進擊月球！NASA 誕生，太空爭霸背後瘋狂的氪金對決

上文書說到了美國的衛星在太空裡發現了存在帶電粒子密度極高的地帶，衛星上攜帶的蓋革計數器已經完全爆表了。所以範·艾倫的兩個研究生在他的房門上留下一句話，太空是放射性的。太空當然不可能是放射性的， 這只是範·艾倫的研究生開玩笑罷了。不過反常之處必有妖，科學家最喜歡這種反常現象。

範·艾倫在美國地球物理聯盟的一次會議上宣布了這個發現。蘇聯人則與這個發現失之交臂，他們也發現了太空裡某些地帶似乎帶電粒子多的不正常。當時太陽剛好有一個小的耀斑爆發，所以蘇聯人以為是耀斑爆發噴射的粒子剛好到達地球，引起了帶電粒子過多的現象，所以也就沒有在意，倒是美國人發現了這個現象。

範·艾倫輻射帶

當然蘇聯人的火箭發射場緯度太高了，卡納維拉爾角緯度是很低的。蘇聯的拜科努爾發射場跟大慶幾乎是在同一個緯度線上，而卡納維拉爾角和長沙差不多是在同一個緯度線上，所以蘇聯衛星的軌道跟美國的衛星軌道相差很大。斯普特尼克 2 號的軌道和地球赤道之間的夾角為 65 度，這個角度非常高。美國發射的探索者1號的軌道傾角只有 33 度，差得很遠。

衛星軌道都是橢圓，橢圓有兩個焦點，對於衛星軌道來講，地球在其中一個焦點上。所以衛星軌道有近地點和遠地點兩個參數。美國的探索者 1 號衛星的軌道遠地點達到 2 千多公裡。斯普特尼克 2 號的遠地點只有 1600 公裡，軌道不僅是角度不一樣，形狀也不一樣。

斯普特尼克3號陳列在齊奧爾科夫斯基國家宇宙學史博物館

等到斯普特尼克 3 號發射升空，蘇聯人在衛星上搭載了很多精密儀器，探測能力比以前強得多，大家逐漸地揭開了這個謎團。在 2000 公裡到 5000 公裡的高度上有一個帶電粒子輻射非常厲害的區域。在 6 萬公裡到 10 萬公裡的範圍內有一個更大的帶電粒子比較多的區域。地球外的這些帶電粒子密布的區域被稱為「範·艾倫輻射帶」，畢竟是範·艾倫的團隊首先發現這個現象的。

範·艾倫輻射帶的外形是輪胎的形狀，包裹著球狀的地球，分內外兩層。中間有個空白地帶。美國的探索者 1 號衛星的遠地點比蘇聯的衛星遠地點要遠，插進範艾倫輻射帶的時間就長一些。當時美蘇已經開始冷戰對峙，剛好是美國人發現了輻射帶的內層，蘇聯人發現了輻射帶的外層，當時有人開玩笑，怎麼連輻射帶也分為兩大陣營嗎？怎麼中間還來了個楚河漢界啊？

內外兩層輻射帶的性質是有區別的。內層多半的帶正電的質子，外層則是高能的電子比較多。科學家們就開始思考，輻射帶到底是怎麼來的呢？很明顯，宇宙射線本身具有太大的動量，不可能被俘獲。

韋爾諾夫

蘇聯科學家韋爾諾夫和列別金斯基提出，當宇宙射線轟擊地球大氣層時，它們可能發生能生成中子的核反應，那些中子隨後衰變成電子和質子，接著被地球的磁場俘獲。這種想法是第一種能解釋輻射帶性質的物理模型。韋爾諾夫與列別金斯基在 1958 年 7 月公布了中子衰變機制，那僅僅是在輻射帶被人發現的數月之後。兩星期之後，美國科學家辛格也獨立發布了一種差不多的說法。

