計(jì)劃中的科學(xué)探索

胡德良

從另外一個(gè)角度來說，吉姆·洛弗爾和弗雷德·海斯本應(yīng)該是人類中第五個(gè)和第六個(gè)踏上外星表面的人。1970年4月，“阿波羅13”號(hào)的機(jī)組人員杰克·斯威格特加入他們，執(zhí)行了第五次飛往月球的載人航天任務(wù)，預(yù)計(jì)洛弗爾和海斯會(huì)在一個(gè)被稱為“弗拉·毛羅”的山區(qū)著陸。研究人員希望“阿波羅13”號(hào)的探索能夠提供新的線索，來研究有關(guān)月球早期外殼的組分問題。乘坐“寶瓶”號(hào)登月艙降落在月球表面之后，洛弗爾和海斯計(jì)劃在月球表面度過33.5小時(shí)，并完成兩個(gè)階段的艙外活動(dòng)，每次活動(dòng)持續(xù)時(shí)間至少四五個(gè)小時(shí)。

緊接在著陸后的休息計(jì)劃早已被放棄。根據(jù)預(yù)期的安排，洛弗爾和海斯將在美國(guó)東部時(shí)間1970年4月16日2時(shí)13分穿好航天服，準(zhǔn)備開始首次艙外活動(dòng)。兩人會(huì)在“寶瓶”號(hào)上架起一個(gè)可以豎直起來的S波段天線，用來向地面站傳送語音信號(hào)、電視信號(hào)和登月艙的遙測(cè)數(shù)據(jù)。美國(guó)航空航天局指出：“架設(shè)好天線之后，海斯將會(huì)回到登月艙，將登月艙可操控的S波段天線切換成豎直天線，而洛弗爾將會(huì)對(duì)天線進(jìn)行最終的調(diào)整校準(zhǔn)。然后，海斯將重新加入洛弗爾，執(zhí)行月球表面的任務(wù)——豎起一面美國(guó)國(guó)旗，并繼續(xù)執(zhí)行艙外活動(dòng)任務(wù)?！?/p>

“阿波羅13”號(hào)的核心任務(wù)包括：采集約900克的月球土壤“應(yīng)急”樣本，揭開“寶瓶”號(hào)支撐部位的一塊牌匾，部署第二套“阿波羅月球表面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包”。第二套數(shù)據(jù)包的部署地點(diǎn)在距離登月艙大約150米處，將會(huì)支持5項(xiàng)獨(dú)立研究：熱流實(shí)驗(yàn)儀表探測(cè)器、塵土探測(cè)器、帶電粒子月球環(huán)境實(shí)驗(yàn)、月球大氣探測(cè)器冷陰極離子計(jì)和被動(dòng)地震實(shí)驗(yàn)。美國(guó)航空航天局解釋說：“這些實(shí)驗(yàn)旨在確定月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、月球表面的組成和結(jié)構(gòu)、使月球表面發(fā)生改變的各種過程、使月球呈現(xiàn)出當(dāng)前特征的一系列演化過程。被動(dòng)地震實(shí)驗(yàn)將成為月球地震監(jiān)測(cè)‘網(wǎng)點(diǎn)中的第二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，該研究始于在‘阿波羅12號(hào)航天任務(wù)‘勘探員3號(hào)著陸地點(diǎn)部署的首套阿波羅月球表面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包。然而，一定要等到下一臺(tái)地震儀安置就位，完成三站式成套部署，這兩臺(tái)地震儀才能繼續(xù)運(yùn)行?！?/p>

特別是，熱流實(shí)驗(yàn)要求海斯利用“阿波羅”號(hào)月球表面鉆探設(shè)備鉆出一對(duì)深3.3米的孔。與此同時(shí)，洛弗爾將忙于安裝阿波羅月球表面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包中央站。然后，兩人將向西行進(jìn)約800米，開始他們科學(xué)探索的第一階段——冒險(xiǎn)行至明星隕石坑（Star Crater）的邊緣。他們將沿著一個(gè)橢圓形路線回到登月艙，途經(jīng)布滿二連坑的區(qū)域，海斯將在這里部署太陽風(fēng)組分實(shí)驗(yàn)。這就是第一次艙外活動(dòng)的任務(wù)，穿越的最遠(yuǎn)距離為1150米。

