阿姆斯特朗的一小步,全人类的一大步!

1969年,一群宇航员改变了世界,他们乘坐前所未有的巨大火箭登陆月球,这是NASA成立十多年来,探索外太空的华章,也是之后五十多年,探索未知世界的基础,这是最伟大的冒险故事。

登月第一步:水星计划

1957年10月4日,当苏联将第一颗人造地球卫星斯普特尼克1号(Sputnik 1)送入太空后,震撼了整个西方世界,美国人民异常不满,要求政府立即采取行动,他们说 "这些人连冰箱都造不出来,他们怎么能将卫星送入轨道?怎么可能?" 普特尼克1号,是第一颗进入地球轨道的人造卫星,在太空探索中,苏联人领先了一步,同时开启了美苏两国的太空竞赛。

 

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图1 (斯普特尼克1号)

1958年7月29日,美国总统艾森豪威尔签署了NASA的成立,负责制定,实施美国的民用太空计划,与开展航空科学暨太空科学的研究。1958年10月1日NASA正式成立。从此,开启了伟大的冒险征途!

为了打败苏联人,NASA计划将人类送入地球轨道,只有当火箭拥有足够快的速度,才能离开地球,进入地球轨道,时速需达到7.6公里/秒以上,速度略小于第一宇宙速度7.9公里/秒,这项任务称之为水星计划(Project Mercury)。当时一般的火箭失败率为30%至40%,火箭仍需要改良。

1959年4月9日,NASA在空军110名优秀的飞行员中,挑选了最好的7名来执行水星计划。

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图2(水星计划七名宇航员)

后排从左至右:谢泼得(Shepard),格里森(Grissom),库勃(Cooper)

前排从左至右:施艾拉( Schirra),斯雷顿(Slayton),格伦(Glenn),卡彭特(Carpenter)

这是NASA的第1批宇航员,最终只有6名宇航员上了太空,斯雷顿(Slayton)由于心律不齐的原因未能执行任务。

在正式载人飞行前,NASA进行了17次无人发射,其中有3次飞行搭载了灵长类动物。1961年当NASA准备将宇航员谢泼得(Shepard)送入太空时,同年4月12日 NASA接到了一则令人吃惊的消息,苏联派出的一名宇航员已经进入轨道并成功返回,宇航员加加林(Gagarin)成了全世界进入太空的第一人,距离谢泼得(Shepard)计划起飞的日子仅提前了20天。美国人民再一次非常懊恼,因为原本应该比加加林更早进入太空。

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图3 (1962年发行的加加林明信片和邮票)

NASA希望将人类首次送入太空的计划落空了,经过短暂的沮丧后, 1961年5月5日,谢泼得(Shepard)执行自由7号任务,成为了第一个进入太空的美国宇航员,也是人类历史上第二个。这次任务使用红石火箭,飞行高度达到了约187千米,降落点距发射地点约486千米。

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图4 (执行自由7号任务时的谢泼德)

与加加林(Gagarin)不同,谢泼得(Shepard)整个任务中都负责驾驶航天器,航天器在太空停留了15分钟。

谢泼得(Shepard)成功返回地球,美国人民为之鼓舞, 20天后,肯尼迪总统就为美国太空计划制定了一项新的目标,宣布了阿波罗登月计划:“10年内,我们要让宇航员登上月球,并安全返回。”之后1962年9月12日在莱斯大学发表了演说:“我们现在选择登月或做任何别的事情不是因为他们容易,而是因为他们充满挑战。”

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图5 (肯尼迪总统宣布阿波罗登月计划)

为了证明谢泼得(Shepard)成功进入太空并不是侥幸,在谢泼得(Shepard)飞行10周后,1961年7月21日,格里森(Grissom)进行了第二次亚轨道任务,谢泼得(Shepard)是格里森(Grissom)的指挥官,当人们准备庆祝这又一次完美的飞行时,飞船因舱门意外打开,宇宙飞船沉到了水下4.8公里的处,宝贵的数据全部丢失,并且无法恢复。

1962年2月20日,庞大的Atlas火箭以28000公里的时速,将格伦(Glenn)送到地球上空260公里的地方,格伦(Glenn)环绕地球轨道运行三次,与谢泼得(Shepard)和格里森(Grissom)经历了五分钟的失重不同,格伦(Glenn)经历了近五个小时的失重,成为环绕地球飞行的第一个美国人。经过格伦(Glenn)的绕轨飞行,美国的航空水平终于赶上了苏联,格伦(Glenn)成了美国伟大的英雄。

