宇航员们于1969年7月24日返回地球并降落在太平洋上,受到了英雄般的欢迎。阿波罗11号任务取得胜利后,全美举行了庆祝活动。宇航员们受到了款待,参加了游行,并向世界展示了他们带回的月球岩石样本。

图示:降落地球后,三位宇航员仍待在隔离车内。

对于NASA来说,下一步是显而易见的:继续这个项目。皮特·康拉德(Pete Conrad)和他的同伴们即将完成阿波罗12号登陆风暴洋的训练计划,急切地等待着升空。在他们身后,阿波罗13号到20号的宇航员们跃跃欲试。

《阿波罗11号登月秘密(四):重返月球真的很难?》

提到美国的阿波罗登月计划,大多数人只知道1969年阿波罗11号登月成功,从而首次实现了人类踏上月球表面的梦想。但实际上,美国随后几年里又先后五次成功登月,分别是阿波罗12号、阿波罗14号、阿波罗15号、阿波罗16号和阿波罗17号。期间,阿波罗13号因在途中发生故障而没有进行登月,但最后也安全返回地球。

接连成功 登月变常态

从1969年11月到1972年12月之间,美国在短时间内先后五次成功登陆月球。随着这种登月活动越来越常规化,宇航员们在尘土飞扬的月球表面进行了更长时间的探索,并对隐藏在那里的秘密进行深入挖掘。当阿波罗17号机组人员乘坐指令舱返回地球时,大部分美国人已经对这类航天活动司空见惯。

图1:阿波罗17号飞船是“土星五号”火箭首次(也是唯一一次)夜间发射

在美国CBS News关于人类最后一次登月任务的节目中,沃尔特·克朗凯特(Walter Cronkite)问负责土星运载火箭研发的科学家沃纳·冯·布劳恩(Wernher von Braun),为何在人类首次登陆月球短短三年后,公众就对太空飞行变得无动于衷·冯·布劳恩回答说:“我认为这是人类喜新厌旧的心理作祟。这就像新婚和已婚多年之间的区别:虽然爱情还在,兴奋劲儿还在,但蜜月已经结束。”

回顾过去,人类进入太空的时间短得惊人。1968年12月21日,阿波罗8号发射升空,人类首次实现绕月飞行。1972年12月20日,阿波罗17号登月舱在太平洋中溅落,标志着人类最后的登月任务结束。对于冯.布劳恩和其他参与阿波罗计划的人来说,美国宇航局(NASA)的登月蜜月期过去得似乎太快了。随着花在太空探索上的精力减少,以及推动阿波罗计划的动力慢慢减弱,随后数十年的挫折接踵而至。

即使到了2018年,美国宇航局再也没能重返月球。随着预算缩减,美国宇航局不得不寻找新的方法,在压缩人类探索计划的同时,开始启动机器人探测任务,如旅行者号探测器。美国宇航局还开始开发更智能、可重复使用和更低成本的航天设备,以将人类的存在扩展到更广袤的太空中。

尽管美国制定了将人类送上月球或火星的计划,但在许多人看来,这些计划似乎过于雄心勃勃,毕竟美国现在甚至无法将人类送入轨道。美国宇航局通过提供向空间站运送货物等服务的合同,推动了商业太空飞行的兴起,给这个国家的航空业带来了一些希望。这些私营公司拥有硅谷思维的优势,不像美国政府机构那样行动迟缓,而是专注于降低成本和提高效率。

图2:马斯克旗下火箭公司SpaceX猎鹰重型火箭试射

伊隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX和杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)的蓝色起源公司(Blue Origin)都在试图降低发射成本,他们避开了阿波罗的模式,不再建造巨大而只能使用一次的火箭,转而开发可重复使用的火箭。与此同时,美国宇航局也在努力,每年花费20亿美元开发更廉价的SLS火箭。

在人类登上月球后的近50年里,美国宇航局只能维持勉强前行,偶尔还能在载人航天和行星科学领域做出些成就。现在,世界终于赶上了20世纪60年代阿波罗项目创造出的惊人势头,美国宇航局现在必须很快就适应这种趋势。美国白宫和国会的政策制定者需要最终承认阿波罗计划现在只是个重大历史事件,或者是个特殊时刻,而不再是未来探索的典范。否则,21世纪的太空探索很可能会由中国来引领。

阿波罗之后,美国需要重返月球吗?

自从1969年7月尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)步出“鹰”号登月舱以来,全球范围内只有12名宇航员在月球表面上行走过。但自1972年以来,人类再也没有踏足过月球表面。月球基地还没有建成,商业旅客的超音速飞行也没有出现。在阿波罗时代的测试飞行之后,这些飞行本应变得很常见,但事实却并非如此。

那么,在取得了巨大的太空飞跃之后,我们这些年来的进步何以如此微小?上世纪60年代可能看起来依然很熟悉,但世界实际上已经变得截然不同。当时没有万维网,没有手机(至少不是如今口袋里装得下的设备),原油的价格也很便宜,苏联仍然存在。对于60年代的孩子来说,今天的科技就像是科幻小说。

图3:重返月球绝非遥不可及的梦想

搭载阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)和迈克尔·柯林斯(Michael Collins)登上月球的阿波罗飞船配备了导航电脑,与今天的设备相比显得如此微不足道。美国宇航局表示,阿波罗的电脑有个大约可储存36000个单词的永久内存和可存2000个单词的可擦除内存。而如今,大多数智能手机可能有32GB存储空间,理论上可以存储大约60亿个单词,而且它比月球舱上的硬件功能强大很多。

你可以与世界另一边的人进行视频通话,利用卫星导航技术确定你在地球上的确切位置(精确到米),还可以拍摄视频并瞬间分享,这样的神奇设备甚至可以握在掌中。在过去的几十年里,科学家在治疗癌症、识别导致疾病的单个基因以及为残疾患者创造仿生肢体等方面越来越成功。那么为什么我们还未能实现重返月球的梦想呢?

美国宇航局指出,月球并没有被忽视。该机构发言人说:“在阿波罗计划实施后的近50年里,我们始终在通过机器人探测器对月球进行科学研究。像GRAIL、LADEE和月球勘测轨道飞行器这样的现代任务,帮助我们探索了月球大气层、表面和内部情况。与此同时,我们的机器人探险队正将我们的感官扩展到整个太阳系,我们在寻找诸如我们孤独吗?地球上的生命是如何诞生的?我们能生活在其他世界中吗?这样的问题的答案。”

也许,一个更好的问题应该是:我们没有亲自返回月球真的重要吗?自从20世纪90年代第一颗系外行星被证实存在以来,在太阳系外已经发现了数百颗新行星。天文学家估计,在我们的银河系中有数百亿个类似的、可能适宜居住的行星。在更近的地方,美国宇航局的探测器已经探索了火星表面,发回了令人惊叹的全景照片,并在岩石中钻孔以测试其成分。

不仅仅是美国宇航局。印度的火星轨道器正在前往这颗红色星球的途中,私人公司也在计划前往火星探险。自从阿波罗计划和1977年发射“旅行者1”号(目前进入星际空间中)以来,探测器就被送往太阳系的各个角落,研究金星、木星、土星和许多卫星。我们可能还没有月球基地,但自从阿波罗计划建立国际空间站以来,各国已经走到了一起。

自1969年以来,我们对宇宙的看法也发生了很大变化,部分原因是1990年发射的哈勃太空望远镜捕捉到了大量的图像。几年前,有人宣布哈勃望远镜发现了一颗深蓝色的系外行星,那里可能有液体。欧洲航天局发射了10亿像素的盖亚太空望远镜,其任务是绘制银河系的3D地图。哈勃望远镜的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜正在建造中,计划于2021年发射。

其他国家正计划登陆月球、火星和木星,而企业家们则计划启动商业太空飞行。维珍银河(Virgin Galactic)、蓝色起源公司和SpaceX都在竞相进入太空。那么月球探测结束了吗?美国宇航局表示,虽然他们的重点是在2030年将宇航员送上火星。但随着国际合作伙伴和不断增长的美国商业航天工业走出近地轨道,人类和机器人重返月球表面的机会更大。

美国宇航局宣称:“我们的探索路线图包括协助合作伙伴进行这类可能的探索,但我们在载人航天方面的投资主要集中在登陆火星上。我们很快就会把人类送回月球,我们需要测试许多关键能力,并帮助我们在火星任务上取得进展。

《阿波罗11号登月秘密(五):他曾在月球打飞两个高尔夫球》

在阿波罗登月时代,美国航空领域诞生了无数引领时代潮流的人物,其中最典型的就是那些登上月球、并在那里留下人类足迹的宇航员,比如阿波罗12号指令长查尔斯·皮特·康拉德(Charles "Pete" Conrad)。

康拉德被称为太空时代的“海盗”。他喜欢开快车,非常享受驾驶飞机的快感,还第一个在月球上选择说了自己想说的话,并与记者打赌(他从未收过钱)。康拉德参加过四次太空任务,但他最为人所铭记的是第二次登月任务,担任阿波罗12号的指令长。康拉德驾驶登月舱“无畏号”(Intrepid)到达月球第一个精确着陆点,那里离无人探测器“勘测者号”(Surveyor)只有几步之遥。

图1:康拉德是阿波罗12号指令长,也曾执行过双子座5号、双子座12号和第二次Skylab任务

离开美国宇航局局后,康拉德仍然作为“太空探索计划”(space Exploration Initiative)成员参与太空项目,这个计划是老布什(George H.W. Bush)政府的提议,旨在将人类送上火星和其他目的地。康拉德在1999年死于一次摩托车事故。

