











現在隨便什么人兜里掏出來的山寨手機都能和地球軌道上的通信衛星互有聯系,而從茹毛飲血穿獸皮到噴香水吃鵝肝橫越太平洋,整整5000年來人類只能站在地球上坐井觀天,在腦海里幻想遙遠星空中的景象。然后果然上天、人類登月、帶著人類畫像的先驅者深入茫茫宇宙、在火星表面緩緩移動的機遇號和勇氣號,所有這一切都是在最近的一百年間發生的。
開啟宇宙的大門
隨著天體力學的發展和各種飛向太空假說的出現,人類越來越需要真正的飛離地球去印證自己的下個時代。現在那些IQ高人一等的科學家們已經明白了,只要能擺脫地球母親的吸引力達到宇宙速度,就使得發射人造衛星能夠成為現實。雖然有著巨人牛頓提出的理論激勵著所有的人,但是如何達到擺脫地球引力卻是一個可以讓人想爆頭的巨大難題。
火箭開道的歷史
第二次世界大戰是雖然是人類幾千年歷史中最為黑暗的一段時光,但是卻不能否認它對科技發展所作出的巨大促進作用,特別是承載人類探索太空夢想的交通工具——火箭。
1903年美國萊特兄弟設計制造的飛機進行了成功的飛行,實現了人類像鳥兒一樣在空中翱翔的夢想,但是他們不滿足于此,把眼光放向了更遙遠的宇宙空間。畢竟飛更高更遠才是人類的終極目標,不然的話也不會將這個口號長期掛在嘴邊。不過,天不是你想飛就能飛的,地球的大氣層之內的飛行和大氣層之外的飛行有一個明顯區別,那就是空氣。無論是螺旋槳還是噴氣式發動機,在沒有空氣的外層空間它們都起不到推動作用,也就是說空氣動力瞬間就被石化了。為了能夠飛出去,也不知道是那位兄弟發現了火箭比當時的飛機還飛得高,而且工作原理也很簡單易懂?;鸺且詿釟饬鞲咚傧蚝髧姵?,利用產生的反作用力向前運動的噴氣推進裝置。而且它自身攜帶燃燒劑與氧化劑,不依賴空氣中的氧助燃,是既可以在大氣中,又可在外層空間飛行的理想地外探索飛行器。17年后的1920年,高達德出版了《AMethod of Reaching Extreme Altitudes》,這是一本認真討論如何使用火箭在太空旅行的著作,一出版就引起了全世界的注意。不過還是有一部分人認為高達德在書中所述純屬無稽之談,更別提使用火箭可以到達月球的構想,《紐約時報》的評論甚至指控高達德欺騙世人。
又過了3年,赫爾曼·奧伯特發表了一部只有薄薄92頁的小冊子——《飛往星際空間的火箭》,冊子中內容對早期火箭技術的發展和航天先驅者有巨大的影響。奧伯特12歲時就因看了科幻之父凡爾納的《從地球到月球》而迷上了星際旅行,一戰后他被征召入奧匈帝國軍隊,開始了宇宙航行的基礎理論研究。重回德國后,雖然他的論文被海德堡大學認為不切合實際,但依然沒有影響他對宇宙旅行研究的興趣。當時有一部電影《月宮女郎》需要一架火箭,為此導演找到奧伯特,希望他能制作一個。雖然這個作品最終沒有完成,但它卻激發起這個天才人物的想像力。不久之后,以奧伯特為首的一批德國科學家與工程師成立了——德國宇宙航行協會,正式開始研究液態火箭推進器。
當然,世界上并不止奧伯特他們一幫人在研究,其他國家的火箭愛好者也沒有閑著。1926年美國人羅伯特高達在奧本鎮發射了自己研發的第一枚液態燃料火箭。隨后蘇聯人在1931年至1937年在列寧格勒的氣體動力實驗室,研制了100枚實驗性的火箭,而且取得了相當不錯的成績。后來由于政府缺錢用,只好下黑手將這個實驗室給關閉了,這也使得蘇聯錯失了引領世界航天史的大好機會。
后來進入納粹統治時期的德國,為了能夠更快更省事地占領英國甚至攻擊其他越洋目標,開始了著名的V2火箭計劃。V2計劃的第一代火箭A-1重150公斤、直徑0.3米、長1.4米,采用酒精與液態氧作為推進劑,但推力太小不能滿足遠程發射到英國的設計要求。雖然A-1火箭試驗以失敗告終,但這沒有阻礙德國人對遠程武器的繼續探索。不到1年時間,安裝了陀螺儀并以液態氧及乙醇為動力的A2火箭就升空了,最遠射程達到了3.5公里。與此同時,德國空軍開始了無人駕駛飛行器的研發,代號FZG-78。1942年F1-103研發成功后,納粹的宣傳部長戈培爾親自將此種新式武器命名為“V1火箭”。V是德文Vergeltungswaffe waffe(復仇武器)的意思。意味著德國要利用這種新兵器為第一次世界大戰的失敗雪恥,向戰勝國復仇。由于A-2火箭得到了滿意的成果,德軍近一步著手研究第二代的A-3與A-4火箭。A-4在1942年正式研發成功,后被正式命名“V2火箭”。V2火箭這種液態燃料動力新武器的最高飛行高度已經達到176公里,載重達到1噸。如果以通常的1 00km高度作為進入太空的開始,V2火箭已經可以進入太空。從1944年6月到1945年3月的短短十個月間,德軍發射了具有攻擊性的15000枚v1導彈與3000枚V2導彈,共造成英國31000人喪生。V2火箭雖然被德國人作為武器使用,但是它所采用的技術對人類太空探索的發展起到巨大的推動作用。
第二次世界大戰在廣島長崎兩顆原子彈的轟炸后徹底結束,原子彈給人們留下不可治愈的創傷,同樣作為戰略武器的V2火箭卻有了新的使命。美、蘇雙方圍繞著V2火箭技術展開了場激烈的爭奪戰。這個時候,美國人的小聰明就幫了它們大忙。美軍動用了300節火車車廂和13艘輪船,組成了一個臨時突擊隊在10天之內將德軍遺留的近百枚的V2火箭以及相關的一切設備和半成品搶運一空,只給蘇軍留下一座空蕩蕩的工廠。更重要的是依靠強大的情報部門,美國說服了德國軍方火箭計劃負責人瓦爾德·多恩伯格中將和開發團隊核心馮布勞恩博士連同相關的126位研究團隊成員前往美國德州的福特布里斯的火箭研究中心以及新墨西哥新建的白沙導彈試驗場繼續V2火箭的研究。自此美國火箭工業和太空發展扶搖直上,這也為之后幾十年的美蘇太空爭霸埋下了伏筆。后來蘇聯也為這次被老美的算計付出了不小的代價,特別是在一些關鍵性的探索上。
邁向宇宙第一步