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图6 (格伦与友谊7号宇宙飞船)

NASA正一步步在实现肯尼迪的梦想,绕轨飞行只是小小的一步。飞行到宇宙中的目的,不只是要看能否做到,而是要做基础研究。

1962年5月24日,卡彭特(Carpenter)乘坐极光七号绕地运行3圈,飞行近5小时,卡彭特(Carpenter)是个浪漫主义者,他很喜欢宇宙所展现出的美丽,像日升和日落。在外太空,由于没有大气,星星不再闪烁。

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图7 (太空中看到的日出)

5个月后,1962年10月3日,施艾拉( Schirra)绕轨飞行了6圈。之后1963年5月15日,库勃(Cooper)在一天半的时间内绕地22圈,库勃(Cooper)成为了第一位在太空中过夜的,同时也是最后一位单独绕地飞行的美国人。秉持着人人为我,我为人人的理念,水星计划的宇航员,跨出了迈向未知领域的第一步。

登月第二步:双子座计划

随着水星计划的结束,NASA怀揣着一个更新更大胆的目标,双子座计划(Project Gemini)。

水星任务证明人类可以在太空中飞行,而双子座计划中NASA将研究如何飞向月球?到达月球的飞行将花费十天时间,宇航员们需要学会如何在失重情况下生存?如何在失重情况下工作?

 

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图8(双子座太空舱)

双子座任务要搭载两个人,而这是NASA从未尝试过的。1962年9月17号,NASA宣布第2批宇航员,他们称自己为"新9名"。里面包含有全世界人们熟悉的宇航员,尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)。

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图9 (新9名成员的滑稽姿势)

顺时针右上角起,分别为弗兰克•博尔曼(Frank Borman),约翰•杨( John Young),托马斯•斯塔福德(Tom Stafford),皮特•康拉德(Pete Conrad),詹姆斯•麦克迪维特 (Jim McDivitt),吉姆•洛弗尔(Jim Lovell),埃里奥特•希(Elliot See),爱德华•怀特(Ed White),尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)。

1965年3月23日,格里森(Grissom)和杨( Young)搭乘大力神二号(Titan II)运载火箭执行双子座3号(Gemini 3)任务,这是是双子座计划中的第一次载人飞行任务,也是美国的第一次双人太空任务。第一次有两个美国人一起飞入太空。他们练习变换高度和轨道,这是前往月球的关键动作。此时还有不到五年的时间把人送上月球,每项双子座任务都会测试飞向月球计划的关键程序。

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图10 (双子座3号发射画面)

下一个重大挑战是太空行走,太空舱外活动,简称EVA。最大的未知是失重会对人体有什么影响,NASA的工程师设计了一种方法来欺骗重力感,它被叫做"呕吐彗星"。Vomit Comet,宇航员们将有接近30秒的时间处于失重状态。

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图11 (模拟零重力)

零重力只是困难之一,太空舱外还有其他危险,人在时速27680公里的轨道上会有什么反应?

宇航服是宇航员对抗太空中,极端环境的最后一道防线,在太阳光下温度将超过摄氏250度,而一旦太空舱发生转动人处在背阴面,温度将骤降至零下250度。

NASA原本计划再进行两次发射 到"双子星6号"时实施太空行走,但是此时一名苏联宇航员已经完成了太空行走,这令许多人感到震惊,完全给NASA一个措手不及。NASA高层决定提前让宇航员爱德华•怀特(Ed White)秘密训练太空行走,即使在NASA,知道美国进行首次太空行走的人也不多,所有的训练都在晚上进行,大概只有30到40人知道此项计划。

这样做很冒险,如果爱德华•怀特(Ed White)太空行走成功了,美国奔向月球的计划又会更进一步。太空行走一旦发生问题,美国就无法按照肯尼迪的时间表登上月球。

NASA在双子座4号(Gemini 4)发射前几天,才对外宣布此次将进行美国首次太空行走,1965年6月3日,爱德华•怀特(Ed White)当时以27200公里每小时的速度,在距离地球320公里的上空飞行,进行了太空行走。如果太空服出现故障,气压差将瞬间杀死他,一旦救生索断了,他就会在太空中永远漂浮。下面这张画面,已成为经典,爱德华•怀特(Ed White),成为了第一个进行太空行走的美国人。

