改變歷史的“阿波羅”載人登月工

龐之浩

紀(jì)念人類首次登月50周年（一）

1 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)射了世界第一顆人造地球衛(wèi)星，把世界第一位航天員送入太空……因此，美國舉國上下均深感這是一個極其嚴(yán)重的政治問題。于是，美國虎視眈眈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。

1962年9月12日，美國時任總統(tǒng)約翰·肯尼迪在萊斯大學(xué)發(fā)表關(guān)于“阿波羅”計劃的演講

1961年5月25日，美國時任總統(tǒng)肯尼迪向全世界宣布：實(shí)施雄偉的載人登月計劃。由此可見，美國實(shí)施載人登月計劃是一項(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。它雖可以看作是與蘇聯(lián)競賽的特設(shè)計劃，但也可以認(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)載人登月飛行和人類對月球的實(shí)地考察，為載人行星飛行和探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備?！鞍⒉_”載人登月工程對當(dāng)時美國進(jìn)展緩慢的航天計劃發(fā)揮了巨大的激勵作用。美國各界紛紛獻(xiàn)計獻(xiàn)策，結(jié)果只用了8年時間，就登上了月球。

“阿波羅”載人登月獲得的成功和取得的成就具有偉大的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義。在政治上，它終于使美國在航天技術(shù)的許多方面確立了領(lǐng)先地位，產(chǎn)生了極大的聲譽(yù)。在科學(xué)上，它使人類對月球及近月空間有了首次直接的研究和認(rèn)識。在技術(shù)上，取得了許多技術(shù)突破，不僅為后來的航天計劃奠定了基礎(chǔ)，而且許多技術(shù)后來也廣泛地用于國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。在工程管理上，美國國家航空航天局（NASA）因此取得了一系列寶貴的有關(guān)大型工程計劃制定、實(shí)施和管理的經(jīng)驗(yàn)。在經(jīng)濟(jì)上，這是一個較有爭議的問題。但據(jù)一份權(quán)威報告指出，“阿波羅”計劃使美國經(jīng)濟(jì)增長率提高了2%，物價指數(shù)下降了2%，創(chuàng)造了80萬個就業(yè)指標(biāo)。這一報告還認(rèn)為，美國1958年國民收入為4062億美元，1968年達(dá)到8640億美元，1970年增至9046億美元，10年間翻了一番，這些都是“阿波羅”計劃刺激的結(jié)果。

2 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)了登月的理想，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，使10名航天員先后登上了月球。

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8.6萬張月面照片，了解了月球土壤的理化特性；1966-1967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)行了生物醫(yī)學(xué)研究和飛船機(jī)動飛行、對接及艙外活動訓(xùn)練等。

為了研制發(fā)射“阿波羅”飛船用的大推力運(yùn)載火箭土星5號，美國先研制了土星1號和1號B火箭，用以獲取研制經(jīng)驗(yàn)和進(jìn)行試驗(yàn)飛行。此后研制成功的土星5號重型火箭近地軌道運(yùn)載能力達(dá)127噸，這一運(yùn)載能力至今仍是舉世無雙。

1966-1968年，先后進(jìn)行了6次“阿波羅”飛船不載人的試驗(yàn)飛行，在近地軌道上鑒定了“阿波羅”飛船的3個艙，尤其是登月艙的動力裝置；1968-1969年，陸續(xù)用阿波羅7、8和9號飛船，進(jìn)行了環(huán)繞地球、月球飛行等載人飛行試驗(yàn)，鑒定了飛船的可靠性；1969年5月用阿波羅10號進(jìn)行了登月全過程的演習(xí)，有2名航天員乘登月艙降到了離月面15.2千米的高度。

首次載人登月是由阿波羅11號飛船于1969年7月完成的。此后，在1969年11月-1972年12月期間，美國又陸續(xù)發(fā)射了阿波羅12～17號載人登月飛船，其中除了阿波羅13號飛船因中途出現(xiàn)故障沒能實(shí)現(xiàn)載人登月外，其他飛船均實(shí)現(xiàn)了載人登月。另外，阿波羅15、16和17號的登月艙中還各帶有1輛質(zhì)量為200千克左右的月球車。月球車主要用于擴(kuò)大航天員的活動范圍和減少航天員的體力消耗。

“勘測者”月球著陸器

人類在月面留的第1個腳印

美國研制的月球車是有人駕駛的。它長3米，寬1.8米，質(zhì)量209千克，雙座4輪，以電池為動力，最高時速可達(dá)16千米。航天員坐在里面駕駛著它在月球表面巡游，爬越障礙，翻越溝壑，對山脈、峽谷和火山口進(jìn)行考察，并把激動人心的彩色圖像傳回地面。

3 科技成就很顯著

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)100千米，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300千米深處形成，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)。

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，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)月壤多達(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進(jìn)行分析，證實(shí)了月球上存在一種可用于核聚變發(fā)電的物質(zhì)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)無人月球探測器價值要高得多，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比是385∶1。

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。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)。

航天員在月面展開的月面試驗(yàn)裝置

4 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”計劃本身所帶來的直接經(jīng)濟(jì)與社會效益。

“阿波羅”計劃產(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”計劃不計其數(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”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、煙霧報警器、食品干燥劑、果珍，等等，也都源于“阿波羅”計劃開發(fā)的技術(shù)。由“阿波羅”計劃而誕生的核磁共振、激光通信、液晶電視、頭發(fā)離子燙、記憶海綿枕、手機(jī)自拍高清攝像頭等，如今均成為人們生活中不可或缺的重要技術(shù)。

不過，狂熱的登月競賽使美蘇承受了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。例如，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。計算表明，每艘“阿波羅”登月飛船比用金子制造的成本還要貴15倍！美國人從月球帶回的月巖和土樣（共385千克）按單位質(zhì)量計算，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和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)力并確保國家安全這一點(diǎn)是不可否認(rèn)的。總之，“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，它將永載人類史冊。