改變歷史的阿波羅載人登月工程

文/ 龐之浩

2019年7月20日是值得紀(jì)念的一天，因?yàn)樗侨祟愂状蔚窃?0周年紀(jì)念日。雖然已經(jīng)過去了半個世紀(jì)，但阿波羅載人登月活動的成功至今仍對人類社會在政治、科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、生活和甚至精神等許多方面產(chǎn)生著較大影響。

▲ 慶祝阿波羅11號登月50周年標(biāo)識（logo）。突出的兩個字母O分別嵌套了月球和火星，寓意美國宇航局先后探索的兩個星球，從“阿波羅”登月，到重返月球，再到未來登陸火星。下一個巨大飛越指下個時代探索重點(diǎn)：火星。三星代表獵戶座腰帶上的三顆恒星。此標(biāo)識由美國宇航局圖形藝術(shù)家馬修·斯金斯親手設(shè)計(jì)

太空爭霸的結(jié)果

20世紀(jì)50年代末至60年代初，在美蘇開展的激烈太空競賽中，蘇聯(lián)連續(xù)獲得數(shù)項(xiàng)第一：發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，把人類第一位航天員送入太空……因此，美國朝野上下均深感這是一個極其嚴(yán)重的政治問題。于是，美國虎視耽耽地提出一定要趕超蘇聯(lián)的口號，下定決心要顯示一下美國作為世界頭號超級大國的科技水平和綜合國力。

1961年5月25日，時任美國總統(tǒng)肯尼迪向全世界宣布：實(shí)施雄偉的載人登月計(jì)劃。由此可見，美國實(shí)施載人登月計(jì)劃是一項(xiàng)政治性決定，主要目的是為了在全世界公眾的心目中重新確立美國的技術(shù)領(lǐng)先地位，振奮美國全民的精神。

該工程以太陽神“阿波羅”命名。它雖可看作是與蘇聯(lián)競賽的特設(shè)計(jì)劃，但也可認(rèn)為是人類向太陽系擴(kuò)張的第一步。從這一點(diǎn)上看，其目的就是實(shí)現(xiàn)載人登月飛行和人對月球的實(shí)地考察，為載人行星飛行和探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。阿波羅載人登月工程對美國進(jìn)展緩慢的航天計(jì)劃起了巨大的激勵作用。美國各界紛紛獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，結(jié)果只用了8年時間，就登上了月球。

宏偉的登月工程

美國阿波羅載人登月工程始于1961年5月，1969年7月20日首次實(shí)現(xiàn)了登月，航天員阿姆斯特朗和奧爾德林駕駛著阿波羅11號飛船的登月艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū)，并相繼走出艙外，在月球上邁出了人類的第一步，引起了全球的震動。此后，美國又相繼6次發(fā)射阿波羅載人登月飛船，其中5次成功，又使10名航天員先后登上了月球。

▲肯尼迪總統(tǒng)就“阿波羅”工程在國會發(fā)表演講

▲“徘徊者”月球探測器

▲“月球軌道器”

整個登月工程分以下幾個部分：確定登月方案；實(shí)施為登月飛行做準(zhǔn)備的4項(xiàng)輔助計(jì)劃；研制“土星”系列運(yùn)載火箭；研制“阿波羅”飛船；進(jìn)行試驗(yàn)飛行；實(shí)現(xiàn)載人登月飛行。

確定登月方案包括論證飛船登月飛行軌道和確定載人飛船總體布局，相應(yīng)地確定了由指令艙、服務(wù)艙和登月艙組成的阿波羅載人登月飛船的總體布局。

率先實(shí)施的4項(xiàng)輔助計(jì)劃是：1961—1965年發(fā)射9個“徘徊者”月球軌道器，在不同的距離上拍攝月球表面狀況的照片1.8萬張，以了解飛船在月球表面著陸的可能性，但探測器曾多次發(fā)射失敗；1966—1968年發(fā)射5個“勘測者”月球自動著陸器，通過電視發(fā)回了8.6萬張?jiān)旅嬲掌?，了解了月球土壤的理化特性?966—1967年發(fā)射3個“月球軌道器”，對40多個預(yù)選著陸地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)觀測，獲得了1000多張小比例尺、高清晰度的月面照片，據(jù)此選出10個登月點(diǎn)；1965—1966年發(fā)射10艘各載2名航天員的“雙子座”飛船，進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究和飛船機(jī)動飛行、對接及艙外活動訓(xùn)練等。

