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第12章 太阳系的探索之路(1)

太阳系是个以太阳为中心的极其庞大的天体系统,它由太阳和它的8个行星(其中包括地球)、几十颗卫星、2000余颗已经观测到的小行星以及无数的彗星、流星等组成。太阳系是我们“最熟悉”的天体系统,也是人类探测最多的天体系统,多年的探测活动使我们对这个系统有了较为深入的认识,如今,人类的探测活动还在继续着。

畅游月球

“嫦娥奔月”是在中国流传了千百年的一个神话故事。据说嫦娥是一位花容月貌、举世无双的美貌女郎。一天,她偷吃了她丈夫后羿从西王母那里讨来的两粒长生不老的仙丹,变得身轻如烟,离地升天。可是,当她飘飘然地飞奔南天门时,残酷无情的玉皇大帝却不准这位早被开除神籍的仙女回到天宫,而是下令把她流放到月球上的广寒宫里。从此,这位酷爱自由的女子只好在寂寞的“广寒宫”里挥袖跳舞,以消除内心的苦闷。数千年来,地球上的人们都希望能为这位惨遭不幸的女人带去人间的欢乐和温暖,但因月球离地球有38万千米之遥,所以只好在每年中秋佳节之夜,用“赏月”的方式来抒发人们对她的同情和怀念。在绕地球运行的“广寒宫”——月球上,究竟有没有嫦娥呢?人类对于月球的探索和猜想从来没有停止过。利用航天技术把人送上月球的设想最早开始于20世纪50年代。1961年5月25日,当时的美国总统肯尼迪在国会参众两院联席会议上郑重宣布:“我认为,我们国家在60年代结束之前,应当承担起把人送上月球并使之安全返回地球的使命。”从那以后,美国倾其国力开始了规模宏大的“阿波罗”载人登月计划。为了揭开月球的奥秘,苏联于1966年3月31日发射了“月球”10号航天器,它是绕月球运行的第一颗人造月球卫星。

太阳系的探索之路“月球”10号试图长时间对月球及近月空间进行全面观测。通过照相,了解月球的全貌;利用各种测量仪器,对月球附近的尘埃云、微流星、月面的辐射、月球的磁场和重力场、电离层、“太阳风”粒子及宇宙射线等进行测量和研究。

“月球”10号卫星重245千克,由卫星本体、脱离装置、天文定向系统、主推进器、无线电测量系统等组成。1966年4月3日从拜科努尔发射场发射,进入月球轨道,轨道倾角71.90°,运行周期2小时58分,近月点352千米,远月点1016千米。

“月球”10号获得的大量资料,为人类初步揭开了月球的奥秘,使人们对月球有了初步的了解。

随着航天技术的发展,人类终于实现了遨游太空的愿望。

要把人送上距离地球38万千米的月球,做起来绝不是一件轻而易举的事情。当时,美国只有15分钟的载人太空飞行记录,它是宇航员谢泼德在1961年的5月5日,也就是肯尼迪发表登月讲话的20天前刚刚创造的。所以登月的技术工作是非常艰巨的。

第一要设计、制造供宇航员登月并返回地球的宇宙飞船。飞船由3大部分组成,指令舱为圆锥形,高3.2米,最大直径3.9米,大约重0.59万千克,舱内装有姿态控制发动机等各种仪器和设备。服务舱为圆柱形,高6.7米,最大直径也是3.9米,重约2.5万千克。登月舱是像蜘蛛一样的不规则形。整个飞船可供3名宇航员飞向月球。

第二是设计制造“阿波罗”飞船的运载火箭。科学家们首先制造了“土星”1和“土星”1B两种火箭进行飞行试验。等取得足够的经验之后,才开始着手制造用于登月飞行的“土星”5号火箭。

第三是进行必不可少的飞行试验。先后用“双子星座”和“阿波罗”飞船进行了14次载人太空飞行,完成了机动飞行、交会对接和宇航员舱外活动等试验。

第四是对月球进行必要的科学考察。美国宇航局先后向月球发射了“徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道器”等系列共20多个探测器,对月球进行了详细拍照和土壤分析,以便分析在月球着陆的可能性,并确定登月的具体地点。

此外,还有登月方案的选择、发射设施的建造和训练宇航员等,都是十分繁重的任务。

为了完成这些艰巨的工作,在近10年的时间里,先后有120所大学、20000家公司、400多万人投身“阿波罗”计划。仅1965年参加这项工作的航天和电子工业方面的科学家和工程师就有43000多人。美国为“阿波罗”计划投入的资金高达250亿美元。

