到月球上去“尋親”

文/ 從容

能在他鄉(xiāng)尋找到失散多年的親人，被視為人生一件大喜事。那么，假如這個(gè)“他鄉(xiāng)”的距離更遠(yuǎn)呢，遠(yuǎn)到不是在地球，而是在其他星球上呢？那也許就不只是驚喜，而是狂喜了吧。這種在別的星球?qū)ふ业健坝H人”的概率雖然很小，但也確實(shí)出現(xiàn)過，絕無僅有的一次是在阿波羅載人登月計(jì)劃期間。

他鄉(xiāng)尋“故知”

1969年12月14日美國(guó)東部時(shí)間11點(diǎn)22分，土星5號(hào)火箭冒雨從肯尼迪航天中心39A發(fā)射臺(tái)上起飛，把阿波羅12號(hào)載人飛船送上了卡納維拉爾角陰冷的天空。飛船指令長(zhǎng)查爾斯·康拉德興奮地喊道：“這個(gè)‘姑娘’真的走了，這是一次非常可愛的起飛！”

▲ “阿波羅12號(hào)”冒雨發(fā)射

除了康拉德，“阿波羅12號(hào)”上還有指令艙駕駛員理查德·戈登、登月艙駕駛員艾倫·比恩。他們的這次月球之旅除了完成預(yù)定的科學(xué)考察任務(wù)外，還肩負(fù)著一項(xiàng)特殊任務(wù)：尋找兩年半前探訪月球的勘測(cè)者3號(hào)探測(cè)器。

要想在一個(gè)陌生的地方找到一件東西和找人一樣困難。雖然月球的面積僅相當(dāng)于地球面積的1/14，但是要在那里找到一個(gè)4米大小的物體仍然不是件容易的事。盡管“勘測(cè)者3號(hào)”的著陸地點(diǎn)是已知的，可是飛船的登月艙必須降落在離它足夠近的地方才行，因?yàn)椤鞍⒉_12號(hào)”還沒像后來的“阿波羅15號(hào)”那樣攜帶月球車，航天員只能靠步行去尋找“勘測(cè)者3號(hào)”，如果離得太遠(yuǎn)，攜帶的有限氧氣根本不夠他們走到那里。所以要想“他鄉(xiāng)遇故知”，“阿波羅12號(hào)”的登月艙距“勘測(cè)者3號(hào)”的最大著陸誤差不能超過600米。這個(gè)苛刻要求在導(dǎo)航專家看來簡(jiǎn)直難以實(shí)現(xiàn)，要知道，“阿波羅11號(hào)”在靜海著陸時(shí)曾偏離目標(biāo)6400多米，以至當(dāng)時(shí)地球上的控制人員都不知道飛船落到哪兒去了。

這個(gè)問題難是難，可是難不住導(dǎo)航專家，他們對(duì)“阿波羅12號(hào)”的導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行了大幅改進(jìn)。發(fā)射4天后，“阿波羅12號(hào)”臨近月球，當(dāng)它的無畏者號(hào)登月艙飛近月球表面時(shí)，康拉德興奮地叫起來：“嘿，就在那兒！”“看那兒，我簡(jiǎn)直不敢相信！”他們看見了“雪人”——因“勘測(cè)者3號(hào)”的著陸點(diǎn)而得名的勘測(cè)者隕石坑和附近的一座小隕石坑。

▲ 勘測(cè)者號(hào)探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖

最后，“無畏者號(hào)”在月球的風(fēng)暴洋地區(qū)成功降落。幾小時(shí)后，康拉德鉆出登月艙，站在隕石坑的邊緣向遠(yuǎn)處望去，一眼就看見了“勘察者3號(hào)”，因?yàn)樗x那個(gè)來自地球的“朋友”僅有180米。

這是人類在另一個(gè)星球上與故鄉(xiāng)使者的第一次奇遇。

月球“偵察兵”

要想知道“勘測(cè)者3號(hào)”的情況，得從阿波羅登月之前說起。

1961年5月，肯尼迪總統(tǒng)要求美國(guó)在20世紀(jì)60年代結(jié)束前把人送上月球并安全返回，隨后美國(guó)實(shí)施了阿波羅登月計(jì)劃。但是，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們對(duì)月球表面特征的了解還非常欠缺，他們面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題是：月球上到底什么樣，表面能不能經(jīng)受住載人飛船的重量？當(dāng)時(shí)有人說飛船將淹沒在很厚的塵土里，也有人說可能會(huì)掉進(jìn)月球裂縫。