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图12(爱德华•怀特进行太空行走)

爱德华•怀特(Ed White)这次在太空中行走了36分钟,当NASA告诉他返回太空船,他非常不情愿,因为太空舱外的风景很美,他太开心了。

太空行走是NASA最冒险的一次行动,也是奔向月球关键的一步。双子座计划要开始解决登月计划中一个最困难的程序"会合"。探测表明在月面降落是可能的,但是进行月面行走的宇航员需要将登月车,送回他们的在轨道上运行的太空舱才能返回地球,这个过程叫做"会合"。

会合,对接,操纵连体,是阿波罗计划的关键要素,之后,双子座8号(Gemini 8)完成了这项任务,尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)是这次任务的指挥官。

双子座计划在1965年至1966年间共有10次载人飞行,进行了包括太空行走和轨道机动等关键性技术,为其后的阿波罗登月计划,积累了先进的太空旅行技术,双子座计划中任务时长足够前往月球并返回。

登月第三步:阿波罗计划

双子座计划结束两个月后,NASA开始研制能把人类送上月球的助推火箭,阿波罗1号将首次检测可容三人的飞行器,新晋航天员罗杰•查菲(Roger Chaffee)加入了NASA的这队精英中,爱德华•怀特(Ed White),第一个在太空行走的美国人,还有指令长格里森(Grissom),曾经水星7号的一员选中参加此次任务,其中格里森(Grissom)被认为将会成为第一个在月球行走的人。

此时距离1969年底前一定要把人送上月球,只剩下三年了,阿波罗计划加速运行。在阿波罗1号发射不到四周时,阿波罗1号进入了实际发射场景的模拟检测阶段,在纯氧压力情况下,用自身电力驱动并操纵飞船,三名宇航员在舱内模拟操作。不幸的事发生了,密封的飞船里面起了火,三十秒内夺走了他们三人的生命,事故的原因是格里森(Grissom)座椅底下的电线漏出的一点火花,在氧气的助燃下蔓延开来,这是NASA自成立以来遭遇的最严重危机。

NASA对此进行了一次全面的调查,调查中暴露了步骤方面积累已久的缺陷,以及飞船控制系统方面的问题。

飞船的里里外外,被重新设计了一次,漏电保护,防火材料,还增加了一个紧急逃生舱口大约两年以后,阿波罗7号圆满的完成了阿波罗1号,在地球轨道测试指令舱的任务。下一步计划需要一种大推力的助推火箭土星5号来执行阿波罗登月计划,土星5号是历史上最大的火箭,高达110.6米,更是目前使用过的最高,最重,推力最强的运载火箭。

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图13 (运载阿波罗11号的土星五号)

1968年10月11日,阿波罗7号(Apollo 7)发射,任务时间为11天,环绕地球轨道,这是阿波罗计划中第一次载人飞行任务,土星1B号运载火箭的首次载人发射,也是NASA的第一次三人太空任务。这次任务的成功,增加了NASA对阿波罗登月计划的信心,因为阿波罗1号的那场大火对NASA的打击很大。

1968年12月21日,阿波罗8号(Apollo 8)发射,这是人类第一次离开近地轨道,并绕月球航行的太空任务。阿波罗8号同时还是土星5号火箭的第一次载人发射。飞船在3天后到达月球,绕月飞行了20个小时。

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图14(人类第一次完整地拍摄了整颗地球)

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图15(人类拍摄到的第一张“地出”照片)

这可能是这个世纪,最伟大的照片之一了,在月球上捕捉到真实的地球。

阿波罗8号的成功返回为以后的阿波罗系列任务奠定了基础,但是仅仅绕月是不够的,NASA还需要能登陆月球的飞船。

1969年3月3日,阿波罗9号(Apollo 9)发射,这是阿波罗计划中第3次载人飞行任务,。也是土星5号的第二次载人发射,和阿波罗登月小艇(LM)的第一次载人发射。

1969年5月18日,阿波罗10号(Apollo 10)发射,这次是登月着陆过程的全面预演,在测试中,登月舱离月球表面仅15.6千米。成为第一个或第二个登上月球的人,在那时对执行任务的NASA宇航员来说并不重要。

