阿波羅8號,人類第一次離開地球軌道的探險「連載4」

余晟以為 發佈 2019-12-28T05:43:36+00:00

12月27日中國「長征五號」火箭發射成功,這是值得慶賀的大好事。

12月27日中國「長征五號」火箭發射成功,這是值得慶賀的大好事。我決定提前發布「阿波羅8號」系列文章的連載,前文請參考:

1968年12月21日早上2:36,三名太空人被叫醒了。在做完體檢之後,他們要去吃早餐,然後準備出發。陪在他們身邊的都是朝夕相處的夥伴:

  • Deke Slayton,他之前是「水星七人」之一,但沒有上天,後來專門負責培訓和挑選太空人;
  • George Low,阿波羅飛船計劃辦公室(Apollo Spacecraft Program Office, ASPO)的經理;
  • Alan Shepard,美國歷史上第一名太空人,人類歷史上第二名太空人,比「第一人」加加林晚三周升空;
  • Harrison Schmitt,太空人,之前在美國地址調查局研究天體地質學,加入NASA之後成為「阿波羅」計劃在天體地質學方面的核心任務,後來作為「阿波羅17號」的成員登上了月球;

還有作為後備人員的Neil Armstrong和Buzz Aldrin。要知道,美國的太空人選擇機制與蘇聯不同,大家在訓練時就已經分組配對好,如果出現異常則整組替換,這樣的好處是保證了配合的默契,缺點是成本偏高,不夠靈活。

當天的早餐是NASA傳統的「送行菜」:牛排、炒雞蛋;再加上吐司、咖啡、茶。這種安排保證了足夠的能量,同時儘可能減少食物殘渣。當然,這也是太空人在執行任務的未來六天裡唯一的熱飯了。

吃過早餐之後,太空人穿好太空衣,帶上手提箱大小的獨立供氧裝置,在鏡頭的注視下登車,前往8英里外的發射場。同時,NASA官員安排汽車把Jim Lovell的妻子Marilyn Lovell以及她的四個孩子帶到距離發射場3英里處。Lovell的家人希望現場觀看發射,而Borman和Anders的家人希望觀看電視直播,NASA按照大家的意願都做好了安排。

早上7點,電視直播開始了。在Borman家裡,妻子Susan,兩個兒子,還有Borman的父母都坐在沙發上看電視,陪同的還有Life雜誌的攝影師,以及其他七名太空人的妻子,有人甚至帶來了香檳。在攝影師的鏡頭下,Susan總是表現出一副淡定的笑容,但她的內心並不平靜,稍有動靜,她就跑回臥室——NASA在他們的臥室安裝了揚聲器,可以直接聽到太空人和指揮中心的對話。

Anders的家人專門買了一台新的彩電,Valerie勉力安排好五個孩子坐在電視機前,陪同他們的還有叔叔嬸嬸、幾位親戚,同樣也有太空人的妻子。Anders的父母沒有前來,他們選擇在聖迭戈的家裡觀看直播。

在發射場外數英里的範圍內,數不清的汽車、摩托車聚集在道路和沙灘上,大約有25萬人前來現場觀看發射——土星5號自身高達110米,夜空里,在燈光的照射下更是顯眼,很遠就可以看見。

7:51分,「阿波羅8號」點火了。五台巨大的F-1發動機每秒鐘燒掉13噸燃料,功率接近1億千瓦,堪比當時整個英國在高峰時期的用電量,巨大的推力把3000多噸的火箭緩緩送上天空。

在發射場外,幾英里處發射的人們全都感到大地在顫抖,強大的氣流衝擊著他們的胸膛,而且這種衝擊波還在以音速向外擴散。在飛船里,第一次執行航天任務的Anders感到無比震撼和驚恐,雖然在地面上訓練過無數次,但他從來沒有經歷過這樣劇烈的震動,因為這種震動是任何模擬器也模擬不來的。不過對於Borman和Lovell兩位老手來說,這並不稀奇,不需要那麼緊張。