克服阅读障碍

康拉德成长于20世纪30年代和40年代,始终在与阅读障碍作斗争。据他的妻子南希(Nancy)与人合著的传记《Rocketman》称,当时除了少数医学期刊外,阅读障碍并不为人所知,这使得老师们以为康拉德懒惰不堪,尽管他已经尽了最大努力。传记中写道:“数学和科学对这个喜欢移动零件、连接电线并帮助莫里斯调整化油器的男孩来说,可能是一件轻而易举的事情。但关于阅读方面的知识,比如霍桑、丁尼生、乔叟等,却让康拉德头疼不已。”

随着年龄的增长,康拉德建立起了应对机制,并在普林斯顿大学获得了航空工程学学位。康拉德大学毕业后的第一份工作是在海军,他曾受训成为试飞员,后来在马里兰州帕特克森特河海军著名的试飞员学校担任飞行教练和性能检测工程师,那里曾诞生过许多早期宇航员。

美国宇航局选择康拉德作为第一批“水星”宇航员的候选人,但据称康拉德对许多医学测试的不屑一顾导致他被取消资格。1962年,他再次尝试。在此期间,许多测试都被放弃了,他被选为第二组宇航员中的一员。在很短的时间内,康拉德就完成了两项太空任务:双子座5号(Gemini 5),在其8天的太空飞行中创造了一项太空耐力记录;以及双子座11号(Gemini 11),比之前的任何航天器都飞得更高。

赢得赌注

1969年,阿波罗12号在离开地球之前经历了多次险情。康拉德指挥这次任务的第一个瞬间,飞船被闪电击中,上面的电脑短暂受到影响。任务控制中心迅速通过无线电指导进行了修复,任务得以正常进行,但宇航员准备离开轨道前往月球时接受了几次额外检查。

1969年11月19日,康拉德和艾伦·比恩(Alan Bean)降落在月球“风暴海”,而理查德·戈登(Richard Gordon)则驾驶指令舱绕月飞行。月球着陆器与无人探测器Surveyor的距离非常近,后者是此次任务的目标之一,因为美国宇航局想要探测器的样本,看看它在严酷的月球环境下有何变化。

图2:从“勘测者3号”取下的摄像机和其他几个部件,它们被带回地球进行科学检查。图中,阿波罗12号月球漫步者康拉德正在检查和拆卸探测器上的摄像机

据多方消息称,康拉德在月球上行走时说的第一句话来自于他与记者奥利安娜·法拉奇(Oriana Fallaci)的打赌,后者认为美国宇航局已经为宇航员登陆月球的最初几分钟编好了台词。鉴于康拉德的身高只有167厘米高,他以开玩笑的方式喊道:“伙计,这对阿姆斯特朗来说可能是一小步,但对我来说却是一大步。”

1969年,法利奇本应该付给康拉德500美元(相当于今天的3100多美元)赌注,但康拉德说他从未收过这笔钱。

空间站和火星任务

康拉德在阿波罗任务结束之后参加的下一个任务是Skylab,这是美国的第一个空间站。他指挥了对空间站的紧急救援。在发射过程中,一块太阳能板脱落导致空间站过热。当康拉德及其船员成功将其冷却下来后,他们在太空中度过了大约一个月时间。

1973年12月,康拉德从美国宇航局和海军退役,加入美国电视和通信公司,并在私营行业度过了余生。值得注意的是,上世纪90年代,在麦克唐奈-道格拉斯太空公司担任新业务的副总裁时,康拉德曾参与了“太空探索计划”的研发工作。

康拉德在1999年7月的摩托车事故中突然死亡,在阿波罗社区引起了轩然大波。当时阿波罗社区正组织活动,以纪念阿波罗11号登月30周年。对康拉德最难忘的描述可能来自迈克尔·柯林斯(Michael Collins),他曾以指令舱飞行员的身份乘坐阿波罗11号飞往月球,但没有着陆。

柯林斯描述康拉德称:“风趣、嘈杂、多姿多彩、冷静、能干、时髦、赛车手,他是为数不多的没有辜负这一形象的人之一。在皮特·康拉德的电影中,只有他能扮演好自己!”

首位进入太空的美国人

除了柯林斯,艾伦·谢泼德(Alan Shepard)也是美国太空史上的代表人物。1961年5月5日,谢泼德乘坐水星-红石火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,成为第一位进入太空的美国人。10年后,谢泼德再次离开地球大气层,成为第五个在月球上行走的人,也是第一个在月球上打高尔夫球的人。

NASA宇航员团队的元老

谢泼德于1923年11月18日生于,在新罕布什尔州乡村长大。高中毕业后,他进入了美国海军学院,1944年6月7日,也就是诺曼底登陆日的第二天毕业,以各种身份在海军中服役。他在海军飞行训练期间获得了民用飞行员驾照,并在地中海的航空母舰上多次服役。谢泼德于1950年进入美国海军试飞员学校,并参加了各种飞机测试。谢泼德后来成为试飞员学校的一名教员,在他的职业生涯中飞行时间超过8000小时。

图3:在阿波罗14号的训练中,谢泼德站在登月舱前

1959年,110名试飞员被邀请成为新成立的美国宇航局航天计划的志愿者。尽管谢泼德的名字也在名单上,但他的邀请被放错了地方,最初他没有收到邀请。不管怎样,他最终被选为该组织最初七名宇航员之一。“水星7号”的成员包括约翰·格伦(John Glenn)、维吉尔·格里索姆(Virgil Grissom)、唐纳德·斯雷顿(Donald Slayton)、马尔科姆·卡彭特(Malcolm Carpenter)、沃尔特·希拉(Walter Schirra)以及戈登·库珀(Gordon Cooper)。

谢泼德从这群久负盛名、训练有素的飞行员中脱颖而出,被选为首次进入太空的飞行员,格伦作为他的替补。1961年4月15日,苏联将宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)进入太空,成为第一个环绕地球飞行108分钟的人。谢泼德的发射原定于5月2日,但由于天气状况的原因被重新安排了两次。5月5日,“自由7号”升空,将谢泼德带到187公里的高度,进行了15分钟的亚轨道飞行。

由于舷窗的阻挡,这位第一个进入太空的美国人未能看到星星。因被绑得太紧,也无法体验失重的感觉。此外,潜望镜窗口上的滤镜使地球只能呈现出黑白相间的景象。尽管苏联率先实现了历史性的里程碑,加加林的轨道飞行时间也更长,但谢泼德的亚轨道飞行仍然在世界范围内产生了重大影响。

曾因患病被禁飞

与加加林不同的是,谢泼德的发射、飞行和溅落被数百万人通过电视直播观看到。尽管加加林的名字被公开了,但他飞行的许多细节却被保密了十多年,比如他是跳伞降落到地球上的,而不是乘坐飞船着陆。为了表彰谢泼德的勇敢,美国总统约翰·肯尼迪(John F.Kennedy)授予他美国宇航局杰出服务奖章。

谢泼德在水星计划的后续飞行中负责地面工作,并计划执行水星10号任务。但是,1963年,在“信念7号”成功地将一名宇航员(库珀)送入轨道一整天后,美国宇航局决定结束第一个载人航天项目,启动“双子座”号项目,这是迈向月球的下一步。双子座的宇航员在轨道上练习对接航天器和太空行走,这两项技能都是登月所需要的。

美国宇航局选择谢泼德执行首次双子座任务,该任务被称为双子座3号。然而,有一天早上,他醒来时感到头晕恶心,并发现自己不断地跌倒。随后,谢泼德被诊断出患有梅尼埃病。他内耳的液体堆积起来,增加了半规管的敏感度,导致眩晕。谢泼德于1963年被禁飞,被禁止单独乘坐喷气式飞机和太空旅行。谢泼德换了工作,接任了美国宇航局宇航员办公室主任一职。他监督宇航员的活动、训练和日程安排,并协助进行任务规划。

1969年,谢泼德接受了手术,治愈了他的疾病,并恢复了飞行状态。谢泼德、埃德加·米切尔(Edgar Mitchell)以及斯图亚特·鲁沙(Stuart Roosa)最初计划执行阿波罗13号任务,但是他们被推迟了一个任务以便接受额外训练,尤其是谢泼德。谢泼德随后被任命为阿波罗14号登月任务的指令长。这意味着,当阿波罗13号宇宙飞船在航行中因爆炸严重受损,不得不紧急返回地球时,谢泼德当时不在船上。他的机组人员还受益于阿波罗13号后飞船的安全改进,比如电线改变。

月球上打高尔夫球

1971年1月31日,谢泼德从卡纳维拉尔角再次进入太空。2月7日,他和米切尔在月球表面的弗拉毛罗高地着陆。47岁的谢泼德是当时太空计划中年龄最大的宇航员。离开月球表面之前,酷爱高尔夫的谢泼德打开一根可折叠的高尔夫球杆,打了两个球。第一个球落在附近的火山口,但第二个球据他说飞行了“好几公里”。

图4:谢泼德曾在月球表面打飞两个高尔夫球

谢泼德和米切尔在月球上度过了33个小时,这是迄今为止宇航员在月球上停留时间最长的一次。他们在飞船外的活动时间也比之前的宇航员多,长达9小时17分钟。他们带回了43公斤月球样品,其中包括两块超过(4.5公斤的岩石。在两次太空飞行中,谢泼德总共在太空飞行了216小时57分钟。

谢泼德的遗产

在阿波罗14号之后,谢泼德继续作为美国宇航局“首席宇航员”在幕后扮演着重要角色,成为负责宇航员训练的人,并可帮助决定哪些宇航员执行双子座计划。许多曾执行双子座任务的宇航员继续执行阿波罗任务,有些双子座的宇航员甚至登上了月球。