蘇聯發射斯普特尼克 3 號已經是 1958 年的 7 月份了，過程不是很順利。火箭振動很厲害，導致助推器分離出現故障，所以第一次發射是失敗的。但是備份星發射成功了，儘管火箭振動的問題仍然沒解決。

到了 1958 年的 7 月底，發生了航天史上的一件大事。那就是總統艾森豪籤署了《美國國家航空航天法案》，這個法案直接導致了 NASA 的正式成立，也就是美國國家航空和航天局，NASA是簡稱。

1958年，美國國家航空航天局成立

美國當時已經感到蘇聯咄咄逼人的壓力。所以在斯普特尼克 2 號升空沒多久就成立了國防部的高級研究計劃局，這個我們以前講過一個系列。有興趣的，可以往前翻翻。

不過，高級研究計劃局是國防部下屬的機構，主要負責和國家安全相關的研究。但是，美國人也知道，太空研究將帶來很多的收益，尤其是在通信、氣象和導航領域。在國防部的管轄下是沒辦法做這些事的。因此必須建立一個民用機構，這就是 NASA，是在過去的國家航空諮詢委員會的基礎上建立的，包括噴氣推進實驗室在內的好多機構都劃歸 NASA 的旗下。

當然啦，布勞恩在 NASA 的成立這件事兒上是功勞不小。他的小組撰寫了一個報告，主要就是講美國有關火箭研究上犯了多少錯誤，幹了多少扯皮的事兒，各個機構是如何爭權奪利，分散了研究的力量，反正是嚴厲批評了各個組織之間工作重複和缺乏協調。所以，布勞恩所在的陸軍飛彈局以及海軍的研究實驗室都被劃歸到了 NASA 的旗下。紅石兵工廠成了馬歇爾太空中心，布勞恩成了馬歇爾太空中心的第一任主任。國防部高級研究計劃局的一部分火箭研究和空軍的一部分研究也都劃歸了 NASA，從此 NASA 成了美國太空計劃的掌舵人。美國人也要集中力量辦大事兒了。

馬歇爾太空中心

當然，NASA 不僅僅負責火箭和太空項目，還負責太空探測器，飛機的氣動研究等等一系列的科學研究，大名鼎鼎的 X 系列試驗飛機也在 NASA 的名下。當然，衛星的研究被分散在了幾個部門，大名鼎鼎的 CIA 中情局也有偵查衛星的研發部門。U-2 高空偵察機也是中情局花錢開發的，所以開偵察機的飛行員都不是軍人，CIA 畢竟不是軍方，CIA 幹的都是偷雞摸狗的事兒嘛。空軍的火箭發射基地設立在了加州的范登堡。這個地方和佛羅裡達的卡納維拉爾角互為犄角，各有側重。

這個階段，蘇聯人在幹什麼呢？他們準備向月球發射探測器。其實也不能叫探測器，只能叫撞擊器，撞上去就算贏了。科羅廖夫召集了手下開會，他說，同志們，我們現在有兩年的時間，我們要把蘇聯的探測器送到月球上去，擼胳膊挽袖子，加油幹吧。那時候蘇聯沒有雙休日制度，一周幹六天。科羅廖夫他們經常在星期天開會，基本上沒有了休閒和放鬆的時間。

蘇聯人的Luna 1號月球探測器

美國人也打起了月球的主意，他們也要玩兒撞擊月球的把戲。但是，美國人也不能耽誤正事兒。那就只能加班加點了。美國的雷神飛彈射程達到了 1 萬公裡，這已經是非常不錯的成績了。雷神是後來的大名鼎鼎的德爾塔火箭家族的開山之作。飛彈和運載火箭其實沒多少區別，美國人就想用雷神-埃布爾火箭來完成撞擊月球的任務，堅決要趕在蘇聯人的前面。

早期的美國火箭真是難看的不能再難看了，布勞恩的紅石火箭算是顏值最高的。但是也不得不在最前面加上一個難看的圓柱形的罐子才能發射衛星。雷神-埃布爾火箭的造型非常猥瑣，有點像現在的電動牙刷。後邊是粗粗的火箭，頂端有一根長長的棒子，粗不粗細不細的，看著那麼不協調。

