差一點(diǎn)錯(cuò)過(guò)的交會(huì)：LOR 與“阿波羅”計(jì)劃

胡德良

1 9 6 9年7月2 0日，登月艙“鷹”號(hào)飛船搭載“阿波羅1 1”號(hào)航天員尼爾· 阿姆斯特朗和埃德溫· 奧爾德林小心翼翼地飛向靜海，完成了兩人在月球的首次登陸。從那時(shí)到現(xiàn)在，已有整整4 6年了。

來(lái)自不同地區(qū)的數(shù)千人和多個(gè)組織在這“人類的一大步”中起到了關(guān)鍵的作用。位于弗吉尼亞州漢普頓市的美國(guó)航空航天局蘭利研究中心，是美國(guó)最早的民用航空實(shí)驗(yàn)室，是空間特遣大隊(duì)所在地。這支特遣大隊(duì)計(jì)劃和指導(dǎo)了美國(guó)首個(gè)載人航天計(jì)劃——“水星”計(jì)劃。

蘭利研究中心幫助證實(shí)了許多基本原理，確定了許多航天任務(wù)概念，這對(duì)“阿波羅”計(jì)劃來(lái)說(shuō)都是非常重要的。在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞的特有復(fù)雜環(huán)境中，研究人員研究了“土星”號(hào)火箭的空氣動(dòng)力完整性以及“阿波羅”號(hào)指揮艙回到地球大氣層時(shí)的氣動(dòng)加熱問(wèn)題。蘭利研究中心的工作人員和測(cè)試設(shè)備在訓(xùn)練計(jì)劃中也起到了主要作用，這對(duì)航天員在月球登陸以及在月球表面行走都是必要的。

不過(guò)，在許多航天歷史學(xué)家看來(lái)，蘭利研究中心對(duì)“阿波羅”計(jì)劃最重要的貢獻(xiàn)，就

是提出了“月球軌道交會(huì)（LOR）”的概念。

1 9 6 1年，肯尼迪總統(tǒng)決定在2 0世紀(jì)6 0 年代結(jié)束之前讓人類在月球上登陸，這意味著美國(guó)航空航天局不得不迅速采取行動(dòng)，找出完成月球之行的最佳辦法。美國(guó)航空航天局對(duì)三個(gè)可供選擇的方案進(jìn)行了認(rèn)真考慮：直接升空、地球軌道交會(huì)（EOR）和月球軌道交會(huì)（LOR）。

從根本上來(lái)講，直接升空是科幻小說(shuō)和好萊塢電影中描繪的方案。巨大的火箭猶如一艘戰(zhàn)艦?zāi)敲创?，徑直地發(fā)往月球，在月球著陸，然后直接從月球表面回到地球。整個(gè)行程就像一次包車(chē)游，從甲點(diǎn)到乙點(diǎn)，然后又乘坐同一輛車(chē)回到甲點(diǎn)。在美國(guó)航空航天局內(nèi)部，對(duì)直接升空這一方案有著強(qiáng)烈的抵觸情緒，這在很大程度上是因?yàn)樵摲桨敢馕吨邪l(fā)一個(gè)被稱為“新星”的巨大助推器，它不得不攜帶所有必需的燃料起飛，脫離地球的引力，通過(guò)制動(dòng)克服月球引力障礙，還要脫離月球的引力，然后再通過(guò)制動(dòng)進(jìn)入地球的引力范

圍……在工程師做過(guò)計(jì)算后，美國(guó)航空航天局認(rèn)識(shí)到制造一個(gè)如此大型的火箭顯然是不現(xiàn)實(shí)的，特別是要在肯尼迪總統(tǒng)預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)完成更是不現(xiàn)實(shí)——研發(fā)一個(gè)那么龐大的火箭花費(fèi)的時(shí)間將會(huì)太長(zhǎng)，所需資金也太大。