1969年5月26日,当胜利完成登月彩排的“阿波罗”10号3名宇航员凯旋后,世界上大多数人已经确信,人类登上月球的一天已经为时不远了。

1969年7月16日是人类首航月球的日子。这天,位于美国佛罗里达半岛中部的肯尼迪航天中心成了举世瞩目的地方。从半夜两点起,来自美国各地的100多万观众和来自世界各地的近4000名记者就开始云集发射场。为了亲眼目睹人类首次飞向月球的壮举,他们中的许多人早在两个月前就赶到这里。到5月份时,航天中心附近已经很难找到住宿的房间。到6月初,距离航天中心100千米的范围内也已经找不到旅馆或简易的住处,许多人只好把房间定在250千米以外的地方。

当天美国东部时间9时32分,“土星”5号火箭开始点火升空。远远看去,“土星”5号和它顶端的“阿波罗”11号宇宙飞船就像一柄硕大无比的长剑,直刺蔚蓝的天空。与此同时,百万观众爆发出了雷鸣般的掌声和欢呼声。

“阿波罗”11号登月宇宙飞船由指挥舱、服务舱和登月舱3部分组成。其中指挥舱和服务舱被命名为“哥伦比亚”,登月舱则被命名为“鹰”。3名宇航员分别是阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯。

阿姆斯特朗生于1930年8月5日,是俄亥俄州瓦帕秋内塔人。他从小学习用功,而且很喜欢航空航天活动。1946年他取得飞行员证书,不久就成了海军飞行员。1952年进入珀杜大学航空技术专业学习,1955年在刘易斯研究中心当试飞员,后为X-15火箭飞机驾驶员。1962年9月经严格挑选成为航天员,从此与航天事业结下了不解之缘。

1966年3月16日,阿姆斯特朗与航天员斯科特合乘“双子星座”8号飞船进入太空,在绕地球第4圈飞行时与轨道上的“阿金纳”航天器会合,在太空完成了飞船对接任务。1969年7月16~24日,他作为“阿波罗”11号飞船的指令长与登月舱驾驶员E·奥尔德林和指挥舱驾驶员M·柯林斯,共同完成了人类首次登月的飞行任务。

从地球到月球有38万千米之遥。在艰难的征途中,除了每天必要的工作和休息外,3名宇航员还进行了多次电视转播。他们拍摄的指令舱、登月舱,以及太平洋和美洲大陆的画面使地球上的亿万观众大饱眼福。

经过4昼夜的紧张飞行,“阿波罗”11号终于飞抵月球上空。按照预定计划,“哥伦比亚”由柯林斯单独驾驶继续环绕月球飞行,而阿姆斯特朗和奥尔德林则乘坐登月舱完成登月着陆。分离程序完成后,“鹰”顺利离开“哥伦比亚”,勇敢地朝月球飞去。成败在此一举,当时,地面控制中心和全世界电视观众的心都提到了嗓子眼。

1969年7月20日格林尼治时间20时17分43秒,两名宇航员乘坐的登月舱安全地降落在预定的月球静海地区。马上,无线电里传来了宇航员阿姆斯特朗的声音:“休斯敦,这里是静海基地,‘鹰’已经着陆。”语音刚落,坐落在休斯敦的约翰逊航天中心的指挥大厅里已经一片沸腾。

等到做完出舱的准备工作后,阿姆斯特朗在奥尔德林的帮助下,钻出舱门,然后小心翼翼地走下扶梯,他先用左脚轻轻试探了一下布满细细粉状砂粒的月面,等到确信不会下陷时,才把右脚也放到月球上。于是,月球上留下了一对15厘米宽、32.5厘米长的人类的第一个足迹,时间是1969年格林尼治时间7月21日2时56分20秒。等到双脚站稳以后,阿姆斯特朗怀着异常激动的心情说出了一句意味深长的话:“对于一个人来说,这是一小步;但是对整个人类来说,这是一个巨大的飞跃。”19分钟后,奥尔德林也踏上了月球。

紧接着,两名宇航员进行了两个半小时的月面活动。他们安放了月震仪、激光反射器和太阳风探测仪,并采集了22千克的岩石和土壤标本。另外,他们还在月面上安插了一面用尼龙制成的美国国旗。由于它被绷紧在金属框里,所以即使在无风的月球上也仿佛在猎猎飘扬。