1974年,谢泼德从美国宇航局退休,成为海军少将。此后,他开始在私营部门工作,并为自己不同的商业利益创立了母公司,以“自由7号”(Freedom 7)和“阿波罗14号”(Apollo 14)任务命名为Seven Fourteen Enterprises。

1984年,谢泼德与其他幸存的水星宇航员以及阿波罗1号受害者格斯·格里森(Gus Grissom)的遗孀共同建立了水星七号基金会。后来更名为宇航员奖学金基金会,该组织至今仍然存在,并为学习科学和工程的大学生筹集学费。谢泼德于1998年7月21日死于白血病并发症,享年74岁。

《阿波罗11号登月秘密(六):登月舱相机差点被他卖掉》

在登上月球表面的12位宇航员中,也有比较另类的代表,比如埃德加·米切尔(Edgar Mitchell)。在与艾伦·谢泼德(Alan Shepard)帮助美国宇航局从阿波罗13号的“失败”中恢复过来后,米切尔成为第6位登上月球的人。米切尔于2016年2月6日病逝,享年85岁。米切尔的去世恰逢阿波罗14号任务45周年纪念日。

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图1:阿波罗14号宇航员米切尔

米切尔是仅有的12个踏上月球的人类之一,他不是那种刻板的典型宇航员。在晚年时,米切尔坚持认为外星人访问过地球。在执行阿波罗任务期间,他还试图通过心灵感应与家里的朋友交流。据说他在太空中获得“顿悟”,使他能专注于研究意识、物理和其他奥秘。

米切尔在1996年的自传中写道:“在三天返回地球之旅中,我感受到的是一种无处不在的普遍连通性。我突然想到,我身上的分子和宇宙飞船本身的分子,很久以前是在我周围天空中燃烧的一颗古老恒星熔炉里制造出来的。”在一份电子邮件声明中,美国宇航局前局长查尔斯·博尔登(Charles Bolden)称米切尔为“太空探索的先驱之一,我们现在正站在他的肩膀上。”

临危受命,挽回民众信心

米切尔对探索的激情使他成为一名宇航员,他于1966年加入美国宇航局。1969年,米切尔帮助设计和测试了月球登陆舱,尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)乘坐它首次登上月球。

谢泼德是1961年第一位进入太空的美国人,他选择米切尔作为执行阿波罗13号任务的三名宇航员之一。但米切尔等人被安排执行下一次任务,这样谢泼德就有更多的时间来训练他们。1970年,阿波罗13号的宇航员在接近月球时,氧气罐爆炸,差点儿丧命。虽然他们平安回到地球,但却未能踏上月球。

1971年,谢泼德、米切尔和斯图亚特·鲁沙(Stu Roosa)成为第一批再次尝试登月的宇航员,当时尼克松总统、国会和公众对登月计划的支持率不断下降。米切尔在1997年回忆说:“如果我们搞砸了,不管出于什么原因导致任务失败,那很可能就是阿波罗计划的终结。”幸运的是,他们的任务——第三次登月和米切尔唯一的太空之旅都取得了成功。

谢泼德在月球表面行走了9个多小时,采集了约43公斤样品。他们首次展示了宇航员在月球上可以走很远的距离,而第二次月球表面探险范围仅囊括3公里。这可以证明:如果类似于火星探测器的月球车发生故障,以后执行任务的宇航员可以步行返回他们的航天器。

别人打高尔夫,米切尔投标枪

由于谢泼德是第一个、也是唯一一个在月球上打高尔夫球的人,这让他们的任务最为人所熟知。当谢泼德第一次挥杆不进的时候,米切尔开玩笑说:“那次你挥起的尘土比球还多。”然而鲜为人知的是,米切尔也曾在月球表面创造过历史,他不需要有金属杆的工具,而是在月球上投出了唯一的“标枪”。

米切尔又被称为“镇定先生”。谢泼德和米切尔搭乘的登月舱曾出现过问题,几乎没能到达月球表面。最初,开关中的一块松动金属在他们准备飞往月球时触发了中止测试信号。如果降落引擎当时已经启动,登月舱会自动中止着陆。谢泼德和米切尔用手电筒和钢笔轻敲开关,终于查出问题的原因。谢泼德后来写道,在危急关头,米切尔仍然保持“镇定自若”。

然而,当他们终于开始向月球表面降落时,登陆雷达却又不能正常工作了。谢泼德和米切尔同意在没有雷达指引的情况下,采取危险和违反规则的着陆行动。幸运的是,设备及时恢复了正常功能,他们也就不必冒险去尝试。

在返回地球的路上,米切尔进行的心灵感应实验给他带来了争议。甚至在他离开之前,就曾告诉美联社记者,他对精神现象和超感知觉非常迷恋,他认为人类不是宇宙中唯一的智慧生命。最后一个在月球上行走的人、阿波罗14号后备指令长尤金·塞尔南(Eugene Cernan)说,这些兴趣几乎让米切尔无法执行任务。

塞尔南在他的自传中写道,尽管米切尔拥有无可挑剔的技能和睿智的头脑,但机组人员主管德科·斯雷顿(Deke Slayton)和谢泼德却对他的这些兴趣感到困惑。米切尔声称他的心灵感应实验是成功的,但大多数媒体报道都对他的说法不屑一顾,有些同事也对他唯恐避之不及。

试图出售登月舱相机

米切尔于1930年9月17日出生在美国德克萨斯州的赫里福德,在他父亲工作的新墨西哥州养牛场长大。米切尔加入了海军,并在加入美国宇航局之前获得麻省理工学院的博士学位。在苏联卫星Sputnik升空时,米切尔意识到太空时代即将来临,于是他将自己的职业生涯投入到太空领域。

图2:2011年,米切尔卷入了与美国宇航局的法律纠纷中,原因是他计划拍卖从月球任务中带回的相机

1972年,米切尔离开美国宇航局,并创立了致力于探索人类心灵和宇宙奥秘的神经科学研究所。他还寻求将宗教灵性与科学事实联系起来的方法。在晚年时,米切尔声称美国政府掩盖了外星人来到地球的证据。他还试图证明,尤里·盖勒(Uri Geller)的确是特异功能者,后者能利用意念将汤匙或钥匙弯曲。

2011年,米切尔卷入了一场与美国宇航局的法律纠纷,原因是他计划拍卖从月球任务中带回的相机。这个相机被固定在登月舱上,如果不是米切尔把它移走,相机会被永远留在月球上。尽管米切尔声称这是一份礼物,但美国宇航局提起诉讼,要求阻止拍卖,最终米切尔同意将其捐赠给华盛顿的国家航空航天博物馆。

尤金·塞尔南:最后在月球上留下脚印的人

作为最后一个在月球上行走的人,尤金·塞尔南(Eugene Cernan)代表着一个时代的终结。他曾搭乘阿波罗10号和阿波罗17号两次参加月球之旅,还在双子座9号(Gemini 9)上进行了一次非常具有挑战性的太空行走。虽然塞尔南选择不参加航天飞机项目,但他仍以励志演说家和广播节目评论员的身份参与航天事业。塞尔南于2017年1月16日去世,享年82岁。

“来自地狱的太空行走”

塞尔南1934年3月14日出生于伊利诺伊州芝加哥,在普渡大学获得电子工程学士学位,1963年在加州海军研究生院获得航空工程硕士学位。他通过普渡大学的后备役军官训练计划在海军服役,毕业后参加了飞行训练。塞尔南曾担任海军飞行员长达13年,在海军服役期间,他的飞行时间超过5000小时,其中包括4800小时的喷气式飞机和200多小时的航母起降飞行。

这些经历帮助塞尔南在1963年10月成功进入美国宇航局的宇航员队伍。塞尔南的首次太空飞行是搭乘双子座9号,这是个雄心勃勃的计划。塞尔南成为第二位进行舱外活动(EVA)的美国宇航员,他的任务是进行美国第一次太空行走。然而,两个小时的太空行走几乎要了他的命。

图3:阿波罗17号指令长塞尔南,他是最后行走中月球上的人

当时,塞尔南发现穿着加压太空服很难弯曲身体,他挣扎着走出太空舱,在拖着“脐带”执行任务时失控。由于缺少后来航天器上常见的扶手,塞尔南只能慢慢地爬到双子座的尾部,对宇航员机动装置(AMU)进行测试。他的宇航服冷却系统出现过热,导致头盔面板被雾气笼罩。他没有办法把它擦干净,也看不见东西。塞尔南感到精疲力竭,几乎失明,但他最终设法找到了回到飞船的路,并为未来任务提供了宝贵经验。

“天空中的白线”

三年后,作为阿波罗10号登月舱的飞行员,塞尔南驾驶名为“史努比”的四足登月舱飞到离月球仅15.6公里的高度,下一批宇航员将在这个高度开始降落到月球上。塞尔南曾说:“我告诉尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong),我们把天空中的白线画到了14325米的地方,这样他就不会迷路,他所要做的就是按照指示着陆,这对他来说很容易。”

然而,此次任务让塞尔南再次遇险。在抛下降落台并点燃上升引擎返回指令舱后,登月舱意外地开始转动和翻滚,这种情况可能导致塞尔南撞向月球。原来,塞尔南不小心将着陆器的中止模式设置成了“自动”状态,随后他与同伴手动接管了登陆舱控制,并恢复了正常的高度。

历史上,只有3人曾两次登上月球,他们分别是吉姆·洛弗尔(Jim Lovell)、约翰·杨(John Young)和塞尔南。但塞尔南在第三次发射前,曾经历了第三次死里逃生,这可能是他最具历史意义的太空飞行。1971年1月23日,塞尔南驾驶着Bell 47G直升机进行月球登陆训练时,由于身体重心太低,在卡纳维拉尔角坠入印第安河,差点溺水身亡。他脸上被二级烧伤,头发烧焦,差点被美国宇航局停飞。