直接升空的方案被拋棄后，人們就開(kāi)始了對(duì)第二個(gè)方案EOR 的嚴(yán)格評(píng)估。EOR 的主要觀念是：利用當(dāng)時(shí)正在研發(fā)的“土星”號(hào)高級(jí)火箭分別將兩個(gè)船艙送往太空，然后讓這兩個(gè)船艙在地球軌道上交會(huì)、對(duì)接；在連接起來(lái)的船艙中組裝一輛月球任務(wù)飛船，為其提供燃料，再使之與船艙分離；然后乘坐這艘加固的飛船繼續(xù)前進(jìn)，就像直飛模式中那樣到達(dá)月球，再回到地球軌道。EOR 的優(yōu)勢(shì)在于，所需要的火箭不用那么強(qiáng)大，而且這種火箭當(dāng)時(shí)已經(jīng)快被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。

在美國(guó)航空航天局內(nèi)部，對(duì)EOR的支持非常強(qiáng)烈，特別是那些科學(xué)家認(rèn)識(shí)到，選擇EOR作為“阿波羅”任務(wù)的模式意味著需要建立一個(gè)空間站，使其成為地球軌道上的平臺(tái)。除了“阿波羅”任務(wù)之外，這樣的平臺(tái)還有很多其他的用途。因此，很多科學(xué)家，包括美國(guó)航空航天局馬歇爾太空飛行中心的沃納·馮·布勞恩博士及其同事，都是EOR 的支持者。

最終，美國(guó)航空航天局沒(méi)有選擇前兩個(gè)方案中的任何一個(gè)，而是選擇了第三個(gè)方案：月球軌道交會(huì)（LOR）。

蘭利研究中心自1 9 5 9年開(kāi)始便對(duì)這個(gè)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。LOR 的基本前提是發(fā)射一

個(gè)強(qiáng)有力的三級(jí)火箭，將三艘組合起來(lái)的航天飛船送進(jìn)地球軌道。

組合飛船包括：①一個(gè)母飛船，或稱為指揮艙；②一個(gè)服務(wù)艙，其中包含燃料電池、形態(tài)控制系統(tǒng)和主推進(jìn)系統(tǒng)；③一個(gè)小型月球著陸器，或者叫作登月艙。一旦進(jìn)入地球軌道，火箭的最后一級(jí)開(kāi)始點(diǎn)火，將搭載著三名機(jī)組人員的“阿波羅”號(hào)飛船送進(jìn)月球的飛行軌道。到達(dá)月球軌道之后，兩名機(jī)組人員將穿上航天服，爬進(jìn)登月艙中，然后與母飛船分離，下行至月球表面。第三名機(jī)組人員將留在指揮艙中，在寂寞的月球軌道上保持清醒狀態(tài)。如果一切順利，登月艙的上半截將會(huì)利用其配備的上升引擎回升，重新與指揮艙對(duì)接，然后將著陸器丟棄到暗淡無(wú)邊的太空中，或者使之撞擊月球表面，就像后來(lái)執(zhí)行“阿波羅”任務(wù)時(shí)做的月震實(shí)驗(yàn)?zāi)菢?。最后，三名航天員乘坐指揮艙就可以返回地球了。

早在1 9 2 3年，德國(guó)研究火箭的先驅(qū)赫爾曼·奧伯特就提出了LOR 概念的基本原理，但是直到1 9 5 9年，蘭利研究中心的兩個(gè)獨(dú)立研究小組才認(rèn)識(shí)到LOR 的重要性。當(dāng)時(shí)，人造衛(wèi)星剛剛上天，美國(guó)航空航天局剛剛創(chuàng)立不久，那兩個(gè)研究小組便開(kāi)始悄悄地思考LOR是否能幫助美國(guó)實(shí)現(xiàn)處于萌芽狀態(tài)的太空計(jì)劃。

其中一個(gè)小組是月球任務(wù)導(dǎo)航組，由理論力學(xué)部主任克林頓·E. 布朗擔(dān)任組長(zhǎng)；另一

個(gè)小組是交會(huì)研究委員會(huì)，由動(dòng)力負(fù)載部副主任約翰·C. 霍博爾特?fù)?dān)任委員會(huì)主任。這兩

個(gè)小組起初是相互獨(dú)立進(jìn)行研究的，后來(lái)兩個(gè)小組集思廣益，對(duì)兩個(gè)不同的主題進(jìn)行了深入分析，即月球之行的力學(xué)原理和在地球軌道空間站的運(yùn)行中進(jìn)行交會(huì)可起到的作用。后來(lái)，將兩項(xiàng)分析結(jié)合到一起的想法，使蘭利研究中心的幾個(gè)富有創(chuàng)見(jiàn)的人開(kāi)始考慮LOR 可能為載人登月任務(wù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