雷神-埃布爾火箭的長相實在不敢恭維

說穿了也簡單，這是兩枚火箭生拼硬湊的結果。下半截是空軍的雷神中程飛彈，頂上那一節粗不粗細不細，長得像根火柴頭的部分是海軍先鋒火箭的改進型。海軍的先鋒火箭本來是個探空火箭的底子，當然長得很細長。

美國人為了提振民心士氣，專門對這次火箭發射進行了電視轉播。火箭發射倒是順利。在萬眾矚目之中冉冉上升，77 秒以後，在一陣煙霧裡，火箭消失了。軍方負責人施裡弗將軍回頭問技術人員，咋回事兒啊？一看，站在背後的總設計師眼淚都下來了。「別哭啊，咋回事兒？」總設計師蒂爾含著眼淚回答：「炸了」。負責這個項目的項目經理多諾萬差點休克過去。火箭從卡納維拉爾角發射，旁邊就是大海，派潛水員下去撈吧。把殘骸撈上來分析。發現是火箭發動機的渦輪泵出了問題，這是洛克達因公司的產品，木星 C 火箭也用這東西。完了，布勞恩那邊也要出麻煩。

先鋒1號探測器

權衡再三，決策者決定繼續幹，冒著風險繼續發射。第二次發射，三級火箭都順利地啟動分離，發射場都沸騰了。但是 5 分鐘以後，負責跟蹤的人發回了報告。先驅者 1 號衛星沒有分離，和第三級掛在一起了，這是沒辦法飛到月球的，只能進入環繞地球的特殊軌道。遠地點達到了 11 萬 3 千公裡，也算是個突破了。發射 43 小時以後，這個探測器帶著屁股後面的第 3 級火箭的殼子，在南太平洋上空再入大氣層，燒掉了。

先鋒3號幾乎就是個「彈頭」

後來的先驅者 2 號也沒能逃脫這個厄運，順利發射升空了，但是第三級沒有點火，最後還是掉回了地球。剩下就看布勞恩的了，他用朱諾火箭發射先驅者 3 號衛星。布勞恩也是一樣，衛星飛到了 10 萬公裡的高度上，但是離 38 萬公裡以外的月球還差得遠了，八竿子都打不著，最後還是掉下來了。

其實對比一下美國和蘇聯當時用的火箭就知道，美國人絕對沒戲。科羅廖夫的 R-7 火箭真的是又粗又胖，而且長度遠遠大於美國人的火箭。蘇聯的衛星可以做到幾百公斤，美國人總是投機取巧，一個探測器只有幾十公斤。當然，也可能是蘇聯的電子工業水平不行，傻大黑粗的，但是起碼說明人家火箭很給力啊，推力強大。

R-7火箭和當時美國火箭的對比

儘管 R-7 火箭如此給力，科羅廖夫也失敗了，火箭只飛了 92 秒，助推器就解體了。說白了還是那個老問題，振動太大。第二次發射也不順利，104 秒之後，火箭又炸了。科羅廖夫派人在哈薩克的大草原上到處尋找金屬碎片，說什麼也要把問題搞清楚。

蘇聯人發現，是液氧管道的振動導致了故障，那麼就需要加入阻尼裝置來抑制振動。在建立數學模型，做了一系列實驗以後，改進版的助推器裝上了火箭，1958 年底就要試飛。科羅廖夫下車間巡視，他非常認真，他不想再出故障。就在新年假期，火箭再一次升空了。向月球發射可不是發射人造衛星，必須算好窗口期。這個窗口期你沒搞定，那麼就要再等 1 個月。

Luna 1號探測器在火箭頭錐裡如何擺放

這次發射非常順利，R-7 火箭真的是推力強大。順利的把 luna1 號探測器送到了月球軌道。就差這最後一哆嗦了，但是最後一哆嗦出了問題，說白了就是打歪了，沒能擊中月球，從月球旁邊擦肩而過。這顆探測器成了第一個脫離地球引力範圍，繞著太陽公轉的人造行星。