二戰的結束締造了兩個眾所周知的超級大國——蘇聯和美國。美國繼承并發揚了德國的技術,將V2火箭發射到數百公里的高空用來觀測太陽的紫外線,這也是V2火箭第一次正式應用在太空研究領域中。這時的美國已經開始了用火箭作為載人飛行器的實驗,第一批實驗旅行者是當年為遺傳學做出巨大貢獻的果蠅,之后美國也嘗試過在火箭上搭載猴子一類的小動物,他們的共同點是都沒有活著回到地表。冷戰爆發后,在各個領域都要和美國一較高下的蘇聯同樣沒有放慢太空探索的步伐,世界上第一顆真正意義上的洲際彈道導彈R-7正是由蘇聯研發的。R-7為單級液體燃料單彈頭導彈,由于燃料加注等問題它并沒有實際的戰斗能力。因為設計時未被告知攜帶彈頭的重量,R-7型導彈造得推力極強,甚至“遠強于當時美國擁有的所有導彈”。誰想R-7導彈推力和載荷能力的嚴重不匹配,卻促使它成為發射物體進入太空的完美載體。這也算是錯有錯招,蘇聯這次完全是撞上大運了。
1957年10月4日是人類科學史上值得大書特書的一天。在著名的拜科努爾航天中心,第一顆由蘇聯制造的人造衛星——斯普特尼克1號。在R,7火箭的搭載下以每小時29000千米的速度穿越大氣層并脫離地球引力,成功進入軌道成為了地球的第二顆衛星——只不過它是人造的。
為人類的太空夢而犧牲的動物巨大的Rq火箭
斯普特尼克1號的問世經過極具戲劇性,這也體現了蘇聯人當時有多混亂。1954年前蘇聯的火箭設計師謝爾蓋·科羅廖夫向日后擔任蘇聯國防部部長的烏斯季諾夫提出要發展人造衛星計劃,他認為發展人造地球衛星是實現全球快速通訊的唯一途徑。這一計劃獲得了蘇聯最高層蘇維埃的支持,當時主導R-7火箭研制工作的國家委員會決定將以三節捆綁式R-7火箭來發射斯普特尼克1號。1956年7月,所有有關“斯普特尼克”的大綱擬定及科學技術的準備工作都籌劃完成。計劃目標確立為:測量大氣層的密度和離子物質結構,獲取太陽輻射、地球磁場和宇宙射線的第一手資料;為發展更長遠的人造衛星計劃做準備,建立全備衛星的地面觀測系統。為了觀察衛星軌道和發送控制指令,預計將在地面建造了15座觀測站。然而這樣詳盡繁復的設計,一來因為時間緊迫,二來蘇聯當時的科技水平并不能達到要求,諸如裝配時各組件之間無法契合之類的問題不斷。1956年底,問題的嚴重性超乎已經遠遠超出預期,只有將發射延期一條路。蘇聯在不得已的情況下決定延后至到1958年4月發射,即之后的斯普特尼克3號。與此同時,美國時任總統艾森豪威爾通過白宮新聞秘書發布了美國也將于1957年發射第一顆人造衛星的消息。為了搶在美國之前發射人造衛星制造轟動全世界的效果,蘇聯準備將第顆衛星在1957年7月的國際地球觀測年開始前發射,這樣只能將斯普特尼克1號的設計大幅簡化。最終確定的方案簡單、輕型(僅86.3千克)、易于操作并只攜帶臺簡陋的無線電發送器。這臺MINl衛星的發射期起初定于1957年10月6日,但科羅廖夫認為美國可能已經竊取到己方的衛星發射的日期,會在1957年10月5日搶先發射一顆衛星。為了讓自己實現全球No.1的目標,他們決定在1957年10月4日進行發射。然而事實證明蘇聯人的擔心完全是多余的,隔年的一月,美國人才從容地發射了自己計劃中的第一顆人造衛星探險者1號。經過這件事后。蘇聯人就更恨美國人了,不過蘇聯貪大貪全的臭毛病真是讓人汗顏。
作為人類第顆人造地球衛星,“斯普特尼克1號”的構造其實并不復雜。簡單點說,它就是一個直徑61厘米、重83公斤的金屬球狀物,內含兩個雷達發射器和4條天線,還有多個氣壓和氣溫調節器。它的用途就是通過向地球發出信號來提示太空中的氣壓和溫度變化。不過如此簡單的個金屬球卻震撼了整個西方,還引發了一連串斯普特尼克效應,甚至引起了華爾街的股市的巨烈波動。看來放衛星的威力真不得了,難怪不得中國某些同志那么喜歡放“衛星”。斯普特尼克1號在地球軌道上以20.005-40.002兆赫的頻率向地球發送了3個星期的無線電波信號,之后又在軌道中度過3個多月、圍繞地球轉了1400多圈、6000萬千米后終于完成了自己的使命,墜入大氣層燃燒消失。為了紀念這個太空時代的先驅,斯普特尼克1號有過多個復制品在世界各地的航天博物館展出,其中一個由法國和俄羅斯的年輕人建造并于1997年在和平號太空站發射。時至今日,地球軌道上已經擁擠著超過800顆的功能各異的人造衛星,但所有的航天人都銘記著五十多年前這個金屬球破空而出開啟太空新紀元。
美蘇競爭 人類奔向太空
到此為止科學家們已經實現了幾千年來人類離開地球進入外太空間的愿望,但人能否突破自身條件的極限進人太空就成了下一個目標。蘇聯與美國之間的太空競賽也從這個時候開始進入火爆階段,不再像過去那樣純粹是為了科學,而是已經徹底淪為一種政治攻擊“武器”。
蘇聯的三個第一次
斯普特尼克1號的發射讓蘇聯在太空探索的戰斗中先拔頭籌,并且在載人航天技術的發展中領跑了相當長的一段時間。為了驗證人類乘坐飛行器進入太空的可能性,1957年11月3日一只名叫萊伊卡的兩歲小狗就乘坐斯普特尼克2號進入了地球軌道。在發射前小狗已經在艙內被困了三天,由于倉內溫度較低,工作人員用一根管子將太空艙和加熱器連接以保溫。在隨后的發射過程中,研究人員發現萊伊卡的脈搏過快,進入太空后,它的脈搏和血壓又恢復正常,在升空一星期后狗狗被實施了安樂死。蘇聯解體后,有人透露因為倉內太熱,其實萊伊卡根本就沒有等到安樂死那刻就已經熟了。為了解決過熱的問題,隨后蘇聯又做了幾次試驗,又有幾只狗狗犧牲在了飛向太空的路途中。直到人類歷史上第一位航天員加加林坐宇宙飛船升空前的半年,貝爾卡和斯特熱爾卡兩只小狗才成為第一批離開地球后又平安返回的生命體。為此加加林曾經開玩笑說:“我實在無法理解自己是誰,太空試驗的第一個人還是最后一只狗”。
1959年9月12日蘇聯向月球發射了無人探測器——月球2號。它是世界上第一個在月球表面硬著陸(其實就是狠狠地撞上去)的航天器,蘇聯科學家在月球2號上攜帶了兩顆刻有蘇聯國徽的裝飾物,領導人赫魯曉夫把其中一顆這種裝飾物的復制品送給了美國總統艾森豪威爾,這樣的炫耀狠狠的刺激了當時的美國人一把。
蘇聯的載人航天技術在東方(Vastak)1號以及2號飛船升空后達到了巔峰。前者第一次將人類送到了地球之外的外太空空間,而后者則實現了人類的第一次太空行走。人類歷史上第一位航天員尤里加加林是在3400多名35歲以下的空軍飛行員中經過層層選拔脫穎而出的。加加林乘坐東方1號宇宙飛船在1961年4月12日從拜克努爾發射場發射,在遠地點為301公里的軌道上繞地球一周,歷時1小時48分鐘后降落在薩拉托夫州斯梅洛夫卡村地區。就在這108分鐘的飛行過程中加加林由上尉榮升為少校,之后他榮獲列寧勛章并被授予“蘇聯英雄”和“蘇聯宇航員”稱號,在27個國家演講訪問,被22個城市授予榮譽市民稱號,成為了名副其實的全人類的The one。真是天上走一遭,地上逍遙似神仙。