在這些相關(guān)研究中，最早的一項(xiàng)研究是由威廉·H. 小邁克爾撰寫(xiě)的一篇非常簡(jiǎn)短的論

文，研究了在執(zhí)行著陸任務(wù)期間讓返回地球的飛船推進(jìn)部分停留在月球軌道上的益處：小型月球著陸器具有重力優(yōu)勢(shì)，只需較少的燃料。這一觀點(diǎn)的主要問(wèn)題涉及與停留在軌道上的組件進(jìn)行交會(huì)，具有復(fù)雜性。

1 9 6 0年1 2月，執(zhí)行LOR 任務(wù)的不同概念構(gòu)思出來(lái)之后，蘭利研究中心包括拉爾夫·W.斯通、克林頓·E . 布朗、約翰·E. 伯德和霍博爾特在內(nèi)的幾位研究人員將他們的概念正式提交給即將上任的美國(guó)航空航天局副局長(zhǎng)羅伯特·C. 西曼斯博士。

然而，美國(guó)航空航天局拒絕接受LOR，理由是太復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)太大。L O R 的批評(píng)者認(rèn)為，如果“阿波羅”計(jì)劃必須包含交會(huì)，那么交會(huì)應(yīng)該只能在地球軌道上進(jìn)行，這樣即使交會(huì)失敗，通過(guò)降低飛船的軌道仍然可以將航天員帶回地球。如果在月球軌道上交會(huì)失敗，航天員將無(wú)從獲救。

現(xiàn)在我們知道，比起其他兩個(gè)選擇方案，LOR 擁有好幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：它需要的燃料更少，只有一半的有效載荷；跟其他兩個(gè)方案相比，它需要的全新技術(shù)更少；不需要極其龐大的“新星”號(hào)火箭；只需要從地球發(fā)射一次，而EOR 需要發(fā)射兩次；只需要使用小型輕便的登月艙在月球上登陸，而不需要使整個(gè)飛船登陸，而且著陸器在使用之后是要丟棄的，無(wú)須使其返回地球。因此，美國(guó)航空航天局可以專門(mén)設(shè)計(jì)登月艙，使其適合在月球環(huán)境中飛行并在月球表面進(jìn)行軟著陸。實(shí)際上，LOR的美妙之處在于，可以專門(mén)獨(dú)立設(shè)計(jì)“阿波羅”號(hào)飛船上的所有飛行艙。

但是在1 9 6 2年，所有這些優(yōu)勢(shì)都是理論上的。另一方面，航天員可能會(huì)被丟在月球軌道上死去的擔(dān)心也是確確實(shí)實(shí)存在的。這種擔(dān)心就像幽靈一樣，困擾著那些負(fù)責(zé)實(shí)施“阿波羅”計(jì)劃的人們，阻礙著他們?nèi)?shí)現(xiàn)夢(mèng)想，同時(shí)也為美國(guó)航空航天局對(duì)LOR 的概念進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)帶來(lái)了極大的困難。

1 9 6 1年年底和1 9 6 2年年初，美國(guó)航空航天局召集了幾個(gè)內(nèi)部工作組，為“阿波羅”計(jì)劃選擇任務(wù)執(zhí)行模式。其中一個(gè)工作組是倫丁委員會(huì)，負(fù)責(zé)評(píng)估直接升空方案；另一個(gè)工作組是希頓委員會(huì)，負(fù)責(zé)研究EOR的可行性。但是，沒(méi)有任何一個(gè)委員會(huì)來(lái)調(diào)研LOR，只有倫丁委員會(huì)想聽(tīng)一聽(tīng)關(guān)于它的情況，而且在最終的報(bào)告中，LOR 遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在EOR 和直接升空方案之后，成為第三個(gè)可供選擇的方案。

不過(guò)，蘭利研究中心至少有一位信念堅(jiān)定的工程師約翰·霍博爾特博士，他不會(huì)讓有

關(guān)人員忽視LOR 的優(yōu)勢(shì)。作為月球任務(wù)導(dǎo)航組的成員之一，霍博爾特自1 9 5 9年開(kāi)始一直

在研究太空交會(huì)的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，并且深信：要想在2 0世紀(jì)6 0年代結(jié)束之前登月，LOR 不僅是最可行的方案，也是唯一的方案。

