多樣化的著陸地點

胡德良

藝術家的概念圖：“阿波羅13”號上的航天員吉姆·洛弗爾和弗雷德·海斯正在探索月球上的弗拉·毛羅高地，“寶瓶”號登月艙顯現(xiàn)在背景中。他們未實現(xiàn)的月球表面探索任務留給了后來的“阿波羅14”號機組人員阿爾·謝潑德和埃德·米切爾。

如果不是殘酷的命運作祟，在將近半個世紀以前的4月，將要踏上另外一顆星球的第五個和第六個人就會在塵土覆蓋的月球表面完成兩次行走。執(zhí)行載人登月計劃的“阿波羅13”號發(fā)射升空后，本來計劃利用4天時間在地月之間的太空中穿行370000千米，然后于1970年4月16日，指令長吉姆·洛弗爾和登月艙駕駛員弗雷德·海斯乘坐“寶瓶”號登月艙，完成人類歷史上第三次登月計劃。要不是那次差一點成為航天災難的事件徹底改變了他們的任務，洛弗爾和海斯將會在一個叫作“弗拉·毛羅高地（Fra Mauro）”的地方進行兩次艙外活動，他們將成為探索月球上山區(qū)高地的第一批航天員。多年后，提到那次航天任務的地點選擇時，海斯告訴美國航空航天局說：“選擇這個地點，是因為我們相信登月艙自身的性能及其可操控性。此外，如果想要采得合適的樣品，你就不得不使采樣地點多樣化，這樣才能得到想要的樣品?！?/p>

如果不考慮多樣化，弗拉·毛羅高地也算不上什么。

弗拉·毛羅高地的命名是為了紀念15世紀威尼斯制圖師弗拉·毛羅，他繪制了舊大陸上最早的地圖之一，而且相對準確。月球上跟他同名的這個地點明顯不同于“阿波羅11”號和“阿波羅12”號的航天員探索的相對平坦、開闊的平原，這里崎嶇不平，類似于月球風暴洋（Ocean of Storms）中地勢低洼的島嶼。在20世紀60年代末，許多地質學家認為：從地質化學和形態(tài)學角度來看，自從45億年前月球形成以來，其高地基本上沒有變化。通過探索更加古老的、布滿更多隕石坑的月球高地，洛弗爾和海斯希望能夠發(fā)現(xiàn)月球表面上一些最古老的巖石。

1969年11月，“阿波羅12”號機組人員從月球軌道上對弗拉·毛羅高地進行了大范圍拍攝。從寧靜海（Sea of Tranquility）和風暴洋帶回的樣品在組分上跟月球上普通的平原材料有著明顯不同，研究人員認為：由于月球高地上發(fā)生了大范圍的隕石撞擊，樣品中的材料是經過長距離的猛烈噴射而來的。一個明顯的例子是，一次隕石撞擊在目標處形成了直徑為1200千米的雨海盆地（Imbrium），該盆地的南部邊緣位于“阿波羅13”號選定的弗拉·毛羅高地著陸點以北480千米處。事實上，研究人員認為，弗拉·毛羅高地的大部分地區(qū)是由來自那次古代大撞擊的噴濺物構成的。有關雨海盆地形成之前月球的外殼是由什么組成的，洛弗爾和海斯相信，通過在這些丘陵地帶的采樣能夠揭示一些重要的情況，并幫助確定那次碰撞發(fā)生的確切時間。

在所謂的弗拉·毛羅構造中，最重要的是科恩隕石坑（Cone Crater），它猶如一個敞開大口的飯碗，直徑為300米。研究人員認為，此次撞擊深深地鉆入了雨海噴射物形成的一道山脊之中。美國航空航天局無人駕駛的軌道衛(wèi)星拍攝的圖片顯示，這個隕石坑邊緣上散布著來自雨海物質層內部深處的巨石。科恩隕石坑也是“阿波羅13”號任務的主要采樣地點之一。海斯解釋道：“通過對科恩隕石坑進行采樣，在隕石坑外圍放射狀地形上采集到的材料將會是最深處的材料。如果是撞擊面造成的，將會發(fā)生‘內外倒置現(xiàn)象。在放射狀地形上采樣的時候，較遠處的物質才是隕石坑內最深處的材料；如果你在隕石坑近處邊緣進行采樣，你采集到的其實就是表面的物質。”

前往弗拉·毛羅高地和科恩隕石坑，涉及一項新的推進保護計劃。以前的“阿波羅”航天任務進入的都是近圓形的軌道，高度約為110千米，然后登月艙與被稱為“奧德賽”號的指令服務艙分離，開始驅動下降至月球表面。然而，在“阿波羅13”號航天任務中，飛船將進入一個橢圓形軌道，最高點為110千米，最低點僅為15千米。這樣一來，將會有效消除“寶瓶”號登月艙進行降落軌道切入特技飛行的必要性，從而為洛弗爾提供15秒的空中盤旋時間，可用來選擇合適的著陸地點。在接近著陸地點的過程中，洛弗爾將會越過300米寬的山脊，進入“鑲嵌”著錐形隕石坑的地帶，在被稱為“二連坑”和“三連坑”的區(qū)域，找一片安全的平地著陸。

1970年4月13日晚上，“阿波羅13”號上搭載的兩個氧氣罐中的一個發(fā)生了嚴重的爆炸。如果沒有發(fā)生那次爆炸，如果那次航天任務能夠按照預期進行，那么在發(fā)射77.5小時之后，機組人員會在美國東部時間1970年4月14日19時38分進入月球軌道。差不多一整天之后，在“阿波羅13”號環(huán)繞月球第12圈期間，于東部時間15日17時29分，洛弗爾和海斯將會使“寶瓶”號登月艙跟“奧德賽”號指令服務艙分離，將指令艙駕駛員杰克·斯威格特單獨留在月球軌道上。“阿波羅13”號的宣傳資料夾中寫著：“服務艙反應控制系統(tǒng)0.3米/秒徑向向下的加力，將會使指令服務艙處于最大間距為4.6千米的等距軌道上。”大約1小時之后，斯威格特將要做環(huán)形加力，使“奧德賽”號處于96.3千米×114.8千米的軌道上。由于月球引力勢的擾動，近兩天之后，在“寶瓶”號登月艙返回時的上升階段，預計這一軌道會幾乎變?yōu)閳A形。

與此同時，洛弗爾和海斯將在環(huán)繞月球第14圈時開始動力下降，通過下降引擎對登月艙實施制動，使其脫離下降軌道。關于這一點，有人解釋說：“從動力下降啟動到制動階段結束，飛船將保持艙窗向上的方向，以便登月艙的著陸雷達數據可以連續(xù)地通過登月艙制導計算機得到整合，可以保持較好的通信。”在月球上方約2250米處，制動階段將會結束，“寶瓶”號登月艙將會朝著“直立”的、艙窗向前的方向旋轉，從而能夠使機組人員看到著陸地點。

在接近登陸地點的過程中，隨著從較高階段進入較低階段，“寶瓶”號登月艙將在大約30米的高度開始最終的垂直下降，這時候所有向前的速度都會被取消。根據“阿波羅13”號的新聞資料夾中記載的情況：打算在弗拉·毛羅高地著陸的時間是4月15日21時55分，大約相當于在離開地球103小時42分之后。預計著陸的地點位于弗拉·毛羅高地的隕石坑以北48千米處。