點火之後1分19秒,「阿波羅8號」達到了第一個關鍵節點:Max Q,也就是太空飛行器在大氣層內飛行時承受最大的動態壓力的時刻。q值與大氣密度成正比,也與速度平方成正比。在地面上大氣密度最大,速度為0,隨著太空飛行器不斷升高,大氣密度不斷下降,而速度不斷升高,最終在某個節點達到最大值,這就是Max Q。

此時的「阿波羅8號」高度大約是1萬3千米,速度大約是2400千米/小時,地面上所有的直播設備基本都轉到了垂直向上的角度。如果此時飛船承受不住壓力而碎裂,那麼很可能會像許多年之後的「挑戰者」發射一樣,由媒體現場直播事故的全過程。

不過,儘管在指揮中心裡,大家的心都提到了嗓子眼,「阿波羅8號」卻沒有任何異常,繼續向天空進發。在3萬米高空,它的速度達到了5310千米/小時。大氣已經足夠稀薄,不再需要擔心空氣阻力造成飛船散架了,下一個要擔心的節點是第一級火箭的分離。

在6萬5千米的高度上,「阿波羅8號」的速度已經達到6800千米/小時,第一級火箭已經燃燒了2分半鐘,它的使命業已完成。爆炸裝置和反推力系統相繼啟動,第一級火箭脫離,落入大西洋。對地面上的觀眾來說,火箭好像炸開了,變成無數碎片。其實第二級火箭上的五台J-2發動機已經接班,正在推動「阿波羅8號」繼續加速。

又過了幾秒,Borman扳動一個開關,在發射階段用於緊急逃生的逃逸火箭脫離了飛船——現在已經用不上逃逸火箭了。瞬間,陽光灑滿了整個船艙,在9萬米高度,已經可以看到地球的曲線,可以看到藍天,背景是暗淡的外太空。

又過了兩分半鐘,飛船已經到達了160公里的高度,接近1961年美國太空第一人Alan Shepard乘坐的Liberty 7飛船到達的最高點187公里。不過此時「阿波羅8號」還不能環繞地球,按照計算,只有當速度到達28000千米/小時的時候,飛船才可能繞地球飛行,而不被地球引力「拉下來」。此時,飛船的速度還只有16000千米/小時而已,還需要藉助第二級火箭的五台發動機。

當然,如果第二級火箭萬一中途失靈,太空人們還可以啟動第三級火箭來完成加速。在1968年4月的「阿波羅6號」發射任務中,點火之後229秒,2號J-2發動機發生了故障,到第412秒被徹底關閉。2秒之後,3號J-2發動機也被關閉了。不過控制系統讓剩下3台發動機比計劃工作了58秒,仍然把飛船送入了軌道。不過這一回,誰都不想要啟動這種「保底」程序,因為那樣大家就去不了月球了,只能成為一顆人造地球衛星,沒有人希望看到這個結果。

忽然,太空人們感覺到有點不對頭,飛船在劇烈的抖動!所有人瞬間都開始緊張了。幾個月前的「阿波羅6號」上就出現過這種情況,這一次,強烈的震動可能會讓火箭四分五裂。後來馮·布勞恩和他的團隊仔細檢查,根據匯報,他們確認找到了問題所在,在液氧輸送管路的空腔中灌入氦氣解決了問題,並通過了測試驗證。

但是,問題真的解決了嗎?然而在這個當口,誰也做不了什麼,只能期待火箭足夠堅固,能夠承受住震動,不要中途散架。

終於,在第二級火箭分離之前的9秒鐘,Borman報告:震動弱下去了。所有人都送了一口氣。

然後是第二級火箭分離,第三級火箭點火(雖然它只有一台J-2發動機)。儘管第三級火箭的推力遠遠不能和第一、第二級相比,但此時火箭和飛船的重量已經大大減輕,更重要的是,此時已經基本沒有地球引力和空氣阻力的作用了,「不大」的推力也足夠讓火箭繼續加速。