要徹底摸清月球表面的真實(shí)情況，最有效的辦法就是發(fā)射無人探測(cè)器湊到月球前仔細(xì)瞧瞧。于是，從1961年到1968年，美國(guó)先后向月球派出了3支“偵察兵”為阿波羅登月飛船探路，包括“徘徊者號(hào)”“勘測(cè)者號(hào)”和“月球軌道環(huán)行器”3個(gè)系列的21個(gè)探測(cè)器。

最先發(fā)射的徘徊者號(hào)探測(cè)器共9個(gè)，拍攝了比地球上天文望遠(yuǎn)鏡所拍照片清晰2000倍的照片，使科學(xué)家們大致掌握了月面情況。不過，這還無法斷定月球表面的堅(jiān)實(shí)程度，還要另派探測(cè)器去軟著陸考察，這個(gè)任務(wù)交給了“勘測(cè)者號(hào)”。

“勘測(cè)者號(hào)”的主要任務(wù)是開發(fā)、驗(yàn)證月球軟著陸技術(shù)；收集、分析月球巖石樣品，完成月球土壤的化學(xué)試驗(yàn)；提供有關(guān)阿波羅飛船設(shè)計(jì)與月球表面條件的兼容性數(shù)據(jù)資料。為此，每個(gè)“勘測(cè)者號(hào)”攜帶了多種科學(xué)儀器和設(shè)備。

▲ “勘測(cè)者號(hào)”上的微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)

▲ “勘測(cè)者3號(hào)”著陸時(shí)的滑行痕跡

“勘測(cè)者號(hào)”的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)由鋁管連接成的、高3.05米、跨度4.3米的三腳支架，上面安裝了動(dòng)力、通信、推進(jìn)、飛行控制和有效載荷系統(tǒng)。它最顯眼的是三腳架中央支桿上安裝的兩塊板形設(shè)備：一塊是由792塊太陽(yáng)能電池組成的太陽(yáng)能電池板，面積0.86平方米，可以產(chǎn)生85瓦的電能；另一塊是高增益天線，用于通信和傳輸電視圖像。還有兩個(gè)“大箱子”——兩個(gè)電子設(shè)備艙，一個(gè)裝著通訊和電子設(shè)備，另一個(gè)裝著指令和信號(hào)處理設(shè)備。兩部錐形全向天線分別安裝在兩條明顯向外伸出的“觸角”上。還有一個(gè)明顯的圓柱體是勘測(cè)電視攝像機(jī)，它的最下面是3只防震腳墊，只要探測(cè)器垂直下降，不管它降落到什么地方都能保持直立狀態(tài)。另外還有多譜勒雷達(dá)、溫度傳感器、輔助電池等儀器和設(shè)備。

“軟著陸”的關(guān)鍵是利用降落傘或者火箭發(fā)動(dòng)機(jī)把探測(cè)器的著陸速度減到最低，可是月球上基本沒有空氣，無法使用降落傘，所以唯一的辦法是采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)?！翱睖y(cè)者號(hào)”共安裝了4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括1臺(tái)固體推進(jìn)劑制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和3臺(tái)液體推進(jìn)劑微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)。

制動(dòng)火箭采用了球形鋼貯箱，安裝在探測(cè)器底部中心，它能在月球表面77公里高空點(diǎn)火，和微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)一起把探測(cè)器的飛行速度降低95%，最后在距月表10公里的高空被拋掉。微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管直徑12.9厘米、長(zhǎng)23.6厘米，采用液體推進(jìn)劑和球形雙推進(jìn)劑貯箱，每臺(tái)推力130～460牛。有了這4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，“勘測(cè)者號(hào)”著陸時(shí)就不用擔(dān)心會(huì)粉身碎骨了。

根據(jù)不同的任務(wù)，“勘測(cè)者號(hào)”每次發(fā)射攜帶的裝備也不盡相同?！翱睖y(cè)者3號(hào)”就特別安裝了一只學(xué)名“月面取樣器”的遙控挖土鏟，鏟斗寬5厘米、長(zhǎng)12厘米，安裝在1.5米長(zhǎng)的伸縮臂上。

