人類登月50年|阿波羅11號完成了不可能的任務

2021-01-09 澎湃新聞

編者按:

今年是阿波羅11號登月50周年紀念日。值此之際,詳細記述人類登月全過程的新書《登月使命》出版。在這本書裡,讀者能看到探月史上每一個重要的時刻,包括斯普特尼克1號升空、小狗萊卡進入太空、阿波羅11號登月、阿波羅13號脫險、太空人謝潑德在月球上打高爾夫球……

《登月使命》的作者為羅德·派爾,他畢業於史丹福大學,美國國家太空協會會員,美國作家協會會員,美國科普作家協會會員,航天歷史學者,航天雜誌《Ad Astra》主編,NASA噴氣推進實驗室和詹森太空研究中心長期合作撰稿人。

經出版社授權,澎湃新聞特摘錄《登月使命》「第11章 飛向月球」,以饗讀者。

《登月使命》書影

準備做大事

1969年7月,休斯頓,倒計時的時鐘嘀嗒不停。人們正在快速處理最後的細節。所有人都在聚精會神地迎接即將到來的阿波羅11號任務。

人類首次登月這可是大事情。誰也不想造成任務失敗,變成被追責的那個人。阿波羅11號太空人團隊的模擬器使用時間瘋狂上漲,在這一點上僅次於他們的是替補太空人。他們已經在模擬情境下妥善處理了所有類型的問題和書上出現過的一切故障,在各自的專業技術問題上,他們表現得無比自信。

指令長尼爾·阿姆斯特朗性格堅韌,但說起話輕聲細語。他成長於俄亥俄州的小城。尼爾不會隨口寒暄或者講笑話,這一點在試飛員中很罕見。他一開口便自信而堅決。從少年時代起就為飛機而著迷的他曾經駕駛過世界上最快的飛機,其中包括X-15。他在NASA試飛過試驗性的X-15火箭動力飛機,而且在幾位飛行員中,只有他在試飛時仍是平民身份。那時他已經夢想成真。現在,他可以更進一步,完成又一個夢想成為第一個踏上另一個天體的人。

在登月艙模擬器中,站在他身邊的是埃德溫·巴茲·奧爾德林。他來自新澤西。巴茲就像試飛員世界中的一個謎,他並沒有沉溺於充滿速度的生活,而是選擇追求更多知識。他從麻省理工學院獲得了博士學位,論文內容關乎艱深的軌道動力學,這在他執行雙子座12號任務時、規劃阿波羅11號任務時都派上了用場。他似乎會為有足夠自信的話題開口,特別是關於軌道動力學的話題,他說起來會滔滔不絕。他並不是聚會時特別受歡迎的那種人。

富有哲學氣質,其他太空人搞不懂他。在後來的日子裡,他總會不由自主地回想三人如何變成了阿波羅11號的太空人如此不同尋常的隊伍真是很難再找到了。這是NASA做事的典型方式,無論如何,決策由當權者做出,而且不能更改,事實就是這樣。柯林斯會用他掌握的所有技能全力操控指令艙,無論他與尼爾和巴茲是否親近,他都會竭盡所能地把他們安全帶回去。

在準備這次史詩航行時,三位太空人依任務需要儘可能密切地合作。三人之間連氣話都很少說,只是有一天晚上,巴茲和柯林斯在三人同住的太空人宿舍發生了爭吵。他們爭吵的原因是,在一次模擬中,巴茲和尼爾撞上了月球,巴茲認為尼爾本應當更準確地了解當時的情況。稍早些時候完成工作的尼爾·阿姆斯特朗表情嚴肅地走出來,讓另外兩人小點兒聲,以免影響到他睡覺。柯林斯乾脆回到了他自己的房間,留下巴茲和尼爾解決他們之間的問題。這是他們能回想起來的三人間為數不多的爭吵之一。

在卡納維拉爾角(甘迺迪航天中心),人們正在全力進行最後的設備檢查。所有的飛行組件已經裝備到土星5號頂端,指令艙呼號「哥倫比亞」,登月艙呼號「鷹」。就在不久前,格魯曼的工程師終於成功地為登月艙上削減了足夠的重量,保證它可以安全著陸和返航,就像保證其他太空行動基本上能成功一樣。鷹號和火箭的其他部分一起接受重重檢查。不能為錯誤留下一點餘地。

倒計時在所有人的惴惴不安中繼續著。沒有人能夠完全確定自己真正做好了準備,但每個人都在焦急地等待著發射。終於該起飛了。

尼爾·阿姆斯特朗和X-15。在所有參與登月項目的太空人中,他是唯一一名試飛過X-15的人。值得一提的是,受僱於NASA時,他還是一介平民。這張照片拍攝9年後,他將會把同樣的微笑帶到月球車上的登月艙中。本文圖片均由出版社提供