▲ “雙子座”飛船

▲ 1969年3月6日，阿波羅9號航天員在艙外拍攝指令艙-服務(wù)艙與登月艙對接。

科技成就顯著

在6次成功的登月飛行中，共有12名航天員登上了月球，在月球上一共停留了近280小時，在月面共出艙活動80小時36分，足跡達(dá)100公里，帶回巖石樣品約385千克，為月球研究提供了直接依據(jù)，大大充實(shí)了人類對月球的認(rèn)識。

例如，通過對月面土壤樣品的分析，科研人員確定，月面上土壤由微小的桔紅色玻璃形式顆粒構(gòu)成，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，在月殼部分融化過程中，在月面下約300公里深處形成，后因火山活動而噴出到月面，并且通過對樣品的分析與實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

▲ 阿波羅12號航天員舉著1個特殊的環(huán)境樣本容器，用于搜集月球土壤

從月面土壤和巖石中可以制取水和氧，因?yàn)樵旅嫱寥篮蛶r石中氧化鐵的含量很高。這樣就有可能在未來利用月面物質(zhì)維持月球基地內(nèi)工作人員的生命，以及為登月飛行器補(bǔ)充燃料。

尤其是航天員在月球上鉆取了3米深的月球巖芯，發(fā)現(xiàn)土壤多達(dá)57層，每層代表一次隕石沖擊，還測量了月球內(nèi)部發(fā)出的熱流，從而結(jié)束了100多年來關(guān)于月球是冷還是熱的爭論……另外，1985年科學(xué)家們通過對阿波羅登月飛船的航天員帶回的月球巖土樣品的分析，證實(shí)了月球上存在一種非常有用的核能源氦3，這一發(fā)現(xiàn)給后來月球的研究和探測工作注入了巨大動力。

美國人認(rèn)為，從科學(xué)角度看，美國阿波羅載人登月比蘇聯(lián)無人月球探測價值要高得多，因?yàn)楹教靻T登月可實(shí)地勘查月面，有選擇地收集月巖和土壤，可放置長壽命科學(xué)試驗(yàn)和觀測儀器，有的儀器甚至到1989年7月還向地球發(fā)送數(shù)據(jù)。有人稱，一次阿波羅載人登月的成果相當(dāng)于12次月球探測器的自動探測飛行，而一次月球探測器飛行耗資又是一次載人登月的1/4，所以蘇聯(lián)整個探月費(fèi)用是美國的好幾倍，更何況蘇聯(lián)探測器取樣返回飛行有一半是失敗的。美蘇取回的月巖總量是385∶1。

▲ 航天員采集的月球巖石樣品，質(zhì)量142克

▲ 航天員在月面安放“阿波羅月面實(shí)驗(yàn)裝置”

▲ 航天員在艙外活動中展開的月面試驗(yàn)裝置。前景中間是被動地震試驗(yàn)儀，背景中間是“阿波羅月面實(shí)驗(yàn)裝置”，左邊是放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)，右邊像旗子一樣固定在地面的是主動地震試驗(yàn)儀

登月航天員在月面安放的各種科學(xué)儀器也為科研人員提供了大量有價值的數(shù)據(jù)。例如，利用各次登月飛行中登月航天員安放的5個“阿波羅月面實(shí)驗(yàn)裝置”（其中由阿波羅12號航天員安放的裝置工作長達(dá)8年），地面科研人員能夠測定月球上11個地區(qū)的月震，甚至可提前一個月加以預(yù)報(bào)。月面的儀器還向地面發(fā)回了有關(guān)月面溫度變化、宇宙射線及隕石撞擊等情況的大量數(shù)據(jù)。

