五十年前的今天,人类第一次在地球之外的星球上留下了足迹,第一个完成这一壮举的人是尼尔·阿姆斯特朗。他的名字早就和登月紧密联系在一起,甚至很多人都不记得一起登月的埃德温·奥尔德林,甚至很少有人记得独自绕月飞行的迈克尔·柯林斯。今天,在第一次登月50年后,让我们一起来探索为登月做出突出贡献的英雄们。
土星运载火箭的创始人
毫不夸张地说,没有土星系列运载火箭就没有阿波罗计划。在水星计划期间,运载火箭的推力最多只能将一名宇航员送入近地轨道,而登月则需要将三名宇航员和登月舱送出近地轨道。当肯尼迪总统在1961年5月25日吹嘘他将在20世纪60年代末之前把人类送上月球并安全带回时,美国人刚刚把他们的第一个人艾伦·谢泼德送到泰国空10分钟,甚至完全掉进了轨道。是什么让肯尼迪总统如此自信?
一个原因是当时NASA的Marshall Tai 空飞行中心已经有了大推力火箭的设计,设计者是维尔纳·马格努斯·马克西米利安·维尔纳·冯·布劳恩,他也被称为维尔纳·冯·布劳恩,纳粹德国V-2火箭的主要设计者。
你没看错。穿着深色西装,与纳粹军官谈笑风生的是沃纳·冯·布劳恩。他于1937年加入纳粹党,1940年加入党卫军。二战末期,韦恩赫·冯·布劳恩带着全套V-2火箭数据向美国投降,随后抵达美国,开始协助美国陆军设计弹道导弹武器。
虽然韦恩赫·冯·布劳恩是当时世界顶尖的火箭科学家,曾在美国陆军弹道导弹局工作,但由于其德国纳粹背景,他或多或少没有得到重用。即使他的“朱诺一号”火箭成功发射了美国第一颗卫星,也是因为美国国防部任命的“先锋”火箭屡屡失败,实在扶不上墙。
20世纪50年代末,韦恩赫·冯·布劳恩完善了木星系列火箭,在木星-C火箭-土星运载火箭的基础上提出了推力更强的设计。NASA对此非常感兴趣,聘请他担任马歇尔·泰空飞行中心主任,负责新型火箭的研发。当时土星火箭有很多设计,最早的是C-1,但由于F-1发动机的一些问题,C-5的研发被推迟了。C-1被称为土星1号,它源自C-1B,或土星1B。IB有比我更强大的第二级,发射指令舱或登月舱就够了,但两者不能一起发射。当F-1发动机的问题最终得到解决时,美国宇航局于1962年开始建造土星5号运载火箭。一个F-1的150万磅推力等于土星1号或1B火箭的8台发动机推力之和,所以一级5台F-1发动机的土星5号与1号和1B的区别很明显,土星V的“V”代表这5台F-1发动机。
沃纳·冯·布劳恩和他设计的火箭,从左边的微型红石火箭到右边的土星5号,也反映了美国航天飞行在短短十年间的快速发展。
到目前为止,111米高的土星5号仍然是人类制造并成功发射的最大、最重、最强大的火箭。不仅如此,其安全性也是首屈一指的。从1967年到1973年,土星5号成功发射了13次任务,包括11次载人阿波罗任务,安全运送了24名宇航员,没有出现任何失误。对于这样一个庞然大物来说,这个记录真的是太神奇了。
阿波罗1号
任何计划都不可能顺利开始,对阿波罗来说,这不是一场小风暴,几乎是一场彻头彻尾的灾难。
为了容纳三名宇航员,并考虑到登月的需要,科学家设计了一种全新的阿波罗飞船指挥/服务舱,并计划于1967年2月21日进行载人近地轨道试验,任务编号为AS-204。
1967年1月27日,一枚土星IB火箭矗立在肯尼迪航天中心34号发射平台上,编号为012的Block 1指挥/服务舱安装在顶部。I区块是一个原始设计,甚至没有考虑与登月舱的接口。
这一天只是一个简单的插件测试。土星火箭和宇宙飞船本身没有装载任何燃料。但是对于宇航员来说,还是需要模拟正式的环境,所以三位宇航员还是需要穿全套的宇航服,固定在座位上。同时,舱门关闭后,舱内空气空逐渐被纯氧替代。当宇航员还在查看监控画面中的任务清单时,控制中心人员突然听到一名宇航员大喊“着火了!”在接下来的几秒钟里,只有尖叫声传出,大火爆发后仅仅17秒,三名宇航员就被埋在了火海中...
