人类登月五十年|忆阿波罗11号的奇妙冒险

中国航天科普微信公众号 2019-12-24

  1969年7月16日的早晨是个天朗气清的、平凡的早晨,命中注定,这天将成为一件不平凡的事情的开端。肯尼迪航天中心的39A发射台上,土星五号运载火箭身影笔直,像个即将出征的战士。

  

  土星五号运载火箭

  前来观看发射的人们早早来到了观看场地,人人脸上都洋溢着节日般的笑容。而此次出征的航天员阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯则被工作人员包围着,进行着各种装备穿戴和准备工作。与民众们不同,航天员们比较更加严肃一些,认真地与工作人员交谈着。

  

  工作人员正在为柯林斯穿戴装备

  9时32分,土星五号运载火箭托举着阿波罗11号飞船,载着三位航天员开始了他们的登月之旅。几天后,他们中的两位将踏上离我们最近的天体——月球的土地,完成人类首次登上月球的伟大壮举。

  

  土星五号运载火箭发射

  在太空中组装的飞船

  土星五号运载火箭的运行状态绝佳,发射进行得十分顺利。进入地月转移轨道后,阿波罗11号飞船准备开始进行空中组装,即由指令服务舱和登月舱两大模块组成的阿波罗系列飞船,装在火箭上时不是最终形态,需要在太空中重新组装。空中组装在航天任务中是比较少见的,通常入轨后,航天器只进行类似太阳翼展开这样的动作。那么,为什么阿波罗飞船要在太空中进行组装呢?

  在土星五号运载火箭上有一个尖尖的逃逸塔,这是为航天员准备的。一旦在发射段或是火箭上升段出现危及航天员生命安全的状况,逃逸塔就会带着载有航天员的指令服务舱率先逃生,迅速飞离火箭附近以及火箭的飞行航向,到达安全区域。

  

  土星五号运载火箭上部结构示意图

  显然,这一过程并不需要登月舱的参与,更糟的是,它甚至是个累赘。由于逃逸塔的载荷越少,负担越小,飞离火箭的速度也就越快,也越是能够保护航天员的安全。因而,质量约有15吨的登月舱就被排除在外了。

  然而,对于整个任务来说,登月舱是必不可少的。于是,飞船便被安排在地月转移轨道上进行空中组装。这时,运行在轨道上的有土星五号火箭第三级以及尚未组装的阿波罗飞船。组装过程是这样的:

  01:指令服务舱从飞船及土星五号三级火箭的组合体中分离;

  02:指令服务舱空中转体180°,“面向”登月舱;

  03:指令服务舱逐渐靠近登月舱并与之对接,同时,弃掉土星五号的三级火箭,完整的阿波罗飞船就组装好了。

  

  阿波罗飞船空中组装过程示意图

  之后,装备齐整的阿波罗11号飞船一路飞往月球。

  落月危机,比想象得更惊险

  太空飞行第五天,阿波罗飞船进入绕月轨道,航天员们也开始备战登月。按照计划,登月任务由航天员阿姆斯特朗和奥尔德林进行,他们将从“哥伦比亚”号指令服务舱进入“鹰”号登月舱,离开月球轨道,降落到月面上去。而剩下的一位航天员柯林斯则驾驶着指令服务舱继续绕着月球飞行,默默守候着队友的登月之旅。

  

  “哥伦比亚”号指令服务舱

  一切准备就绪后,登月舱与指令服务舱分离,缓缓向月面降落。当登月舱降落到距离月球仅1829米的时候,舱内计算机突然报警,代码“1202”的警报不停闪烁,牵动着阿姆斯特朗、奥尔德林以及地球上众多工作人员的心。

  

  “鹰”号登月舱逐渐下降

  很快地,地面工作人员镇定下来,表示“1202”代表“执行溢出”,如果之后不再出现就没什么问题。于是,阿波罗11号登月舱继续下落。但实际上,勇敢的航天员们不知道,他们的处境早已危机四伏。