間接效益更閃亮

阿波羅工程的實(shí)施，在美國帶動起了液體燃料火箭、微波雷達(dá)、遙控作業(yè)、無線電制導(dǎo)、超高強(qiáng)度和耐高溫合成材料、新型電子計(jì)算機(jī)、藥物及生物工程等一大批高科技工業(yè)群體。后來，該工程的人工智能、機(jī)器人和遙控作業(yè)等許多技術(shù)成果又轉(zhuǎn)移到民用，促進(jìn)了科技與工業(yè)的整體發(fā)展與繁榮，其二次開發(fā)應(yīng)用的效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過阿波羅計(jì)劃本身所帶來的直接經(jīng)濟(jì)與社會效益。

▲ 條形碼

阿波羅計(jì)劃產(chǎn)生了3000多項(xiàng)專利技術(shù)，其中1000多項(xiàng)用于民用，到現(xiàn)在人類仍然受益不淺，投入產(chǎn)出比是1∶14，即投入1美元，產(chǎn)出14美元。美國在20世紀(jì)后10年能夠保持高速、高效增長，很大程度得益于阿波羅載人登月工程派生出的約上千種應(yīng)用技術(shù)成果或?qū)＠诮?jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，美國領(lǐng)先于世界的信息、生物和新材料等高新技術(shù)，很大部分來自對月球探測技術(shù)的消化、優(yōu)化和二次開發(fā)。

例如，大眾接觸最多的購物計(jì)價用的條形碼是航天技術(shù)杰作之一，它最初是美國為控制阿波羅計(jì)劃不計(jì)其數(shù)的組件而發(fā)明的。

重癥監(jiān)護(hù)病房是航天技術(shù)帶來的重要醫(yī)學(xué)進(jìn)步之一，它首先是應(yīng)阿波羅計(jì)劃對登月航天員進(jìn)行健康檢測的需要而誕生的。

方便面調(diào)料中的干菜葉就是航天食品中常說的脫水菜，它是將蔬菜中所含過多水分脫去以便貯存、保管、運(yùn)輸出售，阿波羅計(jì)劃中首先使用這種技術(shù)讓航天員吃上含有蔬菜的航天食品，現(xiàn)在這種航天食品已廣泛普及。

各類時髦的運(yùn)動鞋也是阿波羅計(jì)劃成果的“產(chǎn)物”，其“中空吹塑成型”制造技術(shù)來源于阿波羅計(jì)劃中登月靴的制作技術(shù)。

此外，還有目前廣泛使用的彩超、數(shù)字血壓計(jì)、煙霧報(bào)警器、食品干燥劑、果珍，等等，也都源于“阿波羅”技術(shù)。由阿波羅計(jì)劃而誕生的核磁共振、激光通信、液晶電視、女性的“離子燙”、枕頭的記憶海綿、自拍的手機(jī)高清攝像頭等，如今均成為人們生活中不可或缺的重要技術(shù)。

▲ 果珍

不過，狂熱的登月競賽使美蘇承受了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。每一枚土星5號火箭造價高達(dá)5億美元，折合成今天的幣值達(dá)40億美元。計(jì)算表明，每艘阿波羅登月飛船比用金子制成還要貴15倍！美國人從月球帶回的月巖和土樣（共 385千克）按單位重量計(jì)算，其價格竟是金剛石的35倍！這些使美國每一個家庭要負(fù)擔(dān)472美元！于是，在1972年，已陷入越戰(zhàn)泥潭的美國總統(tǒng)尼克松下令停止登月活動，這使得阿波羅18、19、20號飛船的航天員們永遠(yuǎn)失去了登月的機(jī)會。

盡管當(dāng)時美國國內(nèi)對阿波羅登月計(jì)劃有著不同的認(rèn)識和結(jié)論，但是它對關(guān)鍵科學(xué)和各種邊緣交叉學(xué)科的興起與進(jìn)步，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為國家未來經(jīng)濟(jì)實(shí)力并確保了國家安全這一點(diǎn)是不可否認(rèn)的?？傊?，阿波羅載人登月工程對促進(jìn)科學(xué)發(fā)展、推動科技進(jìn)步等起到了巨大的作用，將永載人類史冊。