4年后,阿里克謝列昂諾夫成為了航天史上第一位實現太空行走的宇航員;他在離飛船5米處活動了12分鐘,系著安全帶實現了到茫茫太空中瀟灑走一回。然而這次太空行走并非如想像中那般輕松愜意,東方2號的發射過程與斯普特尼克1號非常相似。整個行動從飛船升空到返回地面不過26小時,阿里克謝列昂諾夫和他的指揮長別利亞耶夫卻經歷了多次在生與死的邊緣徘徊的情況。萬無一失的安全保障向來是人類探索太空時的基本準則,而航行中遇到的意外之多足以載入吉尼斯世界紀錄。
為了和美國競賽,蘇聯太空行走的計劃實施,得非常匆忙。出于安全考慮,蘇聯率先向軌道上發射了一艘不載人的偵察飛船,以收集太陽輻射、高能量粒子流等各種因素將對航天員身體造成影響的數據。飛船在返回地面過程中卻意外地啟動了自爆程序,關乎航天員生命的珍貴數據就這樣消失得無影無蹤。此時美國的太空行走計劃也已準備就緒,雖說他們的航天員只是準備把手伸到飛船外面,但這也將被宣傳為人類首次進人太空。此時前蘇聯已經無暇重新進行不載人偵查飛船的再次發射,列昂諾夫和他的搭檔唯有硬著頭皮完成這次沒有任何保障的任務。這次準備不足的飛行從飛船一起飛就麻煩不斷,本來飛船預定進入距地球30萬米高的軌道,發射后的實際高度卻達到了50萬米。不過這才是一切麻煩的開始,真正的險情還在后面。地面氣壓訓練室只能模擬相當于距地球9萬米高空的氣壓,而航天員走出飛船時周圍則是真空狀態。為了防止宇航服膨脹變形,列昂諾夫在宇航服上系上了許多條帶子。即便如此,在完成12分鐘太空行走后他還是發現因為宇航服發生膨脹自己無法返回飛船了。列昂諾夫穿的是一套多層特制宇航服,它不僅能保持恒溫,還有裝有可以支持航天員在太空工作一個小時的生命保障系統。為了回到5米遠處的飛船,列昂諾夫只有調低生命保障系統的氣壓。為確保手中的攝像機萬無一失,列昂諾夫是頭朝前進入飛船的,可這樣的姿勢又讓關閉艙門成T--件難事。東方2號飛船的高度只有120厘米,而宇航服的高度是190厘米,為了順利回到飛船,列昂諾夫只好維持這頭朝前的姿勢拼命旋轉扭曲著身體做出各種瑜伽動作。從發現宇航服膨脹到進入飛船艙門前后不過210秒鐘,宇航員卻在生死線上徘徊了多次,這樣極其巨大的心理和生理壓力讓列昂諾夫體重減少了數公斤,每只靴子里積聚了3升汗水。在多次排放掉宇航服內氣體后他才最終進入太空艙內。最后在降落過程中,由于某種原因太空艙內的氧氣壓力和溫度開始升高,兩名宇航員進入昏迷狀態。昏迷過程中,可能是他們中的誰觸碰了補充空氣的開關,使艙內環境開始恢復正常。不過飛船的導航系統也出現了故障,飛船降落在距離預定地點3200公里的西伯利亞森林中,在經歷了兩天饑寒交迫的等待后,二人靠步行到達9公里外的臨時機場才獲救??纯窗桑@就是不負責的蘇聯人干的好事,差點讓自己的同胞白白地搭上了小命。
美帝國反擊戰
到1961年,前蘇聯已經連續拿下第一顆人造衛星、第一次載人航天飛行和第一次太空行走三個NO.1,美國在航天爭霸中處于全面下風。其實美國在此期間并非沒有作為,雖然總是慢蘇聯那么一些,但在技術層面它們并不落下風,大名鼎鼎的探險者系列、水星計劃和之后的阿波羅登月計劃均在緊鑼密鼓的進行當中。
就在斯普特尼克1號升空后的3個月(1958年1月),美國探險者一號衛星就帶著更成熟的技術和更明確的科研目的登上地球軌道。探險者1號衛星總重13.97千克,其中儀器重8.3千克,它的軌道近地點為360千米,遠地點2520千米,114.9分鐘繞地球一圈。衛星攜帶的儀器包括體格宇宙射線探測儀,三個外部溫度探頭,一個前部溫度探頭,一套微波背景探測器。探險者1號最主要的發現是確定了地球外的磁輻射帶——范艾倫輻射帶。這個輻射帶內的高能帶電粒子對載人空間飛行和衛星材料、儀器都有一定的危害性,它的發現對之后航天技術的安全發展具有深遠的意義。同年年底,美國發射了世界上第一顆試驗通信衛星“斯科爾”(ProjectSCORE),開始了衛星通信實驗。它與之前發射的第一顆氣象衛星——泰羅斯2號,以及拍攝了第一張地球照片的探險者6號一起組成了美國頗為實際的太空探索進程的第一部分。從這幾顆衛星的發射就可以看出,美國人探索外太空的初衷是為科學的發展,并沒有想要搞什么競賽,改變這一切的都是那些可惡的政治佬。
拍回地球第一張照片的探險者6號
“水星”計劃是美國1958年開始實施的第一個載人航天計劃。與蘇聯相同,該計劃的基本指導思想是盡可能利用已經掌握的技術和成果,以最快的速度和簡單可靠的方式搶先把人安全送上天并返回。為了爭取美蘇這場太空競賽的第一,美國的工程師們做了許多的努力。可“水星”計劃早期的實驗并不順利,而且還發生了多次事故。直到1961年春季這種情況似乎有了好轉,1月和3月的兩次實驗都取得了良好的成果。為了在太空競賽中搶先一步,太空任務小組提議提前進行載人航天飛行,但火箭專家馮·布勞恩卻堅持要按原計劃進行。在同年加加林實現太空飛行后,時間顯得更加緊迫。令美國人可以稍許寬慰的是,5月5日,航天員艾倫·謝潑德乘坐“水星”飛船“自由7號”實現了一次亞軌道飛行,這次飛行被赫魯曉夫戲稱為“跳蚤般的一躍”。謝潑德并沒有進入繞地軌道,他的飛行其實比較像是彈頭改為載人的彈道導彈飛行,在亞軌道飛了15分22秒后回到地面。直至1962年2月20日,航天員約翰·格倫乘坐“友誼7號”飛船終于實現了美國人的航天夢。此后,水星號又進行了3次太空飛行。