在點火11分25秒之後,「阿波羅8號」終於成功進入軌道。從此時開始,飛船每88分10秒就會繞地球一圈,軌道近似圓形,距離地球最近距離(近地點)為181.8千米,最遠距離(遠地點)為191.5千米。此時已經進入失重狀態,對Lovell和Borman兩名老手已經毫無新鮮感,但是Anders是第一次進入太空,他滿懷好奇開始了體驗。

按照飛行計劃,下一個重要節點就是TLI(Translunar Injection),即躍出地球軌道,朝月球飛去。所有人都異常緊張,要知道,這是人類歷史上第一次有人飛出地球軌道。飛行總指揮Cliff Charlesworth確認,火箭的第三級,也就是S-IVB,狀態一切正常,應當可以進行TLI。

按照程序,Charlesworth在指揮中心逐個詢問工作人員,所有人給出的答覆都是「Go」,沒有任何人說出「No Go」。Charlesworth決定,讓Capcom(Capsule Communicate,專門負責與太空人通訊的人) Collins告訴,準備執行TLI。

002:27:20 Collins: Apollo 8, Houston.

002:27:21 Borman: Go ahead, Houston.

002:27:22 Collins: Apollo 8. You are Go for TLI. Over.

002:27:27 Borman: Roger. We understand; we are Go for TLI.

Anders忽然想到:糟了,這可是歷史性的一刻,應當永久銘記,怎麼也得說點有紀念意義的話,可是竟然就只有普普通通的一句「you are ready to go TLI」呢。

確認Go之後,TLI開始了20分鐘倒計時。此時,指揮中心裡,大家都極度緊張。Chris Kraft記得,在「土星5號」火箭的第二次和最近一次試射中,第三級火箭都出現了故障。此次如果故障重現,那麼「阿波羅8號」就得一直停留在繞地球飛行的軌道上,飛去月球成了泡影。

終於,TLI時刻到來了。液氫和液氧被泵入火箭的燃燒室,儀錶板的一盞指示燈亮起,表示J-2引擎已經正常點火,三名太空人感到一股強大的力量,把他們壓倒在座位上(這種「推背感」可比跑車強太多了)。

此時火箭下方正是夏威夷島。島上已經聚集了幾百人,齊齊望向天空。在夜空里,他們能看到的是一個閃亮的光點。對,那就是「阿波羅8號」。

此時的月球仍然在按自己的節奏,以每小時約3682千米的速度繞地球運行,它距離「阿波羅8號」相當遙遠,看起來與「阿波羅8號」朝向的方向也毫無關聯。不過這不要緊,經過科學家和工程師的精密的計算,在未來,「阿波羅8號」離開地球38.4萬千米之後,它將和月球匯合。那時候,月球的引力將要捕獲這枚「小小的」飛船。

J-2點火的第2分鐘,「阿波羅8號」的速度已經達到每小時32186千米,並且還在繼續加速。指揮中心的所有人都屏住了呼吸,等待發動機按時熄火。點火只是第一步,熄火才算結束。如果熄火出現了錯誤,「阿波羅8號」要麼一頭撞上月球,要麼永遠錯過月球,飛向茫茫宇宙。

所幸,在燃燒了接近6分鐘之後,發動機按時熄火了。此時「阿波羅8號」距離地球346千米,速度是每小時38958千米,對月球之旅而言,這數字相當理想。

在指揮中心,許多人激動地留下了眼淚。看著大螢幕上飛離地球的小綠點,Kraft回憶起1944年他剛剛加入NACA(NASA前身)時的場景,那時候火箭還只存在於漫畫和科幻小說當中。但是24年後,人類已經可以乘坐自己製造的飛行器脫離地球軌道。他太想說點什麼了,但他也清楚,此時飛行還在繼續,與飛船通話是Capcom的職責,自己插進去說話只會破壞規範,甚至引起混亂。

不過他終於沒有忍住,而指揮中心的人都聽到了他的話:你們在路上了,你們真的在路上了(You are on your way . You are really on your way now.)。

未完待續……

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