然而,美国宇航局最后一次载人登月任务在1972年12月7日按计划发射,这也是美国首次夜间发射飞船,塞尔南担任指令长。四天后,他和哈里森·施密特(Harrison Schmitt)搭乘阿波罗17号的登月舱“挑战者号”(Challenger)降落在月球上的陶勒斯-利特罗山谷,而罗恩·埃文斯(Ron Evans)则留在指令舱上绕月飞行。

在三次月球行走中,塞尔南和施密特收集了741份岩石和土壤样本,包括唯一的橙色火山玻璃样本,并代表美国向全世界130多个国家赠送了“月岩礼物”。这位阿波罗17号月球行走者创造了多项纪录,其中一项是在月球表面停留时间最长(22小时零6分钟)。与此同时,指令舱飞行员埃文斯也创下了绕月飞行时间最长的纪录。塞尔南总共在太空中待了23天14小时15分钟,其中太空行走和三次月球行走的时间超过24小时。

尘埃中的首字母

在返回登月舱之前,塞尔南把月球车开到大约1.6公里外的地方,这样摄像机就能拍摄到第二天的起飞场景。接下来,他跪在地上,将女儿名字的首字母TDC刻在了尘土中。几年后,塞尔南看到了同伴宇航员艾伦·比恩(Alan Bean)的一幅画。画面显示,阿波罗17号宇航员在执行任务时遇到的一块巨石。比恩表示,塞尔南说他真希望把女儿的名字写在岩石的一侧。为此,比恩把她的名字写在了这幅名为“特蕾西巨石”的画中。

当塞尔南准备最后一次爬上登陆舱的时候,他停了下来,并说道:“我们来过这里,我们也将从这里离去。如果还有机会的话,我希望我们能够带着全人类的和平与希望回到这里。祝阿波罗17号的船员们好运。”1972年12月19日,塞尔南和他的同伴返回了地球。

图4:阿波罗17号任务指令长在装载月球样本前检查探测器

塞尔南回忆说,他很想尝试驾驶航天飞机飞行,他可能已经完成了早期的几次飞行任务。但在登上了月球之后,他就不那么想了。为此,他在1976年离开美国宇航局,投身于私人企业,其中包括创办公司,主要从事航空航天等领域的管理和咨询。虽然他没有驾驶航天飞机,但他为美国广播公司做了一段时间的相关报道。

1976年从美国宇航局退休之前,塞尔南协助规划阿波罗-联盟号试验项目(ASTP),作为高级谈判代表与前苏联进行了直接讨论,以支持这一历史性的联合任务。退休后,塞尔南于1981年成立了自己的公司Cernan Corporation,为能源、航空和其他相关行业提供咨询服务。

1999年,塞尔南与合著者唐纳德·戴维斯(Donald Davis)出版了回忆录《月球上的最后一个人》,讲述了他在海军和美国宇航局的职业生涯。这本书后来被英国导演马克·克雷格(Mark Craig)改编为同名长篇纪录片。塞尔南获得过许多奖项和荣誉博士学位,被授予杰出飞行十字勋章和杰出服役奖章等荣誉。他于1993年入选美国宇航员名人堂,2000年进入美国国家航空名人堂。

塞尔南在接受采访时回忆了他1973年关于阿波罗17号遗留问题的演讲。他说:“难以想象,数十年过去了,我竟然还是最后一个在月球上留下脚印的人类。坦白说,我对此感到非常失望。我已经厌倦了阿波罗17号被称为登月计划终点的说法,它不是终点,而是人类历史上一个全新时代的开始。我们不仅要重返月球,还要登上火星。”

《阿波罗11号登月秘密(七):"捉襟见肘"的探月预算》

在上世纪50-70年代,彼此针锋相对的美国和前苏联率先付诸行动,拉开了人类探月竞赛第一轮的序幕。1969年,携带着美国国旗的阿波罗11号飞船最终抢得头筹,成功登陆月球,迈出了个人“一小步”的阿姆斯特朗船长,代表全人类迈出了人类探月进程的“一大步”。

1976-1990:人类“探月引擎”一度熄火

不过,在1976年苏联最后一次向月球发射“月球24号”,幷取回月球表面样本之后的近15年里,人类“探月引擎”一度熄火。直到上世纪90年代后半期,世界各国才将探索的目光重新聚焦到月球上。

你方唱罢我登场,从1990至2010的近20年里,除了美国和继承了前苏联“航天遗产”俄罗斯,日本、欧洲航天局、中国和印度等多个国家都先后提出自己的探月计划。

然而,有别于上世纪50、60年代美苏两级之间“不计代价”的争霸,这段时期的“月球热”会显得更加理性,各国探月的目的,也不再仅仅只局限于大国与大国之间的国力较量,亦或是所谓的单纯科学探索,各国“参赛选手”还对开发乃至利用月球上的资源寄予了厚望,各方势力都期望能在未来的“月球大开发”中,率先占据一席有利之地。

回首1990-2010这20年里的人类探月进程,中国的“嫦娥探月工程”强势崛起,令国人信心倍增,也令世界为之侧目。然而,“嫦娥”一次次成功“奔月”,也常常会让我们忽略一点,“探月”舞台上的选手,不单单只有中国。

在这第二轮探月大潮中,日本、美国、欧洲宇航局、印度等等这些新时期的“弄潮好手”,各自又都表现得如何呢?功过是非自有评判,我们且慢慢回溯诸方探月强国各自的历史“高光时刻”。

1990年的日本:“这是我们的转机”

“今夜,日本成为继美国和苏联之后,第三个向月球发射无人运载火箭的国家。”1990年1月24日,《纽约时报》记者戴维·桑格尔(David E. Sanger)撰文这样称赞道。

凭借着令人有些“捉襟见肘”的区区4100万美元预算,日本科学家们于1990年1月24日晚8点46分,用一架93英尺高的火箭“Muses-A”,将两台探月卫星——“飞天”和“羽衣”——成功发射升空,这也是自苏联1976年8月最后一次向月球发射月球探测器“月球24号”以来,全世界重启的第一个探月计划。

虽然,相比于几十年前苏联或是美国的探月计划,日本在90年代的这个探月计划从整体上看,会显得更为“温和”,但当时的日本科学家们却也曾在媒体面前,放出豪言,希望“飞天”和“羽衣”能为日本原先停滞不前的太空探索进程,带来新的转机。

“我们计划在90年后,开展一系列的星际探索活动,而这(“飞天”和“羽衣”)只是我们整个计划当中的一小步,我们未来还将有非常多的探索机会。”彼时,在日本宇宙航天科学研究所(Institute of Space and Astronautical Science)负责领导这项探月计划的Hiroki Matsuo教授这样说道。

发射当晚,这架由日本自行研制的“Muses-A”火箭从鹿儿岛航天中心(Kagoshima Space Center)冉冉腾空升起。

鹿儿岛航天中心是日本的一个小型综合航天发射平台,它位于日本九州最南端的沿海地区,这附近道路崎岖,人烟稀少。相比于美国高大上的航天中心,这里更像是一个乡村山地露营地。

然而在80年代末期,鹿儿岛航天中心已逐渐成为日本一些又成功又划算的科研任务的主要火箭发射地,这其中就包括日本宇宙航天科学研究所于1986年发射的两台哈雷彗星探测器。值得顺带一提的是,这两台日本探测器和欧洲空间局发射的一个探测器,以及另外两个苏联与法国合作的探测器,共同组成了著名的哈雷舰队(Halley Armada)。

在“飞天”月球探测器腾飞之际,当时在日本宇宙航天科学研究所,负责领导此项发射任务的Kuninori Uesugi教授表示:“近些年来,许多国家又都重新燃起了对于月球的兴趣,这一次,我们(日本)也想参与其中。”

站在制定太空探索战略的高度上去看,“飞天”和“羽衣”的成功发射,也突显出了日本与美国以及前苏联之间的截然不同。

对于探索月球,日本并未学习美国、前苏联此前所采取的激进行为,客观地讲,我们在东亚的这个邻居一直秉持着非常的谨慎态度,它进入太空竞赛的时间很晚,且在考虑是否跟风开展昂贵的载人探月项目时,一直表现得很犹豫。

相比激进的美国和前苏联,日本似乎更倾向于将有限的资源,投入到那些能携带科学仪器和卫星的小型火箭研发项目上去。

在90年代初期的时候,对于整个太空探索项目,日本所投入的预算仅仅只有11亿美元,这还不到美国太空探索预算的十分之一。更令人瞠目结舌的是,在这11亿美元的太空探索预算里,成功发射了“飞天”和“羽衣”的日本宇宙航天科学研究所,只分得了其中的1.5亿美元。

“我们所秉持的理念是,出色的太空科学研究并不等同于昂贵的太空科学研究。”曾任教于东京大学的日本宇宙航天科学研究所主管Jun Nishimura教授,在当时这样评论道。

然而,这样的说辞或许多多少少也有点“打肿脸充胖子”的嫌疑。

在90年代初期,日本太空科学研究的真实现状并不如Jun Nishimura教授所设想得那样轻松,日本航天科学家们虽然付出了数倍于常人的汗水,但仍未摆脱困境。

日本的困境主要来自两方面的限制:一是其本身在空间科学的起步就晚于美苏,这让其不具备技术上的优势;二是日本受限于二战战败国的条约,无法像美国和前苏联那样开发防御性的武器,这导致它无法开展制导技术的研究,而这也意味着日本对这些空间科学的研究欠缺商业化的民用前景。