雖然晚于蘇聯10個月才實現軌道飛行,但水星計劃在技術上取得的成就卻比“東方”計劃更大,美國在整個“水星”計劃中,將多種導彈改進作為運載火箭,從中獲得了豐富的經驗,這為后來的大型航天計劃創造了必要條件。同時“水星”計劃在技術上雖然比較復雜,可整個開發過程比較科學,具有推廣的潛力,并且發展了幾項新技術,在大型航天計劃的管理上也積累了相當的經驗??上н@種按部就班的航天發展態勢并沒有持續多久,特別是在加加林首航太空成功后被提速。時任美國總統約翰肯尼迪知道這一消息后十分震驚,因為這讓世界上所有人都認為蘇聯在航天技術上已領先美國,在競賽中美國處于劣勢了。為了迎接蘇聯人的太空挑戰,美國人決心不惜一切代價,重振昔日科技和軍事領先的雄風??夏岬险偌绹饔嘘P部門頭腦們商量對策,最終商議宣布:“美國最終將第一個登上月球”。他提出在10年內將美國人送上月球,這也就促成了阿波羅(Apollo Proiect)登月計劃的誕生。希臘神話中的太陽神阿波羅曾用金箭殺死巨蟒替母親報仇雪恨,以阿波羅之名命名的登月計劃,其龐大和難度可見一斑。計劃開始執行兩個月后,美國科學家為實現登月拿出了4種方案,即“直接登月”、“地球軌道會合”、“加油飛機”、“月球表面會合”。但是每種方案的背后都存在當時科技能力難以解決的問題。正當美國科學家們和政府首腦猶豫不決時,一位名叫約翰霍博特的太空署工程師提出了第5種方案——“月球軌道會合”方法。這種方法建議從地球上發射一支推力為750萬磅的“土星”5號火箭,將裝載3個宇航員的“阿波羅”太空船推向月球?!鞍⒉_”太空船繞著月球軌道運行,但整艘太空船并不在月球上降落,而是分離出一艘小的登月艙。登月艙帶著2名宇航員依靠倒推火箭抵達月球表面,第3名宇航員則留在太空船上。當他的兩個同伴在勘查月球表面時,飛船繼續保持環繞月球飛行的狀態。當勘查工作完成后,月球上的兩位宇航員就引發登月艙上的火箭,重新和太空船會合,最后3名宇航員乘坐太空船回到地球上來。在經過多方計算和實驗后,美國科學家們最終決定采用這種分階段“月球軌道會合”法。這個想法相當的大膽,在月球上降落和起飛都要計算得非常精確,不過計算這事向來都是那些高lQ家伙們的拿手好戲。
月球軌道交會設計的初稿
為了實現這個宏偉的計劃,美國國家航空航天局的科學家和工程師要設計制造出大小與火車頭相近的宇宙飛船“阿波羅”號。為了發射這個龐然大物,還要制造出一個與足球場差不多長的火箭。此外,科學家們還要建起一座大型的模擬太空訓練中心——月球港。這里擁有車間、試驗室和辦公室,宇航員要在這個中心的“登月模擬裝置”中進行長期多項訓練。
此時美國開始了自己的第二個載人航天計劃——雙子座計劃。該計劃實施于水星計劃和阿波羅計劃之間,在1965年至1966年間共有10次載人飛行。雙子座計劃的主要內容包括以下幾點:考察宇航員和飛船在地球軌道的最大駐留時間,最短8天,最長兩周;研發能與其他航天器交匯對接,并使用推進系統移動組合的航天器;進行太空行走技術驗證,并考察宇航員在太空的任務執行能力;完美返回并在預定地點著陸;為宇航員提供阿波羅計劃需要的零重力環境以及對接經驗。由此可見該計劃的主要目標就是為阿波羅登月計劃積累技術經驗。美國人在航天技術上真是大膽設想,小心求證。寧愿另開一個檔,浪費些金幣也要確保阿波羅計劃的萬無一失。
雙子座計劃的最重要成果當屬阿波羅登月飛船的前身——雙子座飛船?!半p子座”這個名稱源于計劃使用飛船所能容納的人數,雙子座飛船與水星飛船最大的不同是,水星飛船將除制動發動機外的所有設備都放在飛船中,與宇航員僅有一個艙門之隔。而雙子座飛船將動力、推進、生命維持系統都放在一個獨立的設備模塊中,類似后來阿波羅飛船的命令艙/服務艙分離的設計。水星飛船只能在軌道平面做調整,而雙子座飛船可以上下、左右、前后六個方向上動作,并能自行改變軌道。雙子座飛船被設計為可以與阿金納目標飛行器對接,而后者擁有更強大的變軌能力。最初飛船被設計為使用滑翔傘在陸地著陸,由宇航員控制。為了實現這種設計滑翔傘不只固定在飛船端部,還須固定在熱防護盾附近以維持平衡。但此項設計最終還是被降落傘海域著陸方式替換。飛船在早期幾次短期飛行任務中均使用普通化學電池供電,后來的長期飛行任務換成了燃料電池,這也是燃料電池的首次應用。另外雙子座飛船是第一個引人機載計算機的美國載人飛船,雙子座引導計算機用來協助管理,控制飛船機動。飛船還采用了飛機上的部分設計如彈射座椅、飛行雷達、高度儀等等。1967年是阿波羅登月計劃啟動后的第六年,在雙子座計劃的推動下,阿波羅1號飛船做好所有的準備,只待發射。然而誰也想不到的可怕事故就在此時發生了,在1月27日的模擬發射測試中,大概是一個電火花點燃了阿波羅飛船座艙的純氧,阿波羅1號的指令艙忽然發生大火,指令長維吉爾·格里森、高級駕駛員愛德華·懷特及駕駛員羅杰查菲三人均在大火中殉職。阿波羅1號事故造成的人員和飛船的損失給阿波羅登月計劃造成了嚴重打擊。面對預算削減的困難,阿波羅計劃并沒有停滯不前。之后的兩年間阿波羅計劃進行了5次不載人飛行試驗,在近地軌道上鑒定飛船的指揮艙、服務艙和登月艙,考驗登月艙的動力裝置,為登月做了更加細致完全的準備。就算已經另開檔了,但還是沒能避免杯具的發生,看來太空游真不是什么人都能夠玩得起的,搞不好連自己怎么掛掉的都不知道。
從1961年至1972年12月第6次登月成功結束,阿波羅計劃歷時約11年,從事了一系列載人登月飛行任務,總共有12名航天員登上月球。它是世界航天史上具有劃時代意義的一項成就,耗資255億美元。在工程高峰時期,參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構,總人數超過30萬人。人類最大的一步。
1969年7月20日,距地球表面384401公里外的孤零零了40多億年的月球迎來了它的第一位人類客人。在她的母星上有六億人正通過電視現場直播觀看著這位人類代表的登門拜訪,休斯頓飛行控制中心內鴉雀無聲,大家都在靜靜地等待著那個歷史時刻的到來。終于,他們聽到了阿姆斯特朗遙遠又親切的聲音:“休斯頓,這里是靜海基地?!棥懗晒?。”隨后阿姆斯特朗第一個走出登月艙,用他腳上特制的大號膠鞋在月球表面留下了人類的第一個足跡。這小小一步跨越了人類5000年的夢想。如果阿基米德還在世的話,他肯定會說:“站在月球上,我看到了撬動地球的那個支點?!钡浆F在肯定有很多童鞋不知道登月當時是怎么回事,那就不妨跟著《Geek》一起回顧一下這個激動人心的時刻是如何到來的。裝載著阿波羅11號的土星5號火箭于當地時間1969年7月16曰9時32分在肯尼迪航天中心發射升空,12分鐘后進入地球軌道。環繞地球一圈半后,第三級子火箭點火,航天器開始向月球航行。30分鐘后,指令艙從土星5號分離,在調轉方向后與登月艙連接,航天器被射向月球。阿波羅11號于7月19日經過月球背面,很快點燃了主火箭并進入了月球軌道。在環繞月球的過程中,三名宇航員在空中辨認出了計劃中的登月點——寧靜海。7月20日18點11分,當飛船在月球背面時,呼號為“鷹號”的登月艙從呼號為“哥倫比亞號”的指令艙中分離。三位宇航員之一的科林斯獨自一人留在哥倫比亞號上,在鷹號繞垂直軸旋轉時仔仔細細地檢查了一遍,以確保這個飛行器一切正常。檢查過后,科林斯做了一個簡單的告別手勢——“兩位多加保重”——便離開了。科林斯的任務是留在指令艙中并繞月球環行,在以后的24個小時中只能監測控制中心與鷹號之間的通訊并祈禱登月一切順利。如果鷹號發生了意外并且不能夠從月面起飛的話(可能性極大),科林斯就只能獨自一人返回地球。