事故调查指出了几个设计问题:
航天器内电线短路时产生的火花,在纯氧环境下很快变成大火灾。
从里面或外面打开舱门的程序太复杂;
Block I指挥舱的内门设计为向内开启,只有当舱内压力小于或等于外部压力,且着火时舱内压力迅速上升时才能开启;
机舱内的易燃物品
这场突如其来的致命灾难无疑是对阿波罗计划的重大打击。所有计划中的载人试验都被暂停,直到20个月后。新设计的第二区块指挥/服务模块进行了以下主要更改:
在海平面压力下,舱内气体调整为60%氧气+40%氮气,发射后逐渐被100%纯氧替代;
舱门经过重新设计,可以快速向外开启;
机舱内的尼龙材料换成了阻燃面料,所有易燃材料都换了
改进后的指挥/服务舱从未出现过类似问题,即使阿波罗13号发生事故,也没有造成任何短路。
为了纪念这三位勇士,在他征服之前,他已经死了,美国宇航局将AS-204的任务改为阿波罗1号。请记住这三个英雄:
从左到右:
曾经执行过双子座4号任务的爱德华·怀特高级飞行员,成为第一个在Tai 空行走的美国人。
指挥官,乘坐水星-自由钟7号,成为美国第二位进入Tai 空的宇航员,也执行了美国第一次双子座3号任务;
罗杰·查菲飞行员
最强大的人脑计算机
20世纪60年代,计算机技术还很落后。当时没有面向对象的开发语言,只有汇编。所需代码有多长?这张照片不言而喻:
照片中的美女是玛格丽特·哈米尔顿。她拿着的是阿波罗11号登月舱和指挥舱的程序代码,而不是废纸堆。不要低估这一堆代码。当尼尔·阿姆斯特朗驾驶登月舱LM准备着陆时,正是她编写的程序阻止了着陆的停止。
仔细看过整个着陆过程的同学,在着陆前两三分钟肯定会听到系统报出1201和1202错误,并伴有哔哔声报警,但阿姆斯特朗一开始显然是被搞糊涂了。如果发生这两个错误代码,正常情况下会触发系统重启,但汉密尔顿编写的程序具有智能优先级控制,它识别出这两个错误不是真正的错误,然后只显示警告而不处理。后来证明这两个错误是因为雷达开关位置不正确而触发的。
这是代码纸。恐怕现在没人能理解了。
不是美国人让世界看到了登月的直播
当尼尔·阿姆斯特朗离开机舱踏上月球时,大约有6亿人在电视和广播中观看和收听这一激动人心的场景,但如果你认为这一视频信号也是从休斯顿发出的,那就大错特错了。
当时,美国宇航局通过深空网deep 空与阿波罗飞船保持通信,deep 空网络在美国、西班牙和澳大利亚设有跟踪站。作为主要的跟踪站,加州的戈德斯通跟踪站有一个直径64米的碟形天线。在澳洲,除了巴夏礼天文台也有一个直径64米的大碟之外,还有一个小跟踪站:超级替补金银花溪跟踪站,只有一个直径26米的小碟。
64米大盘是什么概念?嗯,在上面打板球没问题。。。
当阿姆斯特朗离开机舱时,月亮正从美国落下,从澳大利亚升起。休斯顿希望戈德斯通跟踪站的相册能够稳定接收来自月球的信号,但没想到的是,戈德斯通跟踪站似乎遇到了一些麻烦。当时的语音记录显示,一个倒车开关无法确认位置是否正确,戈德斯通接收到的图像相当不稳定,技术人员在加强信号时甚至有所不同。这时,月亮的冉冉在澳洲升起,但巴夏礼天文台的大盘子不能马上开始工作,因为盘子太大,所以最大偏转角在地平线上只有30度,否则天线的边缘会磕到地面。此时,月球另一边的摄像机已经开始传输图像,尼尔·阿姆斯特朗也正准备离开机舱。当然,他不知道播音团队已经一团糟了。
超级替补在关键时刻成为了休斯顿的救命稻草,他们注意到金银花溪跟踪站只有小盘的画面非常稳定。
相反,金银花溪跟踪站的小天线更容易偏转,可以对准新升起的月亮。
在戈德斯通跟踪站最终尝试失败后,休斯顿完全放弃了对当地跟踪站的希望,并立即宣布:
所有电台,我们刚刚将视频切换到金银花。
所有电视台请注意。我们刚刚把信号切换到金银花。
这时,飞船的摄像头已经工作了1分45秒。全球观众终于看到尼尔·阿姆斯特朗走下舷梯,听到他说了一句传世名言:
这是个人的一小步,却是全人类的一大步!
人的一小步,人类的一大步!
8分钟后,随着月亮的升起,巴夏礼的大碟天线终于开始蓬勃发展,向全世界传播着更加稳定清晰的图像。
附言
今天,我们纪念人类登上月球,我们绝不能忘记为人类登上月球做出贡献的人们。正如唯一一位在阿波罗11号任务中未能登上月球的迈克尔·约翰·柯林斯在返回地球前的最后一次直播中所说:
“这个任务就像潜艇上的潜望镜。表面上,你只看到我们三个人,但千千背后还有人为之努力的人。”
责任编辑:王
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