勘測(cè)者號(hào)計(jì)劃的前兩次任務(wù)可謂是喜憂參半，“勘測(cè)者1號(hào)”取得了成功，在軟著陸后的6個(gè)星期里向地球發(fā)回了11200多張照片，可是接著發(fā)射的“勘測(cè)者2號(hào)”卻因?yàn)樽藨B(tài)控制系統(tǒng)失靈，不幸在月球上墜毀。

▲ 航天員艾倫· 比恩利用“勘測(cè)者3號(hào)”模型練習(xí)拍攝照片

▲ 完好無損的“勘測(cè)者3號(hào)”，它后方不遠(yuǎn)處是無畏者號(hào)登月艙

月宮“三級(jí)跳”

1967年4月17日，一枚宇宙神-半人馬座運(yùn)載火箭從肯尼迪航天中心發(fā)射升空，將勘測(cè)者3號(hào)探測(cè)器送入太空，飛向月球軌道。

4月20日，“勘測(cè)者3號(hào)”開始準(zhǔn)備月面軟著陸。在制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的反推作用下，它的飛行速度被減慢到6.4公里/小時(shí)。按照預(yù)定計(jì)劃，微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)將在距月面最后4米時(shí)關(guān)閉，使“勘測(cè)者3號(hào)”實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力著陸，以便減小發(fā)動(dòng)機(jī)氣流對(duì)月球表面的污染和擾動(dòng)。著陸時(shí)產(chǎn)生的沖擊將依靠探測(cè)器的減震支柱和防震腳墊來降低。

誰(shuí)知，著陸的最后時(shí)刻卻出現(xiàn)了戲劇性的一幕。因?yàn)槭チ死走_(dá)波束鎖定，無法及時(shí)獲得高度信號(hào)，微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)沒能及時(shí)關(guān)閉，結(jié)果“勘測(cè)者3號(hào)”觸地后意外出現(xiàn)了一次“三級(jí)跳”，最后一跳之后又滑行了30厘米。好在有驚無險(xiǎn)，“勘測(cè)者3號(hào)”最終還是成功軟著陸在月球風(fēng)暴洋地區(qū)一個(gè)隕石坑的斜坡上，成為勘測(cè)者計(jì)劃中第二個(gè)在月球軟著陸的探測(cè)器。

登月1小時(shí)后，“勘測(cè)者3號(hào)”就開始向地球發(fā)送月面照片。2天后，它又伸出月面取樣器，進(jìn)行了18小時(shí)22分鐘的月面采樣，挖掘出一個(gè)深18厘米的土坑，然后把一些土壤放進(jìn)月壤分析設(shè)備進(jìn)行化驗(yàn)?；?yàn)結(jié)果表明，月球土壤是一些像泥土一樣粘合在一起的細(xì)顆粒。

“勘測(cè)者3號(hào)”一直工作到5月3日的日落之后。隨著5月4日零時(shí)最后一批數(shù)據(jù)傳回地球，它完成了全部考察任務(wù)，共傳回6300多張?jiān)虑蛘掌?，以及大量月球科學(xué)數(shù)據(jù)。

繼“勘測(cè)者3號(hào)”成功之后，美國(guó)又陸續(xù)發(fā)射了勘測(cè)者4至7號(hào)探測(cè)器，其中除4號(hào)失敗之外，其他3個(gè)都獲得了成功，除了拍攝大量照片外，還測(cè)定了月球土壤的化學(xué)元素。

通過“勘測(cè)者號(hào)”的考察，科學(xué)家們查清了月球表面的一些基本情況。原來，月球上很多表面都比較平坦，沒有人們傳說的那種裂縫，而且完全可以承受住阿波羅飛船的降落。于是，在勘測(cè)者計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，美國(guó)又開展了月球軌道環(huán)行器計(jì)劃，開始在月球表面選擇飛船著陸地點(diǎn)。

1968年1月10日，當(dāng)“勘測(cè)者7號(hào)”軟著陸在月球南部的泰谷環(huán)形山附近時(shí)，人類還有18個(gè)月就要實(shí)現(xiàn)首次載人登月了。這時(shí)，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們已經(jīng)收到了“月球軌道環(huán)行器”發(fā)回的213張照片，看到了月球99%的面積。他們有理由相信，人類把自己的足跡印上月球的那一天為時(shí)不遠(yuǎn)了。