阿波羅11號的登陸點在寧靜海(MoreTranquillitatis)南部,這個登陸點被選擇的原因是它比較平整,不會給登月艙的降落和艙外活動制造太多困難。阿姆斯特朗和奧爾德林啟動了鷹號的推進器并開始下降,他們很快意識到鷹號可能飛過頭了——鷹號在下降彈道中多飛了4秒,登月點會在計劃點西面若干米處。在休斯頓的約翰遜太空中心,飛行控制指揮官史蒂夫唄爾斯面臨著一個關鍵的、一剎那間的抉擇——終止登月計劃(這也意味著終止整個飛行計劃,因為飛行器上的燃料僅夠進行次嘗試),或者命令宇航員按照計劃行動,不要理會可能出現的問題。貝爾斯后來承認,他是“憑著直覺”允許阿姆斯特朗嘗試登月的。重新開始注意窗外之后,阿姆斯特朗發現他們正處在一塊巖石和一片硬地之間。計算機失靈導致他們飛過了預選著陸區,而燃料也很快就要耗盡了。此時,阿姆斯特朗選擇了手動控制登月艙。他在遍布礫石和隕石坑的月面冷靜地找到一處適合于著陸的地方,并駕駛登月艙穩穩地降落在月球上。由于在緊急關頭的一句“繼續”,貝爾斯后來獲得了一枚總統自由勛章。降落后不久,奧爾德林通過無線電向地球發出了著名宣言:“這里是登月艙駕駛員。我想利用這個機會讓所有正在聽的人,不論他們是誰或在哪里,靜下來,回顧T過去幾小時所發生的一切,并以他或者她自己的方式表示感恩?!?/p>
只有上帝知道鷹號降落之前他們面臨的抉擇有多么困難,看來真的只有超人才能登陸上月球。阿姆斯特朗緩緩走下了登月艙的支腳,在踏上了月球后說出了:“這是我個人的一小步,但卻是全人類的一大步?!痹谠虑蛏习卜琶绹鴩熘?,宇航員們與美國總統理查德尼克松通了電話,這次電話交談被尼克松稱為“從白宮打出的最具歷史性的電話”。之后阿姆斯特朗和奧爾德林開始了緊,張的工作,他們在月球表面安放了一些科學儀器,包括宇宙射線計數器、測震儀、激光反射器等;拍攝了大量的照片,并采集了一些月球土壤和巖石標本。奧爾德林則興奮地測試了包括雙腳跳在內的幾種在月球表面走動的方法。在月球表面停留了3個多小時后,他們返回了登月艙,臨走也沒有見到嫦娥JJ和她那可愛的小白兔。為了減輕登月艙上升級的重量以返回繞月軌道,兩名宇航員在轉換到登月艙上的生命保障系統后,開始將宇航服上的便攜式生命保障系統背包、月面套鞋、相機和其他一些設備拋棄在月面上。在進入客艙時,奧爾德林的背包意外損壞了解除上升級主發動機保險的開關,這個開關的損壞導致無法點燃離開月球的引擎。此時阿姆斯特朗腦中想起確定阿波羅11號成員前,飛行任務成員辦公室主任曾詢問他是否要將奧爾德林換成一名曾經穿越火線,外掛經驗更豐富的宇航員。阿姆斯特朗考慮了一天后回復道,奧爾德林完全可以勝任。奧爾德林果然沒有辜負阿姆斯特朗的眼光,這個最佳拍檔在千鈞一發之際用一支圓珠筆成功接通了電路、點燃了引擎,回家的大門重新向二人開啟。
宇航員們于7月24日返回地球,并受到了英雄般的歡迎。在降落約一小時后,宇航員們被回收直升機發現,之后宇航員們進入了一個用做隔離設施的拖車。尼克松總統親自登上了回收船歡迎地球的英雄宇航員返回。不過盛大的慶?;顒硬]有立刻展開,為避免從月球帶回未知病原體,阿波羅11號的乘員在返回地球后被隔離了3周。1969年8月13日,宇航員們離開了隔離區并接受全體美國民眾的歡呼,同一天在紐約、芝加哥和洛杉磯都進行了為他們慶祝的游行。當晚在洛杉磯為阿波羅11號成員舉行了國宴,出席的有國會議員、44位州長、首席大法官和83個國家的大使??偨y尼克松和副總統斯派羅向每位宇航員頒發了總統自由勛章,這次慶典只是一個長達45天的名為“一大步”的FB游開始,在這次巡游中宇航員們去了25個國家,期間拜訪了許多著名人物包括伊麗莎白二世女皇。許多國家為慶祝第一次載人登月都發行了紀念郵票或紀念幣。
東方紅實現中國太空夢
中國航天史是從1956年2月開始的,當時著名科學家錢學森向中央提出《建立中國國防航空工業的意見》。1956年4月航空工業委員會的成立,標志著中國的航天事業創業的開始。1970年4月24日21時31分,中國“東方紅”1號飛向太空,這是中國發射的第一顆人造衛星。1971年3月3日,中國發射了科學實驗衛星“實踐一號”,衛星在預定軌道上工作了8年。事隔4年后,“長征二號”和衛星成功進入地球軌道,返回艙于三天后成功回到地球。再過了近9年的時間,“長征三號”火箭點火升空,順利將搭載著的“東方紅二號”衛星送入預定的橢圓軌道。中國人在地球之外36000千米的高空放上了自己的第一顆通信衛星。
在東方紅二號放上天后的幾年,中國自行研制的“長征”三號運載火箭在西昌衛星發射中心,把美國制造的亞洲1號通信衛星送入預定的軌道,首次為國外用戶發射衛星取得圓滿成功。同年中國新研制的大推力運載火箭“長征二號”捆綁式運載火箭在西昌衛星發射中心發射成功,將模擬衛星送入了預定軌道。之后120公里高空低緯度探空火箭“織女三號”也在中國科學院海南探空發射場發射試驗成功。1998年5月2日,中國自行研制生產的“長征二號丙”改進型運載火箭在太原衛星發射中心發射成功。這標志著中國具有參與國際中低軌道商業發射市場競爭力。迄今為止,長征系列火箭已成功把多種試驗衛星、科學衛星、地球觀測衛星、氣象衛星和通訊衛星等送入太空,為香港、巴基斯坦、瑞典、菲律賓、美國、澳大利亞等國家提供了商業發射服務。
美蘇聯手向更遠的宇宙空間進發