1 9 6 1年1 1月， 霍博爾特邁出了大膽的一步，決定利用非正規(guī)渠道解決問(wèn)題——直接給副局長(zhǎng)西曼斯寫(xiě)了一封長(zhǎng)達(dá)9頁(yè)的信。霍博爾特對(duì)LOR 遭到排斥表示抗議：“這有些像曠野中的吶喊——沒(méi)人理會(huì)?！被舨柼卣f(shuō)，“我們是否還想登上月球？為什么‘新星’號(hào)火箭那么笨重的東西都能被接受？這個(gè)有關(guān)交會(huì)的方案要現(xiàn)實(shí)得多，為什么還會(huì)遭到排斥、還要處于防守的地位？我充分認(rèn)識(shí)到，以這種方式與您聯(lián)系確實(shí)有點(diǎn)不正規(guī)。但是這些迫在眉睫的問(wèn)題對(duì)我們來(lái)說(shuō)是足夠重要的?！?/p>

兩周之后，西曼斯回復(fù)了霍博爾特。這位副局長(zhǎng)同意霍博爾特的意見(jiàn)，并表示美國(guó)航

空航天局會(huì)給予LOR 更多的關(guān)注。

在接下來(lái)的幾個(gè)月里，美國(guó)航空航天局就是按照西曼斯的說(shuō)法去做的。很快，LOR處于

領(lǐng)先地位：首先，由于研發(fā)巨型“新星”火箭耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)、資金大，人們?cè)絹?lái)越清醒地認(rèn)識(shí)了直接升空的概念；其次，該如何使EOR 需要的相對(duì)大型的太空飛船在月球環(huán)境中進(jìn)行軟著陸，人們對(duì)這方面的技術(shù)越來(lái)越感到擔(dān)憂。就像一位改變了主意的美國(guó)航空航天局工程師解釋的那樣：“LOR 的最絕妙之處是，我們可以建造一輛獨(dú)立的著陸車(chē)?！?/p>

首個(gè)沖出自己的陣營(yíng)支持LOR 的主要研究小組是羅伯特·吉爾魯思的太空任務(wù)小組，

該小組當(dāng)時(shí)還在蘭利，但是不久后就搬到了休斯敦；第二個(gè)站到這一邊的小組是馮· 布勞恩的團(tuán)隊(duì)。他們說(shuō)服了美國(guó)航空航天局總部的關(guān)鍵官員，尤其是局長(zhǎng)詹姆斯·韋布，使他們相信在1 9 6 9年之前登上月球的唯一方案就是LOR。

1 9 6 2年7月1 1日，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)辯論和內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)之后，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)辯論和內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)之后，總部宣布：LOR 被選為第一次載人登月的首要任務(wù)模式。

若是沒(méi)有霍博爾特及其同事的研究信息，沒(méi)有他們的奉獻(xiàn)及一腔熱忱，那么美國(guó)航空

航天局對(duì)LOR 的認(rèn)可是在1 9 6 2年的夏天還是會(huì)在更晚的時(shí)候，那就是一個(gè)留給歷史去推

測(cè)的問(wèn)題了。蘭利研究中心的研究人員做出的基礎(chǔ)貢獻(xiàn)是無(wú)可爭(zhēng)辯的，他們是美國(guó)航空航天局第一批認(rèn)識(shí)到LOR 概念具有根本優(yōu)勢(shì)的人，而且在2 0世紀(jì)6 0年代初這一關(guān)鍵時(shí)期，他們也是美國(guó)航空航天局內(nèi)部唯一支持這個(gè)概念并為之奮斗的人。

“阿波羅”計(jì)劃最終得以成功的因素有很多，但是沒(méi)有任何一個(gè)因素比LOR 概念更為重要。如果美國(guó)航空航天局沒(méi)有采納這個(gè)少數(shù)人堅(jiān)持的意見(jiàn)，現(xiàn)在我們或許仍會(huì)登上月球，但幾乎可以肯定的是，肯尼迪總統(tǒng)是不能如愿的。