踏上月球之前

憶　人

人類很早就幻想遨游太空，飛向無邊的宇宙空間，并且把這些幻想和愿望，通過優(yōu)美的神話留傳給后輩。

今天，經(jīng)過千百年的努力，人類征服宇宙的理想就將實現(xiàn)了，人類就將作太空的、首先是鄰近的行星的主人！

第一步是踏上月球

為什么我們首先要飛上月球？

月球，這是離我們最近的一個天體，它與地球的平均距離是三十八萬四千公里，體積約為地球的四十九分之一，表面上的引力為地球表面的六分之一。月球永遠(yuǎn)有一面向著地球，它的一晝夜相當(dāng)于地球的一個月。月球上的空氣很稀薄、其密度約為地球表面八十公里高空處空氣的密度，因而一般可以認(rèn)為月球上并無大氣。月面上的溫度變化范圍很大，晝夜溫差達(dá)二百九十度，不適于有生命的生存。站在月球之上人們會有許多與在地球表面上的異樣的感覺。在那里，看不到天氣變幻、風(fēng)雨云霞、雷電閃光、江河奔騰等景象。在那里，感覺不到在地球上所習(xí)慣的重力作用，聽不到空氣中的各種聲響。那里是一個寧靜的沉寂的世界。然而，月球上卻有著優(yōu)越的不受大氣層影響的天文觀測條件，便于我們更好地探索宇宙空間的秘密、深入觀察和研究自己的星球，月球?qū)⒊蔀橐粋€巨大的天文觀測站和控制地球上的天氣的基地。征服月球之后我們將積累經(jīng)驗和準(zhǔn)備更遙遠(yuǎn)的航行，這時月球可以作為星際航行的中間站。月球是我們研究得最多、最熟悉的星球，但是月球上有沒有生命，有沒有貴金屬和新化合物，有多少供我們使用的能量，我們?nèi)绾魏驮谀睦锢盟鼈?，對于增進(jìn)人類福利與改變地球面貌將起什么作用？這些，在我們征服月球之后是可以得到回答的。將來，可以在月球上建立科學(xué)站、居民點、電力站、工廠、礦山……。此外，月球還能作地球上未來的大功率的無線電和電視的傳播站。

月球的脫離速度很小(稍大于地球的五分之一和小于火星的二分之一)并且又與地球最近，這就使宇宙飛船往返月球所消耗的能量、花費的時間以及飛船遇到危險的可能性比到達(dá)其他星球大為減少?？梢姡?dāng)我們開始星際航行時，第一步將是踏上月球。

宇宙空間條件

必須使星際飛行員安全和健康地往返月球。那么，我們具備哪些知識、進(jìn)行哪些準(zhǔn)備、采取哪些措施呢？

需要掌握充分可靠的大氣層之外宇宙空間的生存條件、設(shè)法防止可能遇到的危險。

當(dāng)火箭從地面上起飛，飛行員首先因加速度而承受過載。人體能經(jīng)受幾倍過載？從目前實驗數(shù)據(jù)看來最多能達(dá)到十。是不是可以采取一些辦法以便增加人的承受過載能力，這是需要進(jìn)一步研究的。不過作星際飛行的火箭已能滿足目前健康人可以承受的過載能力的要求；對于蘇聯(lián)發(fā)射的衛(wèi)星以及火箭上裝載的動物的研究證明：動物能經(jīng)受長時間的橫向過載。

飛行員到達(dá)宇宙空間，那里沒有為維持生命所必須的氧氣和氣壓。氣壓降低便不能保持氧氣在血液中的溶解，以致引起后果嚴(yán)重的血液沸騰。為防此害，需用貯存液氧以及制造植物溫室等方法在宇宙飛船中供應(yīng)氧氣，并用專門裝置調(diào)節(jié)氣壓。目前我們已能完成氧的供應(yīng)和保證氣壓的任務(wù)，例如，在衛(wèi)星、高空探測火箭和同溫層飛機(jī)中都已經(jīng)使用過。