  在登月的最终三分钟里有一个“死亡区间”,尽管只持续10秒,但破坏力极大。在这段时间内,登月舱下落的速度非常快。如果此时决定放弃登月,打算启动登月舱的上升发动机,从而乘坐登月舱的上升段回到月球轨道,就会发生燃料箱因下降冲力而报废的情况。一旦失去燃料,登月舱的上升段将无法回到轨道与指令服务舱会合,并最终坠毁在月面上。

  而“1202”警报出现时,登月舱距离进入“死亡区间”只有20秒时间。地面工作人员仔细查看了登月舱传回的数据以及航天员正在执行的着陆程序,发现没有任何纰漏,于是大胆决定,让他们继续执行登月任务。这之后,一个代码“1201”的新的报警出现,地面工作人员回复:“继续降落。”于是,登月舱有惊无险地度过了“死亡区间”,开始减速。

  然而,月球似乎不甘被涉足,在登月舱距离月面仅仅150米的时候,阿姆斯特朗发现预定着陆场上散布着许多巨大的岩石和碎块,无法着陆。为了寻找一块平坦的月面着陆,阿姆斯特朗决定手动控制登月舱飞行。这时,地面工作人员的声音在阿姆斯特朗耳畔响起:“60秒!”意思是,下降发动机的燃料只够再继续燃烧60秒的时间。

  20日16时17分,经过一番紧张的寻找和操作之后,“鹰”号登月舱在燃料只够燃烧10秒的时候着陆了。阿姆斯特朗的声音在地面工作人员的耳中第一次变得动听起来:

  “这里是静海。鹰号已着陆。”

  随之,地面工作人员终于从紧张的气氛中解脱出来,甚至与航天员们开起了玩笑:“有一群人都变蓝了。我们现在又开始呼吸了,非常感谢。”

  高光时刻

  着陆月面后,航天员们淡定地开始睡觉,为登月养足体力。之后,他们检查仪器、观察环境,并在地面医疗专家的安排下检查了健康状况。接着,奥尔德林架好了摄像机,为早早守护在电视机旁的5亿人充当起眼睛。终于,历史性的一刻到来了。

  20日22时56分,阿姆斯特朗走下梯子,代表全人类第一次踏足月面。同时,他的声音再一次变得动听起来:

  “对一个人来说,这是一小步;但对全人类来说,这是一大步”

  

  阿姆斯特朗踏上月球的足迹

  然后,他又用特殊的步伐向前蹦了几步,以此证明人类是能够在月面上行走的。十几分钟后,奥尔德林也走出登月舱,激动的心情使他不禁赞叹:“啊!太美了!”然而下一刻,他似乎找回了一些理智,感叹道:“这真是一个荒凉而孤寂的世界。”

  

  奥尔德林在月面行走

  人员聚齐了,阿姆斯特朗和奥尔德林一同走到登月舱的前起落架前,那里放置着一块从地球带去的纪念匾。阿姆斯特朗郑重宣读:“1969年7月,来自地球的人类首次登上月球,我们是为全人类的福祉而来!”之后,这块纪念匾被留在月球上,见证着人类对月球的探索。

  

  被固定在前起落架上的纪念匾

  随后,一系列有趣的活动在2小时31分钟的舱外活动时间内展开。阿姆斯特朗和奥尔德林用摄像机拍摄了月面风光,记录下了月球上人类运动的样子;他们采集了21.7千克月壤及月岩样品,设置和回收了太阳风收集器,并将这些都带回地球供科学家们研究;他们还在月表放置了激光反射器和月震仪等科学仪器,能够使地面工作人员在航天员们离开月球后仍能持续地得到相关数据……

  

  奥尔德林在安装太阳风收集器

  那么,在月球上活动到底感受如何呢?也许可以从奥尔德林的回忆中得到一些提示:

  “踏上月面,我感觉轻飘飘的,浑身直起鸡皮疙瘩。我立即看了看我的双脚,就在那时,我被月尘独特的性质吸引住了。在月球上,尘埃在各方向上溅落都很精准,所有砂粒都会落到几乎相同的距离上。我缓步跑了起来,以测验自己的机动能力,这给了我一种奇怪的感觉。穿着笨拙的航天服,我们就好像是在做慢动作。我很快便注意到我的惯性似乎大多了。在地球上,我在跑动中只需用一步就能停下来,但在月球上,我得用三四步才能勉强停下……月面颜色呈现出从土灰色到浅褐色,整个月面千篇一律,只有一处格外显眼,我们的登月舱‘端坐’在那里,其黑色、银灰色和亮橙黄色的隔热涂层,在没有色彩可言的背景中闪闪发光。在月球上,航天服那不自然的白色显得分外耀眼。我们还可以环顾四周,并能看见地球。尽管比从地球上看到的月球大得多,但在月球上看,地球似乎很小———那是一片诱人的绿洲,在遥远的天际闪闪发光。”

  返回家园

  完成了所有登月任务后,阿姆斯特朗和奥尔德林回到登月舱,乘坐上升段返回月球轨道。经过3小时10分钟的飞行,登月舱上升段与等待多时的指令服务舱交会对接在一起,阿姆斯特朗和奥尔德林终于与在轨道上待命的柯林斯会合。包括航天员和地面工作人员在内,几乎所有人的紧张情绪都逐渐舒缓下来。

  之所以这一过程让大家非常关注,是因为在早期的地面测试中,登月舱的上升段发动机顺利点火的成功率只有50%。并且,登月舱上升段只有一个发动机。显然,一旦发动机点火失败,登月航天员将被迫留在月球上。由于没有任何救援方法能够解决这样的危机,尽管残酷,但航天员们必定会在月球上终止自己的生命。所以,登月舱能否顺利回归轨道可是攸关性命的大事。

  抛弃掉登月舱上升段之后,阿波罗11号飞船只剩下了指令服务舱。于是,踏着欢快又惬意的步伐,阿波罗11号走上了回家的路。

  

  指令服务舱中的柯林斯

  阿波罗11号回家的路显然比较平坦,“哥伦比亚”号指令服务舱一路畅通无阻,飞回地球附近。抛弃掉服务舱后,航天员们乘坐着指令舱返回地球。而在着陆区,“大黄蜂”号航母以及救援直升飞机早已在此待命。

  

  “大黄蜂”号航母及救援直升机在落区待命

  这场伟大的冒险似乎需要一个较为刺激的收尾。进入大气层后17秒,一个突然的停电故障使地面失去了和阿波罗11号飞船指令舱的联系。所有人都变得紧张起来,动用着一切力量希望能够尽快恢复通信或是找到阿波罗11号指令舱的痕迹。地面工作人员一遍又一遍地呼叫着:“阿波罗11号,休斯顿通过ARIA呼叫。”然而,没有任何声音回应。

  “这是阿波罗11号,我们听得很清楚。”阿波罗11号指令舱突然传回消息,通信恢复了!控制室中的工作人员都不禁鼓掌相庆起来,欢乐的气氛蔓延开来。

  24日12时50分,阿波罗11号指令舱溅落在太平洋中部海面,三名航天员安全返回地球。这场奇妙的月球之旅终于落下帷幕。

  

  航天员们随营救人员坐上救生筏

  随着近年月球探索热的再次掀起,许多国家先后发射了各自的月球探测器,人类对月球的认识日益加深,但对月球的热情似乎更加高涨了。其中,中国的嫦娥四号时隔将近五十年,再次拿到了有关月球探测的第一(嫦娥四号于2019年1月3日第一个实现月球背面软着陆)。也许未来,在阿波罗11号任务留下的纪念匾旁,也会出现中国航天员的足迹。

  参考文献/

  [1]吴伟仁.奔向月球[M].中国宇航出版社,2005.

  [2]刘林宗,谢涛,庞之浩,等.探月的故事[M].中国宇航出版社,2008.

  [3]The Apollo 11 Flight Journal[EB/OL].https://history.nasa.gov/afj/ap11fj/index.html,2019-05-18/2019-07-19.

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责任编辑:王超

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