登月之后,短暫的太空旅游漸漸不再能滿足人類的胃口。科幻小說中常常出現的宇宙基地出現在了人類太空探索計劃的藍圖之中,形成地球與外太空的一個中轉站。不論是地球訪問外太空,還是外太空文明訪問地球,都可以通過這個中轉站實現。
在太空中安家
不過由于人類的航天事業是最近100年才真正得以實現的,目前的還無法實現中轉站的功能,暫只能實現科學考察的功能,也就是常說的——空間站。這也給那些科幻小說家們繼續留下了寫作的空間,一旦中轉站的實物出現了,他們可YY的就要少很多了?,F在的空間站是一種可以在近地軌道長時間運行,可供多名航天員在其中生活工作航天器。打個比方,它就好像南極、北極圈內的科考站,只不過這里的自然條件要比南北極更加惡劣。
蘇聯再次充當了空間站的先頭部隊。1971年4月,第一個載人空間站禮炮1號在太空中與聯盟號飛船對接成功,有3名航天員進站內生活、工作近24天,完成了大量的科學實驗項目。但這3名航天員乘聯盟11號飛船返回地球過程中,由于座艙漏氣減壓,不幸全部遇難,禮炮1號也在大氣層中被燒毀。到目前為止,全世界已發射了9個空間站。其中蘇聯發射8個,美國發射1個。禮炮2號發射到太空后由于自行解體而失敗,禮炮3、4、5號小型空間站均獲成功,航天員進駐站內工作完成了多項科學實驗。禮炮6、7號空間站相對大些,它們各有兩個對接口,可同時與兩艘飛船對接,因此也被稱為第二代空間站。這里不但先后創造過210天和237天的最長空間站生活記錄,還搭載首位女航天員捷列什科娃。美國發射的唯一一座空間站名為天空實驗室,它在435千米高的近圓空間軌道上運行。服役期間宇航員用58種科學儀器進行了270多項生物醫學,空間物理,天文觀測,資源勘探和工藝技術等試驗,拍攝了大量的太陽活動照片和地球表面照片,研究了人在空間活動的各種現象。1979年7月11日天空實驗室在南印度洋上空墜人大氣層燒毀。
這其中壽命最長最著名的空間站當屬歷經蘇聯和俄羅斯兩個時代的和平號空間站,這個設計壽命為10年的空間站從1986年2月20日發射升空,到2001年3月23日因為部件老化且缺乏維修經費墜入地球大氣層,共服役15年。和平號空間站的核心部分提供基本的服務、航天員居住、生保、電力和科學研究能力;聯盟TM系列載人飛船為其接送航天員,進步M系列貨運飛船則為其運送各種研究供貨。和平號空間站的完全體全長87米,質量達175噸(如與航天飛機對接則重223噸),有效容積470立方米。和平號核心艙共有6個對接口,可同時與多個艙段對接,這些艙段分別提供了望遠鏡、姿態控制及生命保障設備、艙外活動氣閘艙、對地觀測和微重力研究設備、太陽電池翼,以及能與美國航天飛機對接的對接艙。
是的你沒看錯,真的是與美國航天飛機對接的對接艙。1995年和平號空間站與亞特蘭蒂斯號航天飛機在軌首次對接成功,俄美航天員在太空相逢、寸步不離的聯合飛行了5天;隨后一年美國女航天員露西德在航天飛機第3次與和平號對接后進入空間站,在太空度過了188天,創造了女性太空飛行新記錄。和平號空間站與美國航天飛機共進行了9次對接,而早在和平號空間站建造完畢之前,美蘇就在1975年進行了第一次太空探險領域的臺作——阿波羅,聯盟測試計劃(ApolIo-Soyuz Test Proied,ASTP)。ASTP計劃的主要內容是就是讓美國的阿波羅18號航天器和蘇聯的聯盟19號航天器在地球軌道中對接。ASTP計劃最初想法來自于電影《藍煙火》,在影片中美國的阿波羅團隊救援了一艘蘇聯太空船(這電影肯定是好萊塢出品的,不然應該是蘇聯救阿波羅)。1975年7月15日聯盟19號以及阿波羅號在各自國家的發射基地相隔七個半小時先后升空,并于7月17日在地球軌道成功對接。三小時后,蘇美的兩位指令長斯塔福德和列昂諾夫在聯盟號的艙門處進行了不同國家的宇航員在太空的第次握手。根據美國國家航空航天局(NASA)的計算,這次歷史性的握手會在英國海濱城市Bognor Regis上空進行,但由于任務的延誤,實際握手發生在法國梅斯上空。兩國的航天器連接后共同飛行了44小時,其間三位美國宇航員和兩位蘇聯宇航員交換了國旗和簽名禮物,甚至互相參觀了對方的航天器,并合作進行一些簡單的實驗科學。有趣的是兩艘航天器分離之后,阿波羅飛船通過移動創造了一個日食,這讓聯盟號上的宇航員拍攝下了珍貴的人工日冕照片。
整個任務中唯一一次嚴重的事故發生在阿波羅號準備返回大氣層時,由于一次人為錯誤,降落過程變得很困難,太空艙里也帶有定量的有毒氣體。幸運的是有驚無險,三位字航員沒有出現嚴重的問題。阿波羅一聯盟測試計劃是阿波羅航天器的最后
次飛行任務,作為人類航空史新時代的永久的見證者,本次任務使用的指令艙阿波羅18號目前保存在洛杉磯的加利福尼亞科學中心,那些已經在美國的Geek們一定要去膜拜一下。
1999年1月26日,俄羅斯“和平號”空間站的宇航員與美國“奮進號”航天飛機的宇航員聚集在“和平號”空間站艙內合影,曾經為誰是NO.1的太空強國爭得面紅耳赤的兩位巨人終于握手言和,兩國在地球軌道上的航天器對接為建造和運營國際空間站積累了經驗。最新一代的空間站——國際空間站由美國和俄羅斯牽頭,聯合歐洲空間局11個成員國和日本、加拿大、巴西16國共同建造運行。國際空間站從1998年開始分多個步驟建設安裝,至今為止還沒有全部建成。建成后空間站長110米,寬88米,質量超過400噸,將是有史以來規模最龐大、設施最先進的人造天體,可供6至7名宇航員同時在里面進行工作、實驗。
為了能實現既節約費用又提高安全的目的,1969年4月,美國國家航空航天局開始研制一種可以重復不斷地向太空運送人的運載工具——航天飛機(詳細內容請參看2010年12期《Geek》)。直到3年后,航天飛機的設計方案才正式確定,由可回收重復使用的固體火箭助推器,不回收的兩個外掛燃料貯箱和可多次使用的軌道器三個部分組成。后來由于缺資金的影響,真正將方案變成實物,已經是10年后的事情了。雖說晚了一些,但總比沒有好。畢竟載人航天飛機的出現,大大方便了人類往返地球與外太空之間。從1981年至1993年底,美國一共有5架航天飛機進行了59次飛行,其中哥倫比亞號航天飛機15次,挑戰者號10次,發現號17次,亞特蘭蒂斯號12次,奮進號5次。這12年中,有301人次參加航天飛機飛行,其中包括18名女宇航員。航天飛機的59次飛行中,在太空施放衛星50多顆,載兩座空間站到太空軌道,發射了3個宇宙探測器,1個空間望遠鏡和1個γ射線探測器,進行了衛星空間回收和空間修理,開展了一系列科學實驗活動,它對人類航天史的貢獻是極其巨大和有實際意義的。