在無重力的自由空間，星際乘員們會產(chǎn)生失重的奇特感覺，這時正?；顒邮艿揭欢ㄓ绊?，失去地面上那種“固有的”協(xié)調(diào)性。然而實驗證明這種影響不大而且是暫時的，至少在一定的飛行期限內(nèi)是如此。被火箭送入天空的動物，在失重情況下的呼吸和血液循環(huán)并無多大變化，并且一經(jīng)適應(yīng)失重狀況之后就不再有暈眩和失調(diào)的現(xiàn)象發(fā)生。在星際飛行中，人們可以適應(yīng)并有能力戰(zhàn)勝失重現(xiàn)象。

在宇宙航行中危害人員健康和生命的是太陽輻射中紫外線和X射線以及更為嚴(yán)重的流星粒子。我們已有足夠的知識、經(jīng)驗和能力防御太陽的紫外線和X射線，對于流星粒子還需進(jìn)行充分研究，找出防御方法(例如，將飛船裝甲、采用特殊的保護(hù)設(shè)備、發(fā)展反流星雷達(dá))。流星流子是宇宙線中高速運動的固體顆粒，沖擊宇宙飛船之后可能造成它的溢漏和毀滅。不過情形并不那么可怕，因為，這種相撞的機(jī)會很少以至“千載難逢”。這一點可以從蘇聯(lián)發(fā)射的衛(wèi)星都已安全無事地繞行地球數(shù)千圈上看到。

在旅途中還要遇到宇宙空間中與人體生理條件的要求不相適應(yīng)的溫度，遇到大氣外層的離子化的氣體和臭氧的有害作用，這也是我們必須和能夠加以防護(hù)的。下一步，我們的注意將指向防護(hù)設(shè)備的簡化、重量減輕、提高它們的防御能力和耐久性，尋求更積極的保護(hù)方法。

動力源

宇宙飛行的第一個障礙是地心引力，為了掙脫這個無形的繩索的束縛，宇宙飛船從地面起飛后需要加速到每秒11.1公里的速度(這時它飛到月球所用的時間是5晝夜，如果加速到每秒11.2公里，只需要51小時)。如何得到這樣大的速度呢？這要依靠火箭發(fā)動機(jī)。據(jù)喬爾可夫斯基公式，飛船在推進(jìn)劑消耗終了的速度取決于燃?xì)馀懦鏊俣群惋w船的質(zhì)量比(即為起飛時的總重與推進(jìn)劑耗盡后的凈重之比)。為了增加飛船的速度，必須合理地選用推進(jìn)劑和采用好的結(jié)構(gòu)?；鸺l(fā)動機(jī)因推進(jìn)劑不同可分為許多種，目前使用化學(xué)推進(jìn)劑的多級火箭已能完成地球——月球航行的任務(wù)。然而它，不論現(xiàn)在還是將來，每一次航行都需要巨量的燃料，這個缺點使它在未來的頻繁的航行中不能成為主要的動力源。

下一階段，原子飛船在星際航線上將被廣泛使用。原子推進(jìn)劑的特點在于，其比沖量(每秒鐘消耗一公斤燃料產(chǎn)生的推力)比化學(xué)推進(jìn)劑大得多；高能化學(xué)推進(jìn)劑的比沖為400，原子推進(jìn)劑的比沖為1000。因而兩個同樣大小的飛船，使用原子發(fā)動機(jī)時能夠運載更多的人員、貨物、科學(xué)儀器，或作更長遠(yuǎn)的航行。

離子飛船使用的是比沖量約為5000的離子推進(jìn)劑，這種發(fā)動機(jī)中的離子室產(chǎn)生的離子和電子，經(jīng)過靜電加速器(電子加速器和離子加速器)分別加速后形成噴流或者用等離子區(qū)造成噴流。

在今后對熱核反應(yīng)控制的基礎(chǔ)上，以熱核為能源推動飛船是可能的。它的比沖量超過10000，使用熱核火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生推力的途徑之一是依靠推進(jìn)劑、冷卻劑和反應(yīng)產(chǎn)物共同形成的噴流。

大氣高層蘊(yùn)藏很多的能量，在星際旅行中我們應(yīng)當(dāng)設(shè)法和充分利用它們。可以制造這種發(fā)動機(jī)：進(jìn)入發(fā)動機(jī)中的離子被靜電加速器加速，以更高的速度噴出；或者是采用一定的接觸劑，使離子在它的作用下迅速復(fù)合，放出的復(fù)合能加熱粒子并以高速排出。顯然，這類發(fā)動機(jī)需在輔助動力源的幫助下才能開始工作。