在“飞天”和“羽衣”发射的几个月前,日本的一些政府官员曾承诺,他们将重振日本对于90年代后的星际探索计划,而对当时的日本来说,成为近十几年来,第一个冲出“地球跑道”的国家,是一个颇具象征意味的关键一步。

当时的日本还曾计划在未来的几年时间里,发射它的H-II火箭,H-II火箭是日本自主研发的第一架对标美国泰坦级火箭发射器的运载火箭,它能将两顿重的卫星运送至近地轨道。

然而,H-II火箭发射计划在当时也遭遇到了无数次的推迟。就在“飞天”腾空的数月之前,为H-II新设计的一级火箭引擎在两次地面试验中,都先后发生了爆炸。

值得一提的是,相较于日本政府的“吝啬”,日本工业界似乎对探月项目以及从中获取到足够的空间技术,显得更为热心。有别于美国政府单方面资助阿波罗计划的形式,日本公司在日本政府的探月项目中,扮演了不可或缺的“强力助推手”的角色。

当时负责运送“飞天”、“羽衣”上天的MUSES-A火箭就是由钟爱航天技术的日产汽车公司研制的,日本电子产业巨头日本电气(NEC Corporation)和日本最大的军事和航空航天公司三菱重工联手研制了“飞天”和“羽衣”这两台卫星,东芝公司研制了用于舰载导航的“星星扫描器”(starscanner),日立公司研制了系统的舰载计算机。

令人遗憾的是,“羽衣”卫星在进入月球轨道后很快就出现了故障而宣告失灵,而“飞天”卫星在绕地球飞行一段时间后,最终在1993年4月坠毁在月球上,日本这一探月计划也随之宣告失败。

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”这是苏联现代火箭之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Tsiolkovsky)的一句名言。

而他的想法代表了绝大部分对宇宙与人类未来走向极为关心的航天科学家们的心声。是的,地球作为人类的家园,使我们从无知走向规范,从规范走向文明。在漫长的历史周期中,这个伟大的星球一次次改变了生命对于自身命运的认知,而人类作为已知的地球生命最高级的代表,已经能够通过自身的文明科技,去探索宇宙中地球之外的其它区域,包括月球。

在1976年之后,美苏登月竞赛告一段落,人类“探月引擎”一度熄火。

在1990-2010,这20年的人类探月进程中,中国的“嫦娥探月工程”强势崛起,令国人信心倍增的同时,也令世界为之侧目。然而,“嫦娥”一次次成功“奔月”,也常常会让我们忽略一点,“探月”舞台上的选手,不单单只有中国。

在这第二轮探月大潮中,日本、美国、欧洲宇航局、印度等等这些新时期的“弄潮好手”,各自又都表现得如何呢?功过是非自有评判,我们且慢慢回溯诸方探月强国各自的历史“高光时刻”。

1998年的美国:兰·宾德的执着与妥协

1998年,兰·宾德摘下了耳机,将他的注意力全部投入到了前方的计算机显示屏上,在那上面,若干根线条正在8个图像上来回跳动,而最令宾德在意的是其中的两条——一条黄线、一条蓝线——它们正在推进器温度图上迅速攀升,宾德正在等待两台火箭引擎升温至100摄氏度,好让它们点火起飞。

在这个小小的办公室里,“月球勘探者号计划”的首席研究员宾德和他的工程师小团队正在盯着他们的“月球勘探者号”探测器(Lunar Prospector)。“月球勘探者号”所携带的使命对整个人类探月进程来说都意义非凡,因为它所传回来的数据将证明月球上是否真得存在冰。

“月球勘探者号”是NASA“发现计划”(Discovery Program)的一部分,这个项目是前NASA局长丹·戈丁(Dan Goldin)一手操办的。有趣的是,“发现计划”当时所主打的口号是“更快、更好、更便宜”,“更快、更好”不见得有多少成效,但“更便宜”这点却是被真真切切地贯彻了,因为整个“发现计划”的预算上限也就只有2.8亿美元。

相比于宾德和他的团队为“月球勘探者号”多年的付出,NASA在“月球勘探者号”的建造到发射升空,再到后续为期18个月的监控的整个过程中,只为他们提供了不到6200万美元的资助,至于地方和人手,则都是由洛克希德·马丁公司提供的。

“整个勘探者号计划的花销只相当于此前阿波罗飞船上的某些单个仪器,”时任NASA新闻发言人的道格拉斯·伊斯贝尔(Douglas Isbell)佐证了这一点。

“我们的提案之所以被选中,是因为我们以最低的价格提供了最佳的月球探索计划。我们制定了整个计划,制定了我们的科学实验计划,制定了航天器的制造方案,整件事都是我们干的,这就是我们真实的分工情况。”在宾德看来,当NASA内部的官僚机构不再插手的时候,所有的科研工作都将变得前所未有的高效。

其实,宾德从1989年就已经开始着手研究对“月球勘探者号”的设计了,然而当时的NASA还没有燃起对“重返月球”的渴望。

“对于月球探索,当时的人们普遍认为我们已经干了该干的事,然而事实却是,月球上有四分之三的地方都还未被详细勘探过。”时任NASA新闻发言人的伊斯贝尔在当时这样评论道。

出于对NASA和绝大多数大型官僚机构天生的反感,宾德曾极力想要自己单干。为了寻求资助,宾德曾找过许多基金、航天公司,甚至于是可口可乐、百事可乐和必胜客。然而对于航天飞行来说,即便是宾德所提出的预算最低的项目,也是造价不菲。

虽然,当时的百事可乐曾表示愿意为宾德提供400万美元的资助,当然前提是宾德必须同意百事可乐在其的广告中使用探测器录得的月球画面,并且准许百事将其logo印在火箭上面。然而,因为宾德到最后也没能筹集到他想要的金额,双方的计划最终还是告吹了。

宾德在初尝失败后虽然收起了他的计划,但他并未就此放弃,他只是在等待一个新的时机,而这个机会最终还是来自宾德所厌恶的NASA。

作为NASA“发现计划”中的第三个行星探测任务,宾德所领导的“月球探勘者号”计划的主要任务是对月球表面物质组成、南北极可能的水冰沉积、月球磁场与重力场进行研究。

1999年7月31日,“月球探勘者号”撞击靠近月球南极点的撞击坑,结束了它的任务。原本,科学家们预期可通过分析撞击时扬起的月球表土,检测到水的存在,但这个最后的实验并未成功。

虽然“月球勘探者号”并未在月球上找到水,但它所提供的资料却帮助科学家们绘制月球表面组成矿物分布图,并让我们进一步了解月球的形成和演化。

宾德当时在接受媒体采访时,表示:“月球勘探者号之后,还会有月球勘探者2和月球勘探者3,甚至于我们最后会将公司的总部搬到月球上去。”为了实现他的这些计划,宾德表示,他未来将通过私募基金为的后续计划寻求更多的资金支持。

在宾德看来,人类从地球进入太空将是我们的宿命。“对我来说,这就是我们要去的地方,在我们厌倦了(地球)之前,我们只能通过科学去不断地探索。”

在宾德所描绘的未来蓝图里,人类将从地球迁徙至月球、火星,最终抵达太阳系的边缘,甚至可能脱离太阳系。虽然,宾德的这些想法直到今日都还未实现,但他却重新点燃了那一代人的航天梦,启发他们去探索未知的宇宙。

“葬我于月亮之上”

值得一提的是,“月球探勘者号”除了携带了宾德等美国航天人的月球探索梦想,还携带了一位特殊的“乘客”登陆月球,他就是舒梅克-李维九号彗星发现人尤金·舒梅克博士(Eugene Shoemaker),或者更准确得说,是尤金·舒梅克博士的部分骨灰,而这也让尤金成为了至今为止,唯一一位葬在月球上的人。

在尤金的一生中,他和他的妻子一起发现了大约20颗彗星和800颗小行星。除此之外,尤金还和大卫·李维(David Levy)因共同发现了舒梅克-李维九号彗星而蜚声世界,该卫星在1994年的时候撞上了木星。

作为一名受过专业训练的地质学家,尤金早在上世纪60年代的时候,就曾向NASA提出了申请,希望能成为一名宇航员,但因为体验不合格的原因,他被拒之门外。

虽然没当成宇航员,但尤金后来还是多次为美国的太空探索计划提供了帮助,这其中就包括“阿波罗登月计划”。大多数参与过阿波罗计划的宇航员都上过尤金的课,尤金传授了他们许多关于巴林杰陨石坑的知识。

1997年7月18日,尤金·舒梅克在澳大利亚考察撞击坑的路上遭遇车祸,不治身亡。在尤金去世前,他曾简单提及自己这辈子最大的遗憾就是“没能登上月球,用自己的锤子敲打它”。

死亡或许可以停止尤金的脚步,但是并不能中断他的旅途。或许是为了缅怀尤金为美国航天事业所做出的贡献,NASA遵循了尤金的遗愿,将他的骨灰带上了“月球勘探者号”,送上了月球。

尤金的骨灰被装进一个聚碳酸酯胶囊里,胶囊外面还包裹着一层黄铜箔,上面用激光蚀刻了他的名字和日期,两幅图像,还有一首小诗。

两幅图像分别来自舒梅克-李维九号彗星和巴林杰陨石坑,前者是他一生最让人铭记的成就,后者则是他一生做出的最长情的贡献——在那里他曾培养了一批又一批的宇航员。

而黄铜箔上的小诗,则来自于莎士比亚的经典作品《罗密欧与朱丽叶》:

“在他死后

把他切碎成漫天繁星

他会照亮天堂的美好

人类从此会爱上夜晚

不再崇拜灿烂的艳阳。”