在月面停留了2小时36分钟之后,两名宇航员乘坐登月舱的上升段飞离月球,而下段却永远地留在了原地。那上面镌刻着地球的东西两个半球和这样一行字:“1969年7月,地球上的人类第一次在月球上留下了足迹。我们代表全人类来这里进行一次和平的旅行。”

1969年7月24日16时50分22秒,从天外归来的“阿波罗”11号的指令舱平安地降落在中太平洋的海水里,3名宇航员重新回到了地球的怀抱。当阿姆斯特朗“我们已经降落”的声音传到地面指挥中心时,工作人员全体起立,许多人激动得热泪横流,雷鸣般的掌声经久不息。

在美国首都华盛顿的国家航空和宇航博物馆入口的大厅里陈列着一块安放在红缎子上的岩石切片,它旁边的牌子上写着一句这样的话:“请摸一摸月亮。”这是什么意思呢?原来这块岩石就是美国宇航员经过长途跋涉,从月球上采集回来的。

在“阿波罗”6次成功的载人登月活动中,12名宇航员共逗留月面近300小时,共安置了6个月震仪、5座核动力科学实验室等20多种自动测试仪器。这些仪器分别进行了月面引力、月震轮廓、月球微陨石以及月球大气成分等多学科实验,为科学家们揭示月球奥秘提供了重要的科学依据。

宇航员们还进行了照相、电视转播和月球通信等活动。通过转播,地球上的电视观众不仅清晰地看到了宇航员们的月面活动,而且还目睹了宇航员和美国总统远距离对话的情景。虽然相距38万千米,但是由于通信质量高,宇航员和总统的对话就好像近在咫尺,以至后来随“阿波罗”17号登月的地质学家施密特就在无线电里和地面的专家讨论起月球岩石的情况。更有趣的是,“阿波罗”14号的一名宇航员还在月球上打了一次高尔夫球。

除此之外,在历次月面活动中,宇航员花费时间最多的工作就是采集岩石和土壤标本。每次登上月球时,宇航员要做的第一件事就是用一把长柄勺子,不加选择地挖一小勺土壤样品放进兜里,这是为了防备因突然发生危险需要紧急飞离月球时,登上月球的宇航员不至于空手而归。

为了多采掘一些有价值的月岩和土壤,宇航员有时需要走到离登月舱较远的地方。在月球上行走,即使穿着笨重的宇航服也并不感到困难,这是因为月球的引力只有地球的1/6。后来,宇航员们感到在月球上用双脚蹦跳比步行更快更省力,所以“阿波罗”17号的两名宇航员在大多数情况下都像兔子一样的跳行。

开始时,由于宇航服内的氧气有限,宇航员的活动范围不大。但自从“阿波罗”15号使用了月球车以后,宇航员的活力范围扩大了许多,到“阿波罗”17号时,宇航员的活动距离已经由最初的90米扩大到20千米。这种月球车长约3米,宽约1.8米,用蓄电池作动力,在地球上重209千克。奔月飞行中,月球车被折叠着存放在登月舱下面,整个体积还不到1立方米。这种越野性能非常好的月球车,为宇航员的月面活动提供了便利的交通工具。“阿波罗”15号的两名宇航员曾经乘月球车爬上了一座高耸的山坡。在经过一座陡峭的山脊时,地面控制人员不断提醒他们一定要注意安全,结果还是有一名宇航员不小心从车上跌了下来,幸好没有摔伤。

为了便于科学研究,美国宇航局在“阿波罗”17号飞行中,干脆把一名地质学家同宇航员一起送上月球。这位名叫施密特的地质学家和宇航员一起驱车行驶了6.4千米。返回途中,他们意外挖掘到一种橘黄色的土壤。施密特最初认为,这种土壤可能有上亿年的历史。等到把它带回地球后,科学家们公认,这是“阿波罗”登月计划中最重要的发现之一。

美国登月活动是从1961年5月开始的,历时11年,耗资255亿美元,参加人数达30万。其中,1966年2月26日至1969年5月,发射了10艘“阿波罗”飞船进行了不载人和载人的飞行试验。1969年7月16日至1972年12月发射的“阿波罗”11号至17号飞船,进行了7次载人登月飞行(“阿波罗”13号因故停止登月活动),12名航天员分6批先后登上了月球。

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