阿波罗7号 8号 9号 和10号都出色的完成了任务,每次都完成了重要的任务,给阿波罗11号登陆月球表面提供了所有必须信息。

NASA开始着手下一步的登月计划,阿波罗11号的航天员,都是从通过双子座计划中的精英 ,尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)是指令长,迈克尔•柯林斯(Michael Collins)是指令舱驾驶员,还有巴兹•奥尔德林(Buzz Aldrin)登月舱驾驶员,他们为这个千载难逢的任务训练了很久。

尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)是那种很安静,非常专注的人,最适合当指令长;巴兹•奥尔德林(Buzz Aldrin)在电脑操作方面是个奇才,通晓机器运作的每个细节;迈克尔•柯林斯(Michael Collins),是一个果断的人,善于做决定。

1969年7月16日,在约翰•肯尼迪总统提出了登月计划8年1个月22天以后,阿波罗11号(Apollo 11)发射。这是阿波罗计划中的第五次载人任务,是人类第一次登月任务。

1969年7月20日,尼尔•阿姆斯特朗(Neil Armstrong)与巴兹•奥尔德林(Buzz Aldrin)成为了首次踏上月球的人类,阿波罗11号降落在月表静海附近,这次任务历时8天13小时18分35秒,绕行月球30周,在月表停留21小时36分20秒。

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图16 (1969年7月20日,阿姆斯特朗迈出的历史性一步的画面)

这是阿姆斯特朗个人的一小步,但却是人类的一大步。

 

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图17(阿姆斯特朗拍摄的奥尔德林)

今年距离人类首次登陆月球,已过去了47年,尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)于2012年8月25日去世,巴兹·奥尔德林(Buzz Aldrin)还健在,老爷子今年已经86岁了,今天还发布了推特:“47年前的此刻,我们开始环绕月球。”

阿姆斯特朗和奥尔德林在月球表面活动了两个半小时,使用钻探取得了月球标本,拍摄了一些照片,也采集了22千克的月表岩石标本,随后NASA又进行了6次登月计划。

1969年11月19日,阿波罗12号成功登月,与阿波罗11号对着陆点不高不同,这次是精确登月,登陆后皮特•康拉德(Pete Conrad)兴奋地说道:“太好了!天哪,这也许对阿姆斯特朗是一小步,但对我却是一大步!”

1970年4月11日,阿波罗13号发射,但是由于飞船在抵达月球前发生的氧气罐爆炸,电力和氧气均大量损失,所以登月计划被放弃,三名宇航员最终成功返回地球。值得一提的是,阿波罗13号在发生爆炸的时候曾经对休斯顿指挥中心回报了一句非常有名的话:“休斯顿,我们出问题了。” 这句话后来不断地被各种星际任务相关的电视节目与电影使用,变成了整个任务里面最有名的一句话。

1971年1月31日,阿波罗14号成功发射,踏上月球后,谢泼得(Shepard)的第一句话是:“路途十分遥远,但我们还是到了。”

1971年1月31日,阿波罗15号发射,指令长斯科特(Scott)和登月舱驾驶员艾尔文(Irwin)驾驶了历史上第一辆月球车,使他们在月球上走过的距离比前几次任务遥远了很多,他们一共收集了约77千克的月球岩石标本返回地球。

1972年4月16日,阿波罗16号发射,带回了94.7千克的岩石标本,其中有一块的质量达到了11.7千克,是所有月岩标本中最重的。

1972年12月7日,阿波罗17号发射,这是美国最后一次执行阿波罗计划,离别月球时,指令长塞尔南(Cernan)说道:“在我们离开月球的陶拉斯-利特罗山谷(Taurus-Littrow Valley)时,我们来过这里,我们现在要离开这里;如果情况允许的话,我们还会带着全人类的和平与希望回到这里的。在我迈出离开月球的脚步时,我想说美国今日对太空的挑战将铸造人类明天的命运。愿阿波罗17号一路平安。”

肯尼迪总统的政治目的也实现了,到目前为止,只有美国人登陆了月球,打破了地球引力的束缚,飞向了另一个星球,并最终着陆且进行了探索。

阿波罗计划的意义在于,当一个团队面对挑战时,我们会接受它并制定详细的方案,然后去完成那非同寻常的壮举。就算面对近乎不可能的任务,只要我们全力以赴,没有什么是做不到的。

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  • 阿姆斯特朗的一小步,全人类的一大步!

    4年前 (2017-02-01)
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