洛弗爾和海斯在艙外的時(shí)間將會(huì)受到嚴(yán)格的控制，時(shí)間對(duì)他們來說永遠(yuǎn)都是緊張的。任務(wù)強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)：“在月球表面上時(shí)，機(jī)組人員的行動(dòng)半徑將會(huì)受到氧氣純化系統(tǒng)供應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的限制，這個(gè)系統(tǒng)就是每個(gè)航天員的便攜式生命保障系統(tǒng)背包里的氧氣儲(chǔ)備裝置。氧氣純化系統(tǒng)在緊急情況下可提供45分鐘氧氣呼吸和航天服壓力?！备皟纱巍鞍⒉_”號(hào)著陸任務(wù)不同，洛弗爾和海斯的雪白色航天服是很容易被識(shí)別出來的，因?yàn)橹噶铋L(zhǎng)的航天服首次利用紅色條紋裝飾了肘部和膝蓋部位，目的就是為了便于識(shí)別。美國(guó)航空航天局指出：“自從執(zhí)行‘阿波羅12號(hào)航天任務(wù)以來，另一項(xiàng)改變就是增加了225克的飲用水袋，該水袋系在艙外活動(dòng)航天服內(nèi)側(cè)的領(lǐng)環(huán)上。在需要時(shí)，通過嘴巴可以夠得到的一個(gè)直徑0.3厘米的吸管，機(jī)組人員能夠從這個(gè)15厘米×20厘米的水袋里吸一口水。”

回到“寶瓶”號(hào)，兩位航天員將在雜物間大小的登月艙中吃一口東西，然后爭(zhēng)取睡上一覺。他們的第二次艙外活動(dòng)計(jì)劃于美國(guó)東部時(shí)間1970年4月16日21時(shí)58分開始，此次活動(dòng)將主要對(duì)弗拉·毛羅高地進(jìn)行首次真正的科學(xué)考察。他們的第二次艙外活動(dòng)穿越距離預(yù)期為2650米，其中1370米為向外穿行的行程，1280米是向內(nèi)穿行的行程，也就是返回“寶瓶”號(hào)的行程。在通往科恩隕石坑的山路上，洛弗爾和海斯計(jì)劃在兩個(gè)樣本采集點(diǎn)采集巖石和土壤標(biāo)本，這些標(biāo)本可能來自熔巖流或雨海盆地的撞擊材料。然后，他們將緩慢爬上山丘，到達(dá)隕石坑的邊緣，這里比周圍地帶高出120米至180米。

“阿波羅13”號(hào)新聞資料夾中指出：“幾乎整個(gè)第二次艙外活動(dòng)都將致力野外地質(zhì)調(diào)查和采集證據(jù)樣本。在取樣前后，將會(huì)對(duì)樣本采集地仔細(xì)拍照。兩位航天員會(huì)詳盡地描述樣品采集地的環(huán)境。除了具體任務(wù)之外，對(duì)于航天員認(rèn)為奇異、重要和有趣的現(xiàn)象，他們可以自由拍照，自由體驗(yàn)。美國(guó)航空航天局還為航天員提供了一套詳細(xì)的照片地圖，可以用來實(shí)施月球表面的穿行計(jì)劃。拍照將會(huì)透過登月艙的窗戶進(jìn)行，跟照片地圖上相關(guān)的每一種地貌或每一組地貌都將得到描述。應(yīng)該拍照的區(qū)域和地貌以及應(yīng)該采集代表性樣品的地點(diǎn)，都將標(biāo)注在地圖上。根據(jù)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行的實(shí)地分析，機(jī)組人員和地面支持人員將會(huì)考慮到實(shí)時(shí)發(fā)生的背離原計(jì)劃的情況?！甭甯柡秃Ｋ苟紝y帶一臺(tái)月球表面照相機(jī)，該照相機(jī)安裝了一個(gè)改進(jìn)了的70mm的電動(dòng)哈蘇鏡頭。

兩位航天員將把他們的地質(zhì)訓(xùn)練成果充分應(yīng)用在采集巖芯樣品上，挖掘一條60厘米深的溝槽來評(píng)估土壤力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，并收集各種巖石樣品。在返回登月艙的過程中，他們將在弗蘭克隕石坑（Flank Crater）處短暫停留，挖一條溝槽，收集樣品，在古怪隕石坑（Weird Crater）的風(fēng)化層上鉆出一條68.5厘米的雙芯管狀樣品，然后以采集一款土壤動(dòng)力學(xué)樣品結(jié)束第二次艙外活動(dòng)。在他們采集到的樣品中，將包括巖芯樣品、單塊巖石樣品、細(xì)顆粒狀碎屑樣品。其中，他們計(jì)劃將大約43千克的樣品裝上“寶瓶”號(hào)，升空返回月球軌道。此外，預(yù)計(jì)洛弗爾和海斯將利用一架月球立體特寫照相機(jī)來“拍攝細(xì)微的地質(zhì)特征，因?yàn)橐氚堰@些收集起來帶回地球的話，其特征都將被毀掉”。