國際空間站名稱的來歷
現在的名字“國際空間站”(英語:International Space Station,ISS)是在美、俄兩國為到底該叫什么爭論不下時,所取的一個中立性的名字。這就好比生了一個娃娃,到底是跟爸爸姓,還是跟媽媽姓。爸爸美國想叫它“阿爾法空間站(Alpha)”,但媽媽(俄羅斯)卻認為這又不是真正的第一個,前面還有些夭折的,應該按媽媽的叫法“亞特蘭大(Atlanta)”。爸爸說這個不太吉利,畢竟以前有個死城就叫這個名字。最后還是其他親戚(國家)想了一個比較中立的名字“國際空間站”,這樣兩邊都不沾親。不過,爸爸還是獲得了在無線電呼號中叫它“阿爾法”小名的機會,這也算是讓孩子它爹臉上有光的事。
火星人你好
太陽系八大行星中,火星是地球之外人類最感興趣的一個。這主要是因為火星很像地球,有堅硬的星球表面和四季的交替,同時它還擁有隨四季變化的極冠。在望遠鏡觀測時代,人們還曾有認為火星上有人工的運河。所有這一切讓人類對火星以及是否存在生命體的興趣非常濃厚,而使用空間探測器進行火星探測的歷史幾乎貫穿整個人類航天史。就在人類剛剛有能力掙脫地球引力飛向太空的時候,第一個火星探測器也開始了它的旅程。早期發射的火星探測器幾乎都以失敗告終,而火星探測也就是在一次又一次的失敗中不斷前進,到現在為止已經有20多艘飛船執行了探測火星的任務了。
不過這一切與美國國家航空航天局的海盜號探測計劃相比,仍是小巫見大巫。作為有史以來最為成功的火星探測計劃之一,海盜系列火星探測器均由一個軌道器和一個著陸器兩部分組成。探測器到達火星后軌道后,著陸器與軌道器分離進入火星表面。海盜1號是第一顆在火星上著陸,并且成功向地球發回照片的探測器。它的軌道器在火星軌道上一直工作到1980年8月17日。海盜2號的軌道器在軌道上直工作到1978年7月25日,而著陸器在火星表面正常工作了3年多的時間,直到1980年4月11日電池故障導致通訊聯系中斷。1996年12月7日,美國的火星全球勘測者探測器發射升空,并持續運作了10年之久,它也是迄今為止最成功的火星任務之一。
進入2000年,火星的探測主要任務是尋找火星土壤中可能存在的生命跡象,可以在火星上自由行動的新式探測器應運而生。機遇號和勇氣號兩輛火星漫游車承載著人類關于火星的更多遐想在2004年登陸了火星,對這顆紅色行星進行實地考察。相比之前的火星探測器,機遇號和勇氣號不但擁有6個輪子組成的雙腿,甚至還擁每秒能執行約2000萬條指令的計算機大腦,擁有一對可拍攝火星表面彩色照片的全景照相機作為“眼睛”,還有與人類手臂結構相仿的一對“機械手”,“手”中掌握著與人類地質學家所用工具類似的放大鏡和錘子。兩輛火星探測器依靠餐桌大小的太陽能電池板獲得能源,在理想情況下每天最多可在火星上漫步20米??紤]到太陽能電池在積灰之后失效問題,計劃中兩個小家伙只有3個月使用壽命。然而截止現在,勇氣號與機遇號仍然運作正常,只是勇氣號陷入軟土不能再移動了。與此同時,美國國家航空航天局與麻省理工學院合作開發的新型火星科學實驗室也計劃將于2011年10月至12月啟程前往火星。在機動力方面堪稱火星探測器中的F1,它將至少在火星表面工作一個火星年的時間(相當于地球上2年)。同時火星科學實驗室還將攜帶各種先進的儀器,這其中包括了200萬像素的主照相機,10倍光學變焦的鏡頭和三色真彩色感光能力,這些設備可以讓它方便地拍攝到超高清晰度的全景照片,同時這部相機還將內NM PEG-2硬件影片壓縮能力,可以拍攝每秒10畫格的高清晰影片。它是現在正在火星上工作的雙胞胎火星車勇氣號和機遇號大升級版。為了更加詳細的了解火星,尤其是了解火星上到底有沒有生命體,僅僅依靠孤零零的火星探測器的游記圖像明顯是不足夠的。美國小規模的火星樣本取回任務計劃將于2013年實施,計劃于2016年將半千克左右的火星土壤和巖芯樣本送回地球作進一步研究。這個計劃包括一個環繞火星軌道運行的返回裝置和一到兩個著陸裝置,著陸裝置可能配備有可以小范圍移動的火星車。著陸裝置采集樣本以后,樣本將會被一顆小型火箭發射到火星軌道,與返回裝置對接,然后由它將樣本一次性送回地球。
在美國和蘇聯以外,歐洲空間局也于2003年發射“火星快車”探測器考察火星,標志著歐洲空間局在行星探測方面跨入了新紀元。探測器將由火星快車號軌道器和小獵犬2號登陸器組成,登陸器主要是開展的火星探測活動。火星快車上搭載著名為多種可以從分子水平檢測火星大氣、土壤成分,甚至天氣狀況的儀器。不過小獵犬2號后來失去聯系,任務失敗?,F在只有火星快車號還在圍繞著火星做一些科學觀測。
其他空間的探索
當然了,人類對火星以外的廣闊宇宙空間同樣抱有強烈的求知欲。早在1962年美國發射的水手2號就從距金星35000千米處飛過,首次成功地實現了航天器飛越行星,同時它發現金星表面溫度高達400℃以上。在對其他地外空間的探索領域中,先驅者計劃和旅行者計劃是最為重要的兩部分。
先驅者計劃是美國的一系列無人行星探測任務,它的最初任務僅僅是讓飛行器達到第二宇宙速度。后期的先驅者計劃被賦予了探測太陽系內側行星,甚至進行木星和土星飛越的任務。先驅者后期計劃包含內側行星探測、外側行星探測、先驅者金星計劃三部分。這其中最著名的就是先驅者10號和11號。先驅者10號于1973年12月4日首次掠過木星,并傳回了木星和木星衛星的照片。它最后在1983年越過海王星軌道后成為飛出太陽系的第一個人造天體。先驅者10號、11號各自攜帶了一塊相同的鍍金鋁板,上面刻有人類男女的裸像以及太陽與九大行星(當時還是太陽系九大行星)位置的示意圖。金星計劃方面,1978年12月4日先驅者一金星1號到達金星并圍繞它飛行,它用雷達探測了金星地形。先驅者一金星2號到達金星后向金星大氣釋放了4個探測器,探測器在向金星表面墜落的過程中,獲得了金星大氣、云層、磁場等各方面的數據。