阿波羅11號的旅程

1969年7月16日,尼爾·阿姆斯特朗、麥可·柯林斯和巴茲·奧爾德林很早就醒了,負責太空衣的技術人員蜂擁到他們身邊,似乎要花上幾個小時,不斷進行那些根本做不完的最後檢查。

太空人乘坐NASA特製的麵包車從宿舍前往39A發射臺,除了有記者和前來送行的人群,這一路平淡無奇。之後,他們在哥倫比亞號指令艙裡待了幾個小時。計數程序很順利,已經到了最後階段。

起飛前3分鐘,土星5號轉由內部自動發射時序控制器控制。從這時起,火箭進入了自主控制狀態,只有出現問題時程序才會被地面終止。

阿波羅11號發射

「點火命令馬上就到了。我們正在執行自動程序。」這個低沉的聲音來自NASA公關負責人傑克·金(JackKing),此刻他就是阿波羅發射控制中心的代表。金的語氣中絲毫聽不出這一創造歷史的旅程即將開始。

他繼續說道:「(倒計時)2分37秒......阿波羅11號任務繼續進行。」「阿波羅任務,倒計時1分35秒,這是將人類送上月球的第一次飛行......所有指示都出來了,我們要出發了......」他這才在聲音裡流露出不易察覺的興奮。

在倒計時25秒時,阿姆斯特朗告訴發射控制中心發言人,這「感覺很好」,這句話立即被傳送給全世界所有正在收聽直播的人。「倒計時10、9......點火程序啟動......6、5、4、3、2、1、0......所有發動機啟動......」歡呼聲從人群中傳來,好幾千米外都能聽見。「起飛了,我們在32分起飛了!」阿波羅11號轟鳴著飛入軌道,在目眩之中,圍觀的人們洋溢著喜悅。東海岸時間上午9:32,金從辦公室出來,控制和公告任務交由休斯頓負責。此時,他的臉上終於顯露出了興奮。那天早上,低雲籠罩著海角。火箭不斷加速,在雲層中留下了巨大的空洞。很快,阿波羅11號的S-1C級就燒完了攜帶的2008994千克的燃料,脫離火箭。S-II級點燃,繼續推進火箭前進。

當S-IVB級燃料燃盡的時候,阿波羅11號已經進入了地球軌道,所有的一切都和模擬中的一樣。兩個半小時後,太空人將「地月轉移軌道燃燒」(Trans-LunarInjection,TLI)程序輸入計算機,並按下「執行」鍵。他們脫離了地球軌道。

半小時後,麥可·柯林斯接管指令艙。他將已經不動的S-IVB級分離並向前飛,180度轉彎,然後慢慢地,慢慢地,逐漸靠近跟在後面的助推器。S-IVB頂部的鷹號登月艙等著被指令艙捕獲拖走。柯林斯小心翼翼地控制著推進器,對軌跡進行細微的修正。透過玻璃十字絲(目鏡),他專注地盯著登月艙頂部的對接目標一個白色圓盤上的金屬「X」小標記。它變得越來越大,一時間似乎偏轉到了一邊,刮擦聲緊接著傳了過來。指令艙前的探針滑入登月艙導軌。聽到對接插銷卡入位的聲音後,柯林斯改變了飛行器的推力方向,拉出了登月艙。阿波羅11號火箭的其餘部分拖著登月艙縱列飛行,向著太空中的一個方向飛馳而去。大約三天之後,他們將到達月球至少應該如此。

指令艙檢查時期愉快的阿波羅11號太空人。左起:阿姆斯特朗、麥可·柯林斯和巴茲·奧爾德林

接觸指示燈亮啦

他們已經在月球軌道上行進了很長時間,對兩艘飛船進行了充分的檢查,並宣布系統狀態良好,可以啟動有動力下降(Powered Descent Initiation,PDI)。這個程序將把登月艙送到月球表面著陸。

哥倫比亞號(指令 / 服務艙)前端的彈簧把登月艙推開,發出低沉 的碰撞聲。現在,宇宙飛船一分為二。柯林斯點燃推進器,調整自己的位置,阿姆斯特朗則把鷹號轉到指令艙窗前,給他的指令艙飛行員柯林斯一個良好的視角,方便他觀察登月艙。柯林斯觀察登月艙並確認一切 正常後,便向他們道別。「你們小心點……」他說。阿姆斯特朗則簡潔 地答道:「回頭見。」[ 出自《傳播火種 一個太空人的旅程》(Carrying the Fire: An Astronaut's Journey),麥可 · 柯林斯,1983 年 ]

在得到休斯頓方面的許可後,阿姆斯特朗將 PDI 程序輸入登月艙的 計算機,發動機開始燃燒,減速至脫離環月軌道的程度,開始下降。一開始,他們的高度是15240 米,下降至 14021 米時,麻煩來了。

「程序錯誤!」阿姆斯特朗呼叫。隨後,奧爾德林報告,這是1202號錯誤。任務控制中心的人們臉色蒼白,互相看著對方1202 號錯誤是什麼?