人生短促,又有多少人能做到死而无憾呢,尤金是幸运的,他的梦想在30多年后变成了现实,他以一种特殊的形式登上了“月球勘探者号”,飞向了他梦寐以求的月球。

1999年,在完成探测任务后,月球探勘者号撞入月球,带着尤金的骨灰,深埋于这颗美丽又孤单的星球。

“春江潮水连海平,海上明月共潮生。滟滟随波千万里,何处春江无月明!”唐代诗人张若虚在江潮观月写下传世名篇《春江花月夜》时,或许做梦也没想到,后世之辈不仅能观月赏月,还能让“嫦娥”探月登月。

在1976年之后,美苏登月竞赛告一段落,人类“探月引擎”一度熄火。

在1990-2010,这20年的人类探月进程中,中国的“嫦娥探月工程”强势崛起,令国人信心倍增的同时,也令世界为之侧目。然而,“嫦娥”一次次成功“奔月”,也常常会让我们忽略一点,“探月”舞台上的选手,不单单只有中国。

在这第二轮探月大潮中,日本、美国、欧洲宇航局、印度等等这些新时期的“弄潮好手”,各自又都表现得如何呢?功过是非自有评判,我们且慢慢回溯诸方探月强国各自的历史“高光时刻”。

2003年的欧洲:“我们对月球的认知仍不完整”

在2003年之前,先后已有五艘阿波罗载人飞船和三艘苏联无人飞船登陆月球,采集并带回了一些月球岩石样本,对于当时的人类来说,月球仍有许多未解之谜。

月球是如何形成的?没人晓得。而月球的另一面,那个从未正对过地球的地方,以及月球的极地区域,对我们来说,仍是一片未被探索过的地方。

除此之外,虽然在上世纪90年代的时候,美国的两个月球轨道探测器曾发现过一些比较间接的证据,但对于“月球上是否存在着水”的这个问题,还是无人能答。

“这可能会令人非常惊讶,但我们对月球的认知仍是非常不完整的,我们仍想知道地球-月球系统是如何形成和演化成如今的模样,我们仍想知道诸如火山运动、地质构造、陨石坑形成以及太空风化侵蚀等地质变化过程,对月球塑形的影响。”

“还有一点,为了给未来更进一步的月球、星际探索项目做准备,我们还需要寻找适合开采的资源和合适的着陆点。”

2003年,在欧洲航天局(European Space Agency)负责SMART-1计划的月球研究专家伯纳德·佛英(Bernard Foing)这样说道。

正是在这样的背景下,继前苏联、美国和日本之后,欧洲航天局于2003年在法属圭亚那的欧洲航天局发射中心,借助阿丽亚娜5型运载火箭,成功发射了其首颗月球探测器SMART-1。

SMART-1是欧洲航天局“尖端技术研究小型任务”(Small Missions for Advanced Research in Technology)系列计划中的第一项研究项目。欧洲航天局用“SMART”为探测器命名,主要是因为该探测器执行的任务虽很小,但使用的却全部都是当时最为尖端的技术。

在能源利用方面,SMART-1使用氙气燃料,幷采用太阳能离子发动机为其提供推进动力,太阳能离子发动机利用探测器自身太阳能帆板将太阳能转化为电能,再通过电能电离惰性气体原子,从尾部喷射出高速氙离子流,从而为探测器提供动力,因此从外表看上去,SMART-1喷出的是鬼火般的蓝色光。

得益于离子推进发动机的使用,SMART-1从离开地球到最终到达观测轨道,一共只消耗了75公斤的惰性气体燃料氙,其燃料利用的效率比传统化学燃料发动机高10倍。

然而,这种动力装置也存在着一个很显著的缺点,那就是它所产生的推力很小,仅仅相当于托起一张明信片,因此它只能为SMART-1提供0.2毫米/平方秒的超慢加速度。

这个重量仅为366公斤,体积只有1立方米的探测器,用它“小巧”的身躯内容纳了大量高科技设备。

除了离子发动机之外,SMART-1还上装备了高清晰度微型摄像机、红外线及X射线分光计等当时最先进的探测设备,当SMART-1在在月球轨道上飞行的时候,这些设备拍摄并传回了月球表面的2万多张图像,其清晰程度也远超以往,X射线分光计也帮助科学家第一次获得了月球表面包括钙和镁在内的一些化学元素的含量数据。

作为是欧洲人的骄傲,SMART-1实现了很多的世界第一,为欧洲乃至全世界的科学家提供了大量的新数据。

通过SMART-1长时间环绕月球极地轨道飞行时所记录下的数据,欧洲航天局的科学家们绘制了月球表面的整体外貌图,其中就包括人们过去缺乏了解的月球不可观测面以及极地地区的概貌。

除此之外,通过SMART-1,科学界第一次发现了月球极地与赤道区域许多不同的地质构造,也让人类第一次认识到在接近月球北极的地方,存在一个“日不落”区域,这个区域甚至在冬季都始终有阳光照耀。

除了常规的轨道飞行观察和软着陆观测之外,随着科学技术的进步,科学家们还找到了一种通过撞击天体,观察天体内部物质的新型研究方法,该方法能帮助他们探索该天体的成因和成分,成为了人类探索宇宙未知世界时比较好的选择。

2006年9月2日夜晚至3日凌晨,SMART-1项目背后技术支持团队——欧洲科学家、工程师和操作人员——一直守候在德国达姆施泰特欧洲航天控制中心,他们目睹了SMART-1在精准控制下撞击月球的最后时刻。

当操作人员宣布“我们已经着陆”时,控制中心大厅内响起了一片掌声。

根据欧洲航天局的说法,在SMART-1撞击月球表面的过程中,其进入角度大约为1度,速度大约为每秒2公里。SMART-1的撞击时间和地点事先都经细致计划,为的是便于地面观测者通过望远镜观察撞击过程。

而SMART-1这次撞击意义也非常重大,它直接奏响了人类新一轮探月高潮的前奏。

新一轮探月热潮的掀起将有三方面的意义:首先,有望进一步确认月球的起源。通过第一轮的探测,人类对月球的形成已经有了新的看法,当时的学界认为月球是46亿年前,一个类似火星大小的天体与地球相撞溅射出的物质围绕地球旋转聚集而成的。然而,这还只是一个假说,需要经过人类的进一步探索来验证。

其次,月球上有着丰富的资源,如氦山,这些正是人类所急需的,而新一轮探月有助于人类未来对这些资源的开采和利用。

第三,月球将会成为人类新的科学基地,其中包括设立月球天文台,这是由于月球上有着地球表面所不具备的观测条件,新一轮探月将帮助人类实现这些愿望。

当然,SMART-1之所以能重新唤起对人们探索月球奥秘的热情,其中有一部分原因其实在于SMART-1计划相对低廉的成本,它的造价只有1.1亿欧元(约8.7亿元人民币)。

欧洲航天局科学项目主管戴维·索思伍德表示:“在欧洲航天局所执行过的所有项目里,SMART-1都代表着一个巨大的成功,无论是站在技术的角度,还是站在科学的角度去看,SMART-1都有着非常好的投资回报。”

“似乎从现在起,地球上的每个人都在筹划着他的‘月球之旅了,我们从SMART-1技术研发和操控过程中获取到了很多的经验,这将有利于我们继续开展后续的科学探索行动。而与此同时,SMART-1所收集的科学数据,也已帮助我们更新对月球以往的认识。”

看过《西游记》的人,大多知道唐朝高僧玄奘曾不辞劳苦到西天取经。他在《大唐西域记》里记曰:“详夫天竺之称,异议纠纷。旧云身毒,或曰贤豆,今从正音,宜云印度。”

对于“印度”这个词,玄奘不但译得准,而且译得也雅。他说“印度”二字在汉语中含有轮回不息、如月照临的意思。印度各族人民自古以来常把自己的国家称为“婆罗多”,而这个词在古代梵文中的原义就是“月亮”,这是北印度一个民族的名称。

由此可见,印度人民自古以来就对月亮有着一种说不清道不明的特别情愫。

在1976年之后,美苏登月竞赛告一段落,人类“探月引擎”一度熄火。

在1990-2010,这20年的人类探月进程中,中国的“嫦娥探月工程”强势崛起,令国人信心倍增的同时,也令世界为之侧目。然而,“嫦娥”一次次成功“奔月”,也常常会让我们忽略一点,“探月”舞台上的选手,不单单只有中国。

在这第二轮探月大潮中,日本、美国、欧洲宇航局、印度等等这些新时期的“弄潮好手”,各自又都表现得如何呢?功过是非自有评判,我们且慢慢回溯诸方探月强国各自的历史“高光时刻”。

2008年的印度:“超中赶美”

早在1999年的时候,印度的航天学者就曾在当年印度科学院的一次学术会议上,提出了要开展一次印度探月科考活动的想法。这个想法,在随后于2000年举办的印度航天学会上,再次得到了参会印度学者的热烈讨论。

根据这些印度论坛学术成员的建议,印度空间研究组织(Indian Space Research Organisation,ISRO)组建了一支国家探月任务工作队(National Lunar Mission Task Force),众多印度国内的航天界领军科学家和科技工作者都加入到了这个探月队伍当中,他们对印度开展探月任务的可行性进行了评估,幷详细探讨了这个任务的重点和组织架构。

在2003年前后,考虑到近些年来,国际社会重新燃起的“探月热”,尤其是各国所提出的针对千禧年之后的那些令人振奋的探月计划,在印度国家探月任务工作队里,几乎所有人都达成了一致的观点:印度应当开展一次探月任务。