1959 年的 9 月份，赫魯雪夫同志要去美國訪問，他自然希望科羅廖夫給他長長臉。這位蘇共中央第一書記還是很要面子的。1959 年 7 月，在莫斯科舉辦了「美國國家展覽」，美國人是真賣力氣，好東西全都拿出來了，家用電器，時裝、高保真音響、視聽設備，都是高科技哦，還布置了一個樣板間，全方位展示美國人優越的生活品質，真是高端大氣上檔次。副總統尼克森帶隊，坐著當時最豪華的噴氣式客機波音 707 降落在了莫斯科的機場上。

戳心啦

結果，赫魯雪夫同志和尼克森在樣板間的廚房裡開槓，史稱「廚房辯論」。無外乎就是開槓哪邊更好唄。一般認為尼克森壓了赫魯雪夫一頭，畢竟美國人的生活方式真的很有吸引力，誰不想舒舒服服地過上富足的日子呢？赫魯雪夫自己也被弄得眼花繚亂。

到最後，尼克森邀請赫魯雪夫去美國看看，歡迎你坐著飛機去美國訪問。赫魯雪夫滿腦子都在開槓，這一句話扎了他的心窩子了，蘇聯民航沒有能飛過大西洋的客機。當時只有還沒完成試飛的圖波列夫 114 客機能完成這個任務。

圖-114 客機是由圖-95 轟炸機改造過來的。美蘇兩家當時幾乎是針鋒相對，你造 B-47 同溫層噴氣，我就造圖-16，你造 B-52，我造圖-95。但是蘇聯有個劣勢，那就是地理條件不利。美國在蘇聯周邊有一大堆的盟友，蘇聯在美國身邊卻沒什麼朋友。美國那個地理位置也真是夠獨特的，鄰國本來就少得可憐。蘇聯的轟炸機寧可犧牲載彈量，也要滿足航程需求。當時的噴氣發動機是很費油的，所以選用了對轉的渦輪螺旋槳發動機，這才保證了 1.5 萬公裡的航程。

圖-95（上）和圖114（下）的對比

圖-114 就是把圖-95 的機身加粗，然後從上單翼改造成下單翼，客機一般都是下單翼比較舒服。國防部長馬力諾夫斯基元帥反對赫魯雪夫冒險，坐著這麼一架還沒完成試飛科目的客機去美國。但是總設計師圖波列夫很有信心，他甚至派自己的兒子小圖波列夫陪著一起去。一來是讓領導放心，二來是小圖波列夫也是優秀的工程師，對圖-114 這架客機相當熟悉。

赫魯雪夫堅決要求坐這架飛機去，這傢伙有點死要面子不要命，日子定在了 9 月 15 號。科羅廖夫必須在這之前把luna2 號，也就是月球 2 號探測器打上去。輪到科羅廖夫「壓力山大」了。

Mark I 望遠鏡（後來改名洛弗爾望遠鏡）

不過，科羅廖夫和蘇聯政府這回耍了個心眼兒。自己說自己牛，那多沒意思啊，要讓別人說自己牛才是真的牛啊。他們透露了一點消息給英國焦德雷爾河岸天文臺的伯納德·洛弗爾爵士。洛弗爾爵士掌握著當時最大的射電望遠鏡，口徑達到了 76 米。在斯普特尼克 1 號發射 8 天以後，他就用望遠鏡鎖定了火箭的助推器殘骸。他的望遠鏡也為西方國家的衛星測控提供過服務。

蘇聯人給了他一份數據，顯然有助於他追蹤蘇聯的 Luna 2 號。於是，洛弗爾爵士調動望遠鏡開始緊盯著月球方向，他找到了 Luna 2 號的信號。他發現，Luna 2 號發送回來的無線電信號頻率發生了漂移，這是怎麼回事兒呢？下次再說。