然而,僅僅幾秒鐘之後,一名控制員通知飛控主任基恩 · 克蘭茨,他們認為可以著陸。克蘭茨非常信任他的控制員,他沒有問為什麼。於是, 登月艙繼續下降。

隨後,當鷹號降落到 1524 米高的時候,警報又出現了,這次是 1201 號錯誤。這些計算機發出的信息是什麼意思?只有一位名叫史蒂 夫 · 巴勒斯(Steve Bales)的控制員似乎明白髮生了什麼。「我們可以繼續......」他說。

他意識到問題在於計算機負荷太重,收到的信息太多。檢查表中出 現了一個錯誤,因此鷹號的太空人沒有關閉交會雷達。與此同時,著陸 雷達正在向計算機發送信息,計算機有太多的事情要做。這導致它丟棄 了一些數據,重新啟動。

現在,另一個問題以一種戲劇性的方式擺到了登月艙裡的太空人面 前。在他們的正下方,計算機要引導他們落在巨石堆積的地方,一些巨 石有大型轎車那麼大。阿姆斯特朗從計算機那裡接過控制權,開始水平 遊弋,尋找一個平坦的降落地點。他一如既往地冷靜,但他和奧爾德林 都知道,沒有多少燃料可供他們使用。如果不能在接下來的幾分鐘內著 陸,他們將不得不放棄下降,點燃上升發動機,停止嘗試。如果高度太低, 他們甚至無法返回,只能撞向月球,帶著登月艙變成金屬薄片揉成的球 和兩個死人。

與此同時,奧爾德林的眼睛盯著電腦和姿態儀表,沒有時間一瞥窗 外的一切。他忙著向阿姆斯特朗和地面不停地匯報數據。

奧爾德林說 :「300 英尺 [1],下降秒速 3.5 英尺,向前秒速 47 英尺。 我們的燃料怎麼樣?」「8%......」阿姆斯特朗的回答絲毫不帶情緒,他 只是在報告事實。

「220 英尺,向前秒速 13 英尺......向前秒速 11 英尺,下降良好。」 當奧爾德林的數字傳來時,任務控制中心一片寂靜。

「60 英尺,下降秒速 2.5 英尺,向前秒速 2 英尺。」

很快,從 386160 千米外傳來呼叫 :「60 秒......」阿波羅計劃中的 太空人同事,太空艙通信員查爾斯 · 杜克向他們發出警報,在強制中 止之前,燃料僅能維持 1 分鐘。阿姆斯特朗掃視了一下月面,絕望感向他的意識襲來。

登月艙鷹號外的景色,該照片拍攝於著陸之後。雖然從地質學角度看這是一個索然無味的地區,但它相對平坦,可以安全著陸。對於首次登月來說,這已經足夠好了。

隨著下降發動機的煙羽撞向月球表面,灰塵開始在登月艙下面翻滾。

「30 秒......」杜克像空軍試飛員一樣低聲說道。

緊接著,地球上的人還沒來得及驚慌失措,奧爾德林傳來了愉快的聲音。「接觸指示燈亮了。」他清楚地說道。這意味著登月艙的一條腿觸 到了月面。阿姆斯特朗關掉發動機,伴隨著輕輕的撞擊聲,鷹號降落到 了月球表面。40 億年的沉寂就此打破。

愣了一小會兒之後,阿姆斯特朗和奧爾德林握緊了手,兩人的臉上 洋溢著發自內心的激動。阿姆斯特朗打開了麥克風。

「休斯頓,這裡是靜海基地......鷹號已經著陸。」 一貫沉穩克制的任務控制中心頓時充滿了歡呼雀躍的聲音。基恩·克蘭茨後來承認,他向下看了看自己的手掌才發現,無意中他已經把鉛筆折成兩節。

「我們收到了,鷹號,」查爾斯 · 杜克說,「我們下面這群人緊張得 臉都要憋紫了......現在我們終於又可以呼吸了,非常感謝!」

全世界有 6 億人在電視上觀看或者通過收音機收聽了著陸過程,大家齊聲歡呼。阿波羅 11 號完成了不可能的任務——人類登上了月球。

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