在美國(guó)航空航天局口述歷史項(xiàng)目中，海斯反映了這樣一個(gè)情況：他和洛弗爾以及他們的替補(bǔ)人員——約翰·楊和查理·杜克，都是接受了加州理工學(xué)院李·西爾弗博士和科學(xué)家航天員杰克·施米特全方位訓(xùn)練指導(dǎo)的首批“阿波羅”號(hào)機(jī)組人員。在發(fā)射之前的數(shù)月中，主要機(jī)組人員和替補(bǔ)機(jī)組人員以及西爾弗和施米特，一起前往加州南部的奧拉科皮亞山區(qū)，培養(yǎng)他們作為月球野外地質(zhì)學(xué)家所需的技能。海斯回憶說：“我們每天要進(jìn)行兩次或三次訓(xùn)練，利用當(dāng)時(shí)的寶麗來一次成像照相機(jī)記錄各種事件，聽取西爾弗的報(bào)告，圍坐在篝火旁談?wù)摰刭|(zhì)情況，往往一直到22時(shí)或23時(shí)。這是一種真正的快節(jié)奏，開始于某種儀式，隨后便是許多實(shí)地考察?！?/p>

在月球表面度過33.5小時(shí)之后，探測(cè)月球的任務(wù)結(jié)束，洛弗爾和海斯將于美國(guó)東部時(shí)間1970年4月17日7時(shí)22分從月球升空。3.5小時(shí)后，他們將跟執(zhí)行“阿波羅13”號(hào)航天任務(wù)的“奧德賽”號(hào)指令服務(wù)艙上的杰克·斯威格特對(duì)接。斯威格特?zé)o疑會(huì)很高興，在他們分離的時(shí)間里，斯威格特將執(zhí)行自己的月球軌道科學(xué)研究計(jì)劃。該計(jì)劃利用大幅面月球地形照相機(jī)，該相機(jī)鏡頭長(zhǎng)度為45.7厘米，將指令艙進(jìn)出艙蓋的窗子處完全填滿了。斯威格特將用該相機(jī)獲取大量高分辨率黑白圖片，用于疊加圖片或單幅畫面。他拍攝月球表面的主要目的就是為隨后的“阿波羅”航天任務(wù)挑選候選著陸地點(diǎn)，其中包括塞索里努斯環(huán)形山（Censorinus）、戴維里爾（Davy Rille）系列隕石坑、笛卡爾（Descartes）高地。因此，洛弗爾和海斯返回后，機(jī)組人員將在月球軌道上再待一整天，利用該相機(jī)和其他備用相機(jī)進(jìn)行拍照，這一點(diǎn)是很重要的。

美國(guó)東部時(shí)間4月18日13時(shí)42分，他們快速離開月球，進(jìn)入地球轉(zhuǎn)移軌道，并計(jì)劃于21日12時(shí)17分降落在太平洋中，完成整整10天的航天任務(wù)。后來，“阿波羅14”號(hào)的機(jī)組人員于1971年年初到過弗拉·毛羅高地，也可以說明該地對(duì)于月球科學(xué)探索的重要性。但是，吉姆·洛弗爾和弗雷德·海斯從未獲得機(jī)會(huì)將他們的訓(xùn)練和體驗(yàn)用于月球表面的測(cè)試，這一點(diǎn)仍然是極大的遺憾。同樣令人感到遺憾的是，杰克·斯威格特也失去了在軌道上執(zhí)行月球科學(xué)任務(wù)的機(jī)會(huì)。美國(guó)航空航天局解釋道：“針對(duì)10天月球登陸任務(wù)的每一個(gè)小時(shí)，‘阿波羅13號(hào)機(jī)組人員的正規(guī)訓(xùn)練都超過了5小時(shí)。除了正常的準(zhǔn)備工作——技術(shù)指示、技術(shù)評(píng)論、實(shí)驗(yàn)會(huì)議、技術(shù)研究等——之外，‘阿波羅13號(hào)機(jī)組人員的訓(xùn)練課程超過了1000小時(shí)?！甭甯柡秃Ｋ惯€穿著航天服參加了20次艙外穿行訓(xùn)練，包括進(jìn)行月球地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)和部署實(shí)驗(yàn)，其中也包括阿波羅月球表面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包的部署實(shí)驗(yàn)。

然而，我們必須要記?。弘m然一次有價(jià)值的登月任務(wù)沒有完成，但是在美國(guó)早期空間探索最為悲慘的事件中，洛弗爾、海斯和斯威格特得以生還。盡管存在極大的困難，但他們以及地面上數(shù)千人組成的杰出團(tuán)隊(duì)面對(duì)巨大的難題，逐一克服，從可能的失敗中奪取了勝利。洛弗爾說：“在整個(gè)過程中，最令人害怕的時(shí)刻是爆炸發(fā)生時(shí)，過了一小會(huì)兒之后，眼睜睜地看著氧氣在逸出，我們卻沒有返回地球的解決方案，我們知道自己陷入了深深的困境之中……”

對(duì)“阿波羅13”號(hào)來說，主要任務(wù)并沒有實(shí)現(xiàn)。但是，憑借人類超常的智慧和勇氣，那次航天任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿碌?、持久的一段佳話。洛弗爾說：“我總是將其比作一場(chǎng)紙牌游戲——你翻開一張牌，卻發(fā)現(xiàn)處于危機(jī)中；如果你將其安排在合適的位置上，其作用將會(huì)繼續(xù)發(fā)揮下去。”