“紅石”：一次刻骨銘心的發(fā)射

文/ 心榕

“紅石”是美國發(fā)射載人飛船的第一種運載火箭，這種單級液體火箭由紅石地地導(dǎo)彈改進而成，火箭全長25.4 米、最大直徑1.78 米、起飛質(zhì)量32 噸、起飛推力347 千牛，能把2 噸左右的飛船送入近地軌道。為了在頂部安裝水星號飛船，火箭專門加強了箭體上部結(jié)構(gòu)，加大了貯箱長度和蒙皮厚度，同時改進了推進系統(tǒng)和制導(dǎo)控制系統(tǒng)，還加裝了應(yīng)急救生逃逸塔。

紅石火箭的首次發(fā)射距今已整整60 年，而那次發(fā)射也稱得上是一次令人刻骨銘心的發(fā)射。

▲ 1960 年11 月21 日，豎立在發(fā)射臺上準備第一次發(fā)射水星號飛船的紅石運載火箭

忙中添亂

1960 年，美國宇航局上上下下為發(fā)射水星號飛船忙得不可開交。早在一年多前，也就是1958 年10 月7 日，美國宇航局在正式辦公一個星期后就實施了這個載人航天計劃，因為當時蘇聯(lián)專家曾公開宣布載人航天試驗“正在取得迅速進展”，這讓美國的航天專家們意識到，自己的對手正急不可待地想在這個領(lǐng)域再壓美國一頭。如果說在發(fā)射人造衛(wèi)星的競賽中，美國“起了一個大早，趕了一個晚集”，那么在載人航天飛行領(lǐng)域里，誰也不愿再看到龜兔賽跑那種結(jié)局了。就是在這樣的背景下，水星載人飛行計劃急劇加快了腳步。

水星載人飛行計劃要實現(xiàn)3 個目標：把一個人送入太空，并繞地球軌道飛行；研究人在太空的適應(yīng)能力和反應(yīng)；最后使其安全返回地球。為了實現(xiàn)這3 個目標，美國宇航局研制了第一種載人飛船——水星號。這種飛船高2.9 米，頂部直徑0.5 米，底部直徑1.8 米，重約1.3 ～1.8 噸（每次飛行質(zhì)量不同），可乘坐1 名航天員。它的外形像一只漏斗，主要由應(yīng)急救生逃逸塔、降落傘艙、乘員艙和制動發(fā)動機等部分組成。

水星計劃包括載人亞軌道飛行和載人地球軌道飛行，分別采用紅石火箭和宇宙神火箭發(fā)射。雖然用宇宙神火箭的發(fā)射排在第二階段，可它的試驗卻先于紅石火箭。當時，宇宙神火箭像水星號飛船一樣技術(shù)很不成熟，可靠性往高了說也就75%，就是說每發(fā)射4 枚火箭就會有1 枚失敗，所以它的首次發(fā)射結(jié)果就可想而知了。1960 年7 月29日，第一枚宇宙神火箭從卡納維拉爾角將一艘水星號飛船發(fā)射升空，執(zhí)行代號MA-1 試驗任務(wù)，可是發(fā)射后僅59 秒，火箭剛上升到9750 米就爆炸了，致使水星號飛船掉進大海，粉身碎骨。

不用說，這次失敗的陰影給后面紅石火箭的發(fā)射形成了巨大壓力。

▲ 科研人員正在裝配紅石火箭尾部

▲ 紅石火箭的A-7 液體發(fā)動機

發(fā)射的不是火箭

紅石運載火箭第一次發(fā)射水星號飛船的任務(wù)代號為MR-1，目的是驗證水星號飛船與運載火箭的匹配性，因此使用的飛船不是試驗件，而是一艘由麥克唐納公司制造的全配置飛船。

發(fā)射原計劃在1960 年10 月初進行，但是在發(fā)射前22 分鐘時因為控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障被迫中止。發(fā)射先是被推遲到總統(tǒng)選舉前一天，結(jié)果錯過了機會，只好又改到11 月21 日。

11 月21 日，美國宇航局的決策人物大多趕到了發(fā)射場，因為誰都知道這是第一次載人亞軌道飛行前的一次關(guān)鍵試驗。而對于那些技術(shù)人員來說，這將是他們親眼所見的第一次火箭發(fā)射，而且用的是他們竭盡全力制造出來的火箭。他們不會忘記，在發(fā)射前的那段日子里，參加發(fā)射的每個人都夜以繼日地工作，光是麥克唐納公司的每個工程師一個星期就工作長達135 小時，因此疲憊到了極點。就是靠著這種拼命精神，他們把紅石火箭豎立到了發(fā)射臺上。

發(fā)射倒計時數(shù)到零秒時，火箭發(fā)動機正常點火，滾滾烈焰和濃煙自下向上翻騰而起，同時爆發(fā)出震天動地的轟鳴。掩體內(nèi)的發(fā)射控制室里，控制臺上的圓形刻度盤顯示火箭發(fā)動機正朝著滿負荷狀態(tài)工作，其他情況也表明發(fā)射進行得非常順利。

但是沒過多長時間，控制人員突然聽到了一種異常聲音，與此同時，一直被攝像機跟蹤拍攝的紅石火箭突然不見了。在發(fā)射場上，煙霧中只見一個物體騰空而起，但卻不是萬眾矚目的紅石火箭，因為它不可能飛升得那么快，這使那些沒來得及歡呼的人們驚愕地張大了嘴巴。