盡管先驅者飛越太陽系的計劃成功了,但其返回的圖片質量卻讓人不敢恭維。于是5年后的旅行者計劃誕生了。設計旅行者1號、2號探測器的主要目標是探測木星與土星及其衛星與環。現在任務已變為探測太陽風頂以及對太陽風進行粒子測量。兩艘旅行者號探測器,都是以三塊放射性同位素溫差發電機作為動力來源。旅行者1號、2號的探索效果顯著,從它們拍攝的木星黑夜半球的圖象上可以看到木星上有極光。還拍到木衛上有一座火山在噴發,噴發的高度達到30公里,噴發速度是每秒幾百米到1公里。“旅行看”還發現了土星有射電輻射,頻率在3千赫到1.2兆赫之間。1986年1月,來到天王星附近的“旅行者2號”測出天王星的自轉軸和磁軸有很大的交角,飛船還拍攝了天王星衛星的照片。隨后它又拜訪了海王星并發回了照片。
除了這兩個計劃,著名的地外空間探測還有“伽利略”號木星探測器和“卡西尼”號土星探測飛船。如名所示,伽利略號木星探測器的任務是觀測木星系統,它觀測了木星的大紅斑,對木衛二和木衛四的觀測結果顯示這兩個木星衛星的表面之下可能有液態水或海洋存在??ㄎ髂崽柾列翘綔y飛船的主要任務是探測土星系統,并將向土星最大、最神秘的衛星——土衛六釋放出一個名為“惠更斯”的探測器。
宇宙飛船不僅僅用于對太陽系內的大行星及衛星進行近距離觀察。1985—1986年哈雷彗星回歸過程當中,有5艘飛船對它進行了近距離觀測,發現了許多令人驚奇的事實。哈雷彗星的核并非人們想像的球狀,而是橢球狀,而它巨大的掃把尾則是因為氣體和塵埃從核的表面幾個活動區域噴出形成。
望得更遠
哈勃望遠鏡
早在太空望遠鏡發明以前,人們觀測太空受到很大限制,看到的大多都是不真實的浮云。因為地球大氣層對電磁波傳輸有較大的干擾,而太空望遠鏡的出現,使得天文學家成功地實現了對宇宙天體電磁波段的觀測,并獲得突破性進展,美國發射的“哈勃”太空望遠鏡正是其中的佼佼者。1990年4月25日,由美國航天飛機送上太空軌道的“哈勃”望遠鏡,長13.3米,直徑4.3米,重11.6噸,造價近30億美元?!肮币?.8萬公里的時速沿地球軌道運行,悄悄地窺探著太空的秘密。
1978年美國國會為哈勃撥付了3600萬美金的預算,并計劃在1983年將其發射升空。誰想哈勃望遠鏡的最關鍵部位光學鏡片在磨制過程中竟然問題頻頻。一般的望遠鏡,鏡子在拋光之后的準確性大約是可見光波長的十分之一,但是因為空間望遠觀測的范圍是從紫外線到近紅外線,所以需要比以前的望遠鏡高10倍的解析力,它的鏡子在拋光后的準確性達到可見光波長的二十分之一,也就是大約30納米。鏡子的拋光從1979年開始持續到1981年5月,拋光的進度已經落后并且超過了預算。
就在一拖再拖的成功發射之后,更加讓人崩潰的事情發生了。在望遠鏡發射數星期之后,傳回來的圖片顯示在光學系統上有嚴重的問題,望遠鏡顯然沒有達到最佳的聚焦狀態,獲得的最佳圖像品質也遠低于當初的期望。這一切都說明了哈勃望遠鏡的主鏡有球面像差,嚴重地降低了望遠鏡的觀測能力。雖然柯達為哈勃制作了備用鏡,但在軌道上進行更換實在是太昂貴而且也太耗費時間了,也不可能將望遠鏡帶回地面上修理。于是最好的處理方法就只有一個——給患了近視的哈勃望遠鏡戴副矯正視力的眼鏡。1994年1月13日,美國國家航空航天局宣布校正任務獲得完全的成功,并展示了哈勃望遠鏡傳回的許多新圖片。這次校正任務非常復雜,共進行了5次航天飛機船艙外的調整,好在終于還給地球上蕓蕓天文學家一架可以充分勝任太空任務的望遠鏡。
射電望遠鏡
光依靠天眼哈勃不能解決問題,還是需要從地球上尋找套替補方案。1931年,美國貝爾實驗室的央斯基用天線陣接收到了來自銀河系中心的無線電波。隨后美國人格羅特雷伯在自家的后院建造了一架口徑9.5米的天線,并用這口大鍋在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波,并且根據觀測結果繪制了第一張射電天圖。從此門新的學司——射電天又學誕生。
射電天文技術最初的起步和發展得益于二戰后大批退役雷達的“軍轉民用”。射電望遠鏡和雷達的工作萬式不同,雷達是先發射無線電波再接收物體反射的回波,射電望遠鏡只是被動地接收天體發射的無線電波。1962年,英國劍橋大學卡文迪許實驗室的馬丁賴爾(Rvle)利用干涉的原理,發明了綜合孔徑射電望遠鏡,大大提高了射電望遠鏡的分辨率。賴爾因為此項發明獲得1974年諾貝爾物理學獎。
上世紀60年代末至70年代初,不僅建成了一批技術上成熟,有很高靈敏度和分辨率的綜合孔徑射電望遠鏡,還發明了有極高分辨率的甚長基線干涉儀這種所謂現代射電望遠鏡。另一方面還在計算技術基礎上改進了經典射電望遠鏡天線的設計,建成直徑100米的大型精密可跟蹤拋物面射電望遠鏡。
上世紀80年代以來,歐洲的VLBI網、美國的VLBA陣、日本的空間VLBI相繼投入使用,它們在靈敏度、分辨率和觀測波段上都大大超過了以往的望遠鏡。美國的超常基線陣列(VLBA)由10個拋物天線組成,橫跨從夏威夷到圣科洛伊克斯8000千米的距離,精度是哈勃太空望遠鏡的500倍,是人眼的60萬倍。它所達到的分辨率相當讓一個人在紐約看清一份在洛杉磯好萊塢的報紙。
尾聲
很久很久以前,一個叫做伊卡洛斯的孩子把用蠟和羽毛做的翅膀粘在身上,像鳥兒一樣揮動雙翼飛上了天空。他的父親叮囑他“必須在半空中飛行。你如果飛得太低,羽翼會碰到海水,沾濕了會變得沉重,你就會被拽在大海里;要是飛得太高,翅膀上的羽毛會因靠近太陽而著火”。嘗到飛行美妙滋味的伊卡洛斯有些忘乎所以,不斷地向太陽靠近終于讓翅膀上的蠟質融化,不幸的孩子最終墮入了茫茫大海之中。希臘神話中這段關于最早的飛行者的描寫至今仍讓我們沉迷,探索太空的歷史從最初就是浪漫的,充滿無盡想像力。人類就是這樣種奇怪的生物,他們會在神話中描繪月亮上的宮殿,他們會在小說中幻想巨大的登月炮彈,會在電影里琢磨長著3支胳膊的無臉外星人,然后在這
代代新奇故事的自我激勵下飛向更遠的宇宙奉獻自己的生命??粗嫣熘屯鹛煸诤萌R塢電影工廠中大打出手,或許真有那么一天地球人會為了搶奪新的外星基地而與鐵血戰士周旋。在這個小小的地球上,在人類小小的腦子,里任何事情都可能成真。就算有一天2012真的來了,這一切也沒什么可怕的。