返航與著陸

為了飛船從宇宙空間返回地面和在月球上著陸，需要逐漸減小它的速度，一直到停下來為止。采用向前進(jìn)方向噴氣的發(fā)動機(jī)來減速是一種有效的辦法，然而這要花費極高的代價。減速的最便宜的方法是利用大氣層的空氣阻力。在這種情況下，例如，可以使用宇宙滑翔機(jī)、特殊的降落傘、可調(diào)節(jié)的頭部鈍形裝置，還可以使它們與制動用的發(fā)動機(jī)配合進(jìn)行工作，以便使飛行器的速度降低下來。

我們有可能制造這樣一種制動器，它所使用的是電離層中的能量。其中之一的工作情形與前面提到的相仿，只是它利用脈沖式原理和彎曲通道的裝置，使進(jìn)入發(fā)動機(jī)中的離子被加速后(或復(fù)合后)向前方而不是后方噴出。另一種方案是在飛行器前端設(shè)有可調(diào)的凹形裝置，沖向那里的離子在接觸劑的作用下連續(xù)爆發(fā)產(chǎn)生制動力。

另一種減速的方法是磁力制動，它依據(jù)的原理是電流與磁場相互作用的結(jié)果便有力產(chǎn)生?；鸺陲w行中，前端表面附近因高溫被電離的氣體，相當(dāng)于導(dǎo)體，不斷向后移動，它與火箭前部事先造成的并可調(diào)節(jié)的磁場相互作用產(chǎn)生電流，該電流再與磁場作用便產(chǎn)生一個使火箭減速的力。

月球上幾乎沒有大氣，我們不能利用空氣阻力制動和著陸，在這里，除了發(fā)動機(jī)和利用月面上稀薄氣體中離子所含的能量進(jìn)行制動外，曾有人提出著陸時宇宙飛船要用專門的設(shè)備在月球上造成人造大氣，依靠它，飛船速度漸減下來。對此需做進(jìn)一步研究和實驗。

為節(jié)省起飛和著陸消耗的能量，將來，可在地球——月球航線上使用兩種類型的飛船，一種是用于起飛和著陸的備有專門著陸設(shè)置和動力外形的小型飛船，它們往返于星球表面和衛(wèi)星中間站之間。另一種是航行于自由空間的大型飛船，它們在星際中間站之間運轉(zhuǎn)。

控制、導(dǎo)航、通訊

火箭運行于漫無邊際的空間，嚴(yán)格地保持自己在預(yù)定的軌道上，對于節(jié)省燃料、時間、減少危險都是重要的；在飛行之中還要經(jīng)常的與其他地點聯(lián)系。飛船上用的控制、導(dǎo)航、通訊設(shè)備的目的是：控制飛船的內(nèi)部變量，保證發(fā)動機(jī)規(guī)定的性能和一定的工作程序；引導(dǎo)飛船處于所要求的位置上并具有規(guī)定的大小和方向的速度；完成飛船與發(fā)射站之間、飛船與衛(wèi)星之間、飛船與飛船之間的通訊，防止飛船與流星粒子和隕石、飛船與飛船的碰撞。

飛船的導(dǎo)航一般采用自動控制，但是在任何時候都允許駕駛員有操縱的余地，這是特殊情況所需要的。在陀螺式、慣性式和天文導(dǎo)航式的三種自動控制系統(tǒng)中，天文導(dǎo)航可能在星際旅行中廣泛應(yīng)用，它是根據(jù)恒星在天空的位置來確定飛船的位置和方向的。在某些情況下飛船的導(dǎo)航也可以采取遙控的方式。

現(xiàn)代無線電定向通訊已能在太陽中任意兩點之間實現(xiàn)，不過全方向的通訊還短得多，我們需要繼續(xù)增加無線電作用距離和設(shè)備的精確度。在發(fā)展反流星雷達(dá)的基礎(chǔ)上，將來我們不僅能從很遠(yuǎn)的地方躲開迅速沖來的較大的流星粒子，而且會使它未到來之前就在遠(yuǎn)方偏轉(zhuǎn)或爆炸。