▲ “勘測(cè)者3號(hào)”的電子設(shè)備艙

▲ “勘測(cè)者3號(hào)”的兩個(gè)球形推進(jìn)劑貯箱

▲ “勘測(cè)者3號(hào)”在月面取樣時(shí)挖出的溝壑

差點(diǎn)沒認(rèn)出

“阿波羅11號(hào)”首次登月成功后，科學(xué)家們沒有忘記“勘測(cè)者3號(hào)”的功績(jī)，特地委派航天員尋找這個(gè)登月計(jì)劃中的“有功之臣”。

在完成科學(xué)考察后的第二天，“阿波羅12號(hào)”的航天員康拉德和比恩專門拜訪了“勘測(cè)者3號(hào)”。他們走到它的身旁，驚訝地發(fā)現(xiàn)它的顏色變得幾乎認(rèn)不出來了。以前，他們?cè)陲w行訓(xùn)練中使用的“勘測(cè)者3號(hào)”模型是白色的，可是眼前的“勘測(cè)者3號(hào)”經(jīng)過太陽(yáng)光兩年半的強(qiáng)烈照射，全身已經(jīng)被烤成了褐色，而太陽(yáng)能電池板則由藍(lán)色變成了黑色。

在“勘測(cè)者3號(hào)”腳下的月面浮塵上仍然清晰地留著“三級(jí)跳”的印跡，比恩拍攝了它的照片。拍完照片，他們開始進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)它的整體結(jié)構(gòu)完整無損，發(fā)動(dòng)機(jī)完好如初，電子設(shè)備艙散熱器的玻璃甚至看不出一絲裂紋。不過，電池組、電視攝像機(jī)和通信設(shè)備都失靈了。

接著，兩名航天員開始采集它的零部件。他們用金屬切割工具切下了探測(cè)器的一段鋁制支桿和一小段電纜，并且拆下了電視攝像機(jī)和挖土鏟，然后把它們放進(jìn)一個(gè)真空密封罐里。在采集作業(yè)中，兩人工作得小心翼翼，因?yàn)樘綔y(cè)器鋒利的邊角弄不好就可能會(huì)戳破航天員的手套或航天服。早在發(fā)射前，專家們就考慮到了這種風(fēng)險(xiǎn)，并專門提出了預(yù)防措施，包括用鑷子回收玻璃碎片。

1969年11月20日，兩名航天員告別了“勘測(cè)者3號(hào)”，乘坐無畏者號(hào)登月艙飛離月球。

驚人的發(fā)現(xiàn)

“阿波羅12號(hào)”任務(wù)的航天員從月球帶回的物品中，除了34塊、總重33.9千克的月球巖石外，還有從“勘測(cè)者3號(hào)”上收集的約10千克零部件。這些東西讓美國(guó)宇航局的科學(xué)家們?nèi)绔@至寶，因?yàn)樗麄兛梢詮闹蟹治龀霰┞对谠虑颦h(huán)境兩年半之久的物體變化，以便為日后設(shè)計(jì)水星、金星探測(cè)器提供數(shù)據(jù)，并為未來的宇宙飛船和月球基地設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

在分析研究中有了一個(gè)出人意料的發(fā)現(xiàn)：一位微生物學(xué)家從電視攝像機(jī)里提取到了微生物?？道抡J(rèn)為它是月球上發(fā)現(xiàn)的最重要的東西。

電視攝像機(jī)包括電子儀器、光學(xué)儀器和機(jī)械系統(tǒng)。微生物就藏在兩塊電路板之間的泡沫絕緣材料中。航天員沒有接觸過攝像機(jī)內(nèi)部，不可能沾污泡沫絕緣材料。那么，這些微生物是哪兒來的呢？

最后經(jīng)過分析，微生物被鑒定為“溶血性鏈球菌”，它和人類氣管中找到的細(xì)菌屬于同一類型，因此科學(xué)家認(rèn)定這些微生物來自地球。也就是說，它們是跟隨“勘測(cè)者3號(hào)”一起飛到月球的。這真是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，在月球嚴(yán)酷的環(huán)境中，這些地球上的“小東西”竟然平安生活了970多天之久。也許可以說，它們是“阿波羅12號(hào)”航天員在月球他鄉(xiāng)遇到的又一個(gè)“故知”?！?/p>