除了出于“不掉队”的考虑之外,印度的航天专家们还认为,该探月任务能为印度的基础科学研究和工程技术研究提供必要的推动力,这其中包括促使ISRO研发出能“超越地球轨道”的新技术。

更重要的是,这样一个项目还能吸引大量的印度青年才俊,让他们加入到印度的基础领域研究工作。

在2003年的时候,印度政府正式批准了ISRO所提出的关于开展首个印度探月任务的提议,而这项任务被命名为“Chandrayaan-1”(月船1号),在古代梵语中,Chandrayaan的就是“月亮飞船”的意思,这个命名寄予了印度人对月球的美好幻想。

尽管当时的印度在航天技术方面,与其它国家相比还是存在着有很大的差距,但印度在这一领域的投入还是非常慷慨的,他们甚至还喊出了“超中赶美”的口号。

2008年10月22日上午,在印度南部城市钦奈90公里的萨迪什·达万航天中心,印度国产的极地卫星运载火箭PSLV-C11带着“月船1号”月球探测器成功发射升空。

“月船1号”总质量为1380公斤,造价约8300万美元,它的身上还携带11台分别来自印度、美国、英国、德国、瑞典和保加利亚的探月仪器,

其中,一台名为“月球撞击探测器”(Moon Impact Probe)的无人探测装置最为重要。

这台由印度自行研制的“月球撞击探测器”的总重量为29公斤,它就像帽子一样装在“月船1号”的顶部。为了更好地见证印度航天器与月球的初次接触,该探测器还被印上了印度国旗的标志。

在“月船1号”进入绕月轨道后,“月球撞击探测器”,以每秒75米的速度从飞船上弹出,按照计划与“月船1号”实现了分离,幷脱离了月球轨道,向月球表面撞去。在下降期间,它以稳定旋转的形式在月球表面上空进行着实验。

在实验过程中,“月球撞击探测器”上所携带的月球矿物质绘图仪(Moon Mineralogy Mapper)还检测到了微量的水蒸气。这一点,在2009年9月份的时候,得到了NASA的证实,因为“月球撞击探测器”上的这台月球矿物质绘图仪就是NASA所研制的。

“月船1号”原本计划绕月球飞行两年,并且在这段期间内,对月球的地质结构和矿物资源进行调查,然而在2009年7月份的时候,“月船1号”上的星体传感器出现了严重故障,此时离“月船1号”的发射还不到一年的时间,这一故障一度影响了探测器定向导航功能的正常运行。

祸不单行,同年8月29日,ISRO发表声明,称当地时间29日1时30分,“月船1号”与地面站突然失去无线电联系,而“月船1号”地面站最后一次接收到探测器发回数据的时间是29日零时25分。

ISRO发言人萨蒂什在当时表示,地面站此后多次与“月船1号”联系,但均告失败。

“如果仍然无法与探测器建立无线电联系,我们可能不得不放弃该探测器。失去控制的“月船1号”可能会在某个时候,坠毁于月球表面,”在当时,萨蒂什这样评论道。

当然,萨蒂什在媒体采访时还补充强调,称“月船1号”已经完成了它的绝大部分任务。

而这一发生在“月船1号”上的事故,也说明了在探月这件事情上,印度的空间技术仍然不成熟,鉴于近些年来中国的航天技术也在取得突飞猛进的进步,印度要想实现其“超中赶美”的小目标,或许真得撸起袖子加油干了。

自中国于2007年10月24日成功发射“嫦娥一号”探月卫星以来,这十年间,中国又先后成功发射了“嫦娥二号”、“嫦娥三号”、“嫦娥四号”,而几乎在同一时间开展探月活动的印度,自“月船1号”失利后,其探月进程便陷入到了一片沉寂。

ISRO原计划于2011年向月球发射“月船2号”月球探测器,并使一个登月机器人在月球表面实现软着陆,然而该计划先是被推迟至2013年执行,之后又被推迟到了2014年,而到了2014年的时候,又是杳无音信。

2019年,印度原计划将于当地时间7月15日凌晨2时51分发射的“月船2号” 无人探测器因运载火箭系统存在技术故障,在发射前的56分钟被叫停。印度空间研究组织(ISRO)18日宣布,7月22日重新发射“月船2号”月球探测器。

在美国华盛顿特区海军研究实验室明亮的白色房间里,放着一个透明的塑料箱子,里面装满了来自太空的碎片。这些碎片是从南极冰中发现的陨石,以及被认为比太阳系形成更早的物质颗粒。这些都是宝贵的财富,可以帮助我们人类了解自己在宇宙中的位置。

地质学家凯特·伯吉斯(Kate Burgess)从箱子里取出一件宝物,一个很小的特氟隆瓶,它用双层特氟隆袋包着。这里面包含了1972年阿波罗17号宇航员从月球上收集的月壤。在很长一段时间里,这些月球上的尘埃都没有受到干扰,只是曾暴露在超高的太空辐射之下。

当伯吉斯用非常强大的电子显微镜观察这个样本时,可以看到原子的大小,她正在寻找暴露在这种辐射水平下下如何改变月壤颜色的证据。这听起来像是无聊的科学,但实际上它在为一个伟大的、甚至是美丽的想法服务。

图1:地质学家凯特·伯吉斯(Kate Burgess)站在电子显微镜旁边,后者可以在原子尺度上解析图像

伯吉斯正在努力使月球岩石成为更大宇宙的参考指南。她正在调查有多少月壤的颜色来自其组成成分,又有多少来自太空风化作用。她说,弄清这一点将有助于确定望远镜发现的太空天体的构成,比如小行星。

通过这种方式,月球样本成了我们和太空之间的纽带,帮助我们更深入地了解它们,并理解我们的发现。对于行星科学家来说,对月球样本的研究是无价的。与地球不同,月球自形成以来变化不大,这使得它成为“时间胶囊”,一本关于地质学的“创世纪”。

图2:这个小瓶里月壤含量很少,但其科学价值却无法估量

科学家们仍在研究阿波罗登月时取回的月球样本,但是现在人们对把人类送回月球以便进行更多探索重新产生了兴趣。特朗普总统希望美国宇航局在2024年前重返月球,行星科学家们对有机会研究月球南极以及月球背面的岩石垂涎三尺。

在这个时间点上,重返月球是否值得付出这么大的代价存在很多争议。但许多行星科学家们都表示,至少这将带来重要的科学成果。这是因为,月球岩石会讲述关于我们在宇宙中位置的不可思议的故事。我们收集的样本越多,理解的东西就越多。

为何月球对行星科学如此重要?

登月涉及到很多事情:在50多年前的太空竞赛中,美国为了击败苏联,解决了把人类送上月球表面的工程难题,这是为了迎接挑战而进行的挑战。但它们也与地质学有关。在六次登月过程中,宇航员们共带回了约382公斤的月球岩石、卵石和月壤。

毫不夸张地说,这些样本改变了我们对太阳系的认识,改写了它的历史。罗格斯大学的行星科学家朱利安·格罗斯(Juliane Gross)说:“在阿波罗计划之前,我们真的不知道月球是如何形成的。”

研究地质学就是研究历史,但是地球正在不断地抹去它的旧地质记录。格罗斯称:“地球是个巨大的回收机器,这里有风雨雷电,几乎所有岩石都风化了。我们星球的地壳处于动态状态,我们的大陆在漂浮、移动和变化。古往今来,随着大陆相互碰撞,岩石被回收、重熔和改造。而另一方面,月球却不会抹去它的历史。除了小行星撞击外,月球自形成以来几乎没有太大变化。这使它就像时间胶囊,记录下我们太阳系的历史,月球岩石就像是个大宝藏。”

在成长的过程中,格罗斯曾梦想成为宇航员,但最终由于她易患晕动病而放弃了这个梦想。她说:“与这些岩石打交道,这是我能做的最接近宇航员的工作了。”但她和同事们不是在探索太空,而是在探索时间。格罗斯称:“月球地壳基本上就像是地质档案,我们需要学习如何解读和阅读这些档案。其中最重要的地方就在于地球和月球最初是如何形成的。”

月亮岩石讲述了创世故事

图3:1972年阿波罗16号宇航员带回的月球岩石

1972年,阿波罗16号宇航员带回了重约2公斤的月球岩石样本,它主要由斜长石构成,斜长石是由熔融岩浆形成的岩石。像这样的岩石构成了月球外壳的大部分。这向科学家们表明,月球形成之初经历了非常猛烈的开始。

大约45亿年前,当太阳系还处于婴儿期时,它是个比现在混乱得多的地方。就在那之前不久(从宇宙的角度来说),太阳爆发了,它把巨大的气体球中的氢原子熔合起来,点燃了一堆火,一直燃烧到今天。那颗年轻的恒星仍然被碎片包围着,这些碎片相互聚合,相互撞击,最终形成了行星。

大约在这个时候,地球(或更像地球的前身)被另一颗可能有火星大小的行星撞击。由此产生的大灾难将两个世界融合在一起,形成了我们如今的地球。碰撞的力量将物质从两个天体中喷射出来,这些物质融合后形成了我们的月球。早期的月球被岩浆海洋所覆盖,这些岩浆沉淀下来并冷却成我们今天所知道的形式。

图4:月球形成过程

从这个意义上说,地球和月球实际上就像孪生兄弟。但是,一块毫不起眼的古老白色岩石却让我们对这一切产生了怀疑。

理由很简单:斜长石的密度不大。当岩浆海洋冷却时,这种矿物会出现在岩浆海洋表面。行星科学研究所资深科学家达比·戴尔(Darby Dyar)说,月球形成时,斜长石“实际上升到了月球表面,并开始形成地壳”。

图5:月球内部构造

科学家们仍在争论这一假说的细节。但这听起来似乎是合理的,因为地球和月球基本上是由相似物质构成的,这表明的起源似乎也差不多。而且在它们形成的时候,这种物质是熔融的,可能源于撞击时的巨大威力。但这只是月球岩石故事的开始。

月球地壳“档案”的很大一部分是其陨石坑,科学家们已经能够使用阿波罗的样本来精确地确定这些陨石坑的年代。月球上的变化比地球小得多,但这并不意味着它没有任何变化。小行星一次又一次地撞击它,导致了我们在夜空中可以看到月球坑坑洼洼的表面。这些陨石坑讲述了地球和月球形成后太阳系所发生的故事。

通过测定月球陨石坑的年龄,我们可以测定其他地方陨石坑的年龄。陨石坑越大,形成的时间就越早,因为在更久远的年代,更大的碎片块也更常见。戴尔说:“现在我们有个美丽的太阳系撞击史。”其他行星上也有陨石坑,比如水星。有了来自月球的参考信息,我们现在知道了水星陨石坑的年龄。

了解了月球陨石坑的年龄后,我们得出了另一个惊人的假设:太阳系最外层的行星——木星、土星、天王星、海王星,在它们的形成过程中曾改变轨道。这些陨石坑表明,在行星形成大约6亿年后,有一段时间发生了猛烈的撞击,这意味着月球也曾受到许多小行星的撞击。这令人感觉十分奇怪,毕竟那时小行星碰撞的疯狂速度应该已经稳定下来了。

那么,如何解释这段时间的剧烈撞击呢?格罗斯提出了一种可能:如果这些巨大的气态巨行星离太阳更近,然后离太阳更远,它们就会扰乱小行星的飞行轨迹,并将小行星抛向四周,从而产生剧烈碰撞。科学家们仍不确定情况是否如此。但如果没有月球岩石,他们可能根本不会考虑这种情况。

为何科学家想要更多月球样本

从不到1吨重的月球岩石中,我们已经了解到很多东西,但行星地质学家们渴望得到更多样本,原因在于所有的阿波罗任务都是在月球赤道附近着陆的。科学家们愿意研究其他地域的样本吗?格罗斯说:“哦,当然,绝对如此。”

戴尔也称:“试图只用几百公斤月球岩石解释月球的历史几乎是不可能的,而且我们根本没有任何来自月球背面的样本。我们不知道还会发现什么有趣的科学。”

美国白宫目前正在推动美国宇航局在2024年前再次将人类送上月球。目前,这些宇航员的计划是前往月球南极名为South Pole–Aitken盆地的陨石坑,这是月球上最大、最深、最古老的陨石坑之一。这次撞击造成的盆地如此强大,以至于暴露了月球的地幔或内部。

科学家不能直接研究地球的地幔,为此研究月球月幔将是绝好的机会。格罗斯说:“如果我们能找到些东西,那将绝对是一件了不起的事情。这可以帮助我们理解为何地球的地质构造如此活跃而月球却并非如此的原因。”

地质学家伯吉斯希望,如果人类登上月球,他们能从没有受到那么多太空辐射的地区带回些样本,这样她就能看到未经风化作用影响的、更原始的太空岩石样本。同样,这也可以帮助我们理解其他物体(那些我们没有碎片的物体)是由什么构成的。

这些知识可能有很多实际意义。例如,将来,如果人类想要开始在小行星上开采金属和矿物,在我们到达之前就知道小行星的确切地质构成,这将有很大帮助。

有很多理由让人类重返月球,并在那里建立永久基地。月球将是个很好的实验场所,可以教会宇航员如何更好地在太空中执行长期孤独的任务。这里也将是很好的发射基地,帮助我们前往更遥远的火星或其他天体。此外,月球可能是开采自然资源的好地方。

伯吉斯最喜欢的发现之一,是她在月球样本灰尘上发现的微小凹坑里有少量氦。她说,氦“是被困在月球上的太阳构成部分”。太阳向四面八方喷射气体和粒子,我们的月球像海绵那样吸收了其中的一些。这个发现很有诗意,也很实用,因为氦在地球上是一种越来越稀缺的资源,也许我们可以学会从月球上采集。

研究月球就是研究地球,并让我们知道:我们的世界有多特别?戴尔称:“我始终认为,人类要回答的最重要问题是,我们是孤独的吗?地球是独一无二的吗?”在某种程度上,研究月球岩石有助于我们回答这些问题。

弄清楚太阳系、地球是如何形成的,有助于我们了解地球生命是多么的稀有,这个地方是多么的特别。如果火星大小的物体从未与地球大小的物体相撞呢?对于生命的诞生,这场大灾难是不是有必要呢?

如果月球从未存在过,地球现在绝对是个截然不同的星球。但我们也会有所不同,我们可能对自己在宇宙中的位置不那么好奇。

图6:最后登月的阿波罗17号宇航员,望着月球上的尘埃和岩石,想知道废墟中还隐藏着什么秘密?

格罗斯说:“如果没有月球,我认为人类可能永远不会抬头仰望天空,然后想:‘哦,这个物体离我们很近,让我们试着到达那里。’所以,我们可能永远不会有好奇心去开发相关技术和工具,来促使我们离开地球。”

从很多方面考虑,月球都可以称为我们通往更广阔太空、探索其中奥秘的第一块踏脚石。我们不知道是否能在2024年得到更多的月球岩石。但总有一天,我们应该重新回到那里。

获波音投资的Aerion公司正在开发超音速商务喷射机AS2。

下一代的飞行——包括超音速商务飞机的潜在回归——正在瞄准当初阿波罗计划针对极端条件而开发的材料。

阿波罗计划在1972年最后一次月球任务后的十年里衍生出了许多著名的衍生品,比如抵御太空寒冷环境的材料和Dustbuster无线吸尘器

即使是一些商业衍生品今天仍然在使用,源自阿波罗计划的更尖端的技术现在更是被用于下一代的交通出行。

密歇根大学(University of Michigan)航天工程学教授艾拉·阿特金斯(Ella Atkins)表示,将阿波罗宇航员所使用的工具的尺寸、重量和功耗降至最低,是阿波罗计划带来的最重要进展之一。

当时的百得制造公司(Black & Decker Manufacturing Co.)的任务是,开发一种从月球表面取样的钻头。它还得设计一种新型电池发动机,该类机器为1979年Dustbuster的推出铺平了道路。

阿波罗宇航员所使用的基本电池技术已经被更高效的锂离子发电厂所取代。但阿特金斯教授说,月球任务为电池操作提供了有价值的见解,并为最恶劣环境下的电力系统管理提供了模板。

这位教授补充说,阿波罗计划还提供了与电池有关的课程,教人们如何在“紧张的电力预算”下运作,以及如何使用能够防止火灾的容器。如今,后者正被应用于由电池驱动的飞行器、无人潜航器以及下一代喷气式客机。

其他源于阿波罗计划的想法包括:15分钟内可以到达地球上任何地方的高超音速导弹、载人无人机、下一代商用客机,以及商业超音速旅行的潜在回报。

与之前的太空飞行相比,阿波罗任务持续时间较长,其返回舱的速度也较高,这也有助于推动对能够承受极端温度变化,并能更好地抵御微小陨石的材料的研究。新的铝和镍钢合金被开发出来了,附着和焊接技术和专用工具也出现了,这一切现在都被应用于正在开发中的一些最尖端的航空航天技术。

阿波罗计划敦促供应商将工具的尺寸、重量和功耗降到最低。Dustbuster无线吸尘器的技术源自于一种专为月球土壤钻探而开发的电力发动机。

“那些技术被很好地应用到了航空领域。”奥本大学历史学教授詹姆斯·汉森(James Hansen)说。

为了与中国和俄罗斯正在开发的技术竞争,五角大楼已经签署了大约25亿美元的合同来开发超音速导弹。这种导弹的飞行速度是音速的5倍——阿波罗11号速度的五分之一。洛克希德·马丁公司、波音公司和其他从事高超音速武器研究的公司正受益于阿波罗时代对耐热材料、冷却技术和空气动力学飞行流的研究。在地球大气层中飞行的高超音速导弹可以产生5000华氏度(约合2760摄氏度)的高温,与阿波罗返回舱经受的温度相似。

航天公司们现在正在收集钛和其他合金,这些合金是在北美航空公司(目前是波音旗下的一部分)制造X-15火箭飞机时推行的。

波音公司负责高超声速的高级技术人员凯文·鲍库特(Kevin Bowcutt)说道:“我们拥有钛、陶瓷等材料,能够用它们来制造速度最快的产品。”

2003年,协和飞机(Concorde)退役,超音速航空旅行的第一个时代随之结束。为阿波罗研制的材料可能有助于催生又一个超音速航空旅行时代。

波音公司此前进军超音速客运领域的尝试,即打造超音速运输机(SST),在1971年被国会否决。SST是仅次于阿波罗计划的第二大航天计划,但由于航天计划的成本不断上升,该计划被取消。此举几乎让波音破产,该公司一直指望来自SST的收入来抵消开发747大型喷气式飞机的巨额投资。

直到现在,新一代的超音速航空旅行才更接近于现实。波音公司今年入股了Aerion Corp.,这家总部位于内华达州的初创企业正在开发一种速度可达音速两倍的商务飞机。

随着美国承诺在2024年之前让宇航员重返月球,来自阿波罗计划的经验教训也正被用于美国太空计划的下一阶段。为了给美国国家航空航天局(NASA)建造新的猎户座(Orion)飞船,洛克希德·马丁公司正在使用铝锂合金——阿波罗指令舱所用铝合金的一种衍生产品。

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