“配角”成了“主角”

既然發(fā)射升空的不是火箭。那么火箭哪兒去了？

直到攝像機的鏡頭垂直移回到發(fā)射臺時才從翻滾的煙霧中找到了它，同時驚魂未定的人們也看見它仍然矗立在發(fā)射臺上。原來，紅石火箭點火后只是稍稍抬了抬“屁股”就原地不動了，閃電般騰空而去的是其頂部的應(yīng)急救生逃逸塔。

應(yīng)急救生逃逸塔是載人航天飛行用的一種安全裝置。水星號飛船由1萬多個零部件組成，每個都經(jīng)過了嚴格檢驗，因此當有人問它的安全性有多大時，1 位飛船工程師肯定地回答：“我敢讓自己的孩子坐進去。”即使這樣，為了提高載人飛行的安全可靠性，真正確保航天員的安全，除了提高紅石火箭自身的可靠性外，還在飛船頂部安裝了這種救生逃逸塔——通過飛船上的網(wǎng)格支架安裝的1 枚帶3 個噴管的固體火箭。一旦火箭在發(fā)射或者上升段出現(xiàn)險情時，救生逃逸塔能在1 秒鐘內(nèi)產(chǎn)生24 噸推力，把飛船推離火箭75 米之外，達到降落傘開傘的高度。

不過，救生逃逸塔在發(fā)射中使用的機會極少，一旦被用到麻煩就大了。所以人們對它寧肯“養(yǎng)兵萬日”也絕不用兵一時，總是在火箭飛行到一定高度后就把它分離拋棄。這樣的“命運”決定了救生逃逸塔在人類載人航天史上只能是一個“配角”。

然而，在紅石火箭的這次發(fā)射中，救生逃逸塔卻“改配為主”，一鳴驚人。點火后，雖然火箭由于故障沒有正常起飛，可是飛船的飛行程序卻誤認為發(fā)動機點火正常，火箭已經(jīng)處于飛行狀態(tài)，進而在接到發(fā)動機關(guān)機的信號后，它又認定動力飛行階段已經(jīng)結(jié)束，應(yīng)該執(zhí)行預(yù)定的分離動作了，于是立即啟動固體火箭，將救生逃逸塔拋射出去。此時，飛行程序哪知道，火箭還安安穩(wěn)穩(wěn)地坐在發(fā)射臺上。

應(yīng)急救生逃逸塔的意外拋射引起觀眾一陣混亂。有人驚訝得瞪大了眼睛，有人則看著它發(fā)呆發(fā)愣。突然，一名火箭技術(shù)人員驚叫起來：“那東西會馬上掉下來！”邊喊邊鉆到一輛卡車底下。這聲喊叫提醒了周圍的人，人們都紛紛躲避。

幾秒鐘后，應(yīng)急救生逃逸塔從3000 米高空墜落在海灘上，距離一個飛船技術(shù)人員不到90 米。

▲ 水星號飛船

▲ 往紅石火箭上吊裝水星號飛船

火箭沒有爆炸

事情來得太突然，發(fā)射場上的許多技術(shù)人員一時手足無措，因為他們的事故應(yīng)急預(yù)案中根本沒預(yù)見到這種意外情況。

這時，發(fā)射臺上的紅石火箭怎么處置是個問題，有6 種情況可能導(dǎo)致這枚裝滿推進劑卻已經(jīng)失去控制的火箭發(fā)生爆炸。其中一種是當箭上電池的電壓下降時，燃燒劑箱排泄閥可能會自動開啟，如果碰巧液氧貯箱和酒精貯箱之間的箱底開裂就可能引起爆炸。可是距離電池電壓下降前還有多少時間，沒人說得清楚。

發(fā)射人員研究了多種搶險方案，包括用一把來福槍將液氧貯箱射出一個洞以便減壓，因為有人曾在德國的佩內(nèi)明德火箭中心這樣干過。可是研究到最后，誰也拿不定主意，最后決定還是謹慎從事，不采取任何行動，于是放棄了所有方案，只讓發(fā)射人員趕快撤離。因為擔心火箭發(fā)生爆炸，也為了減少爆炸中的傷亡，發(fā)射人員兩個人兩個人地從藏身的掩體里爬出來。

白天在緊張的氣氛中過去了，接著黑夜也過去了，幸運的是火箭沒有爆炸。

第二天早晨，技術(shù)人員趕到發(fā)射場檢查了紅石火箭，以便查出事故原因。他們在認定推進劑貯箱箱底沒有損傷，液氧也安全泄出后，對火箭采取了安全措施，并拆除了水星號飛船上的火工品。

▲ 水星號飛船和其上方的應(yīng)急救生逃逸塔（紅色部分）

尺寸差和時間差

期待已久的發(fā)射變成了“坐地炮”，究竟發(fā)生了什么事？

不久，事故原因水落石出。原來，紅石火箭尾部的脫落插頭上有兩根插針，發(fā)射時只要其中有一根斷開，發(fā)動機就會立即關(guān)機。這種插頭在以前的發(fā)射中多次使用過，從未出過問題，所以沒有人太在意它，更不會想到它能結(jié)出失敗的惡果。在這次發(fā)射的準備過程中，一名技術(shù)員發(fā)現(xiàn)一根插針接觸得不太好，他在沒有告知別人的情況下就自作主張地把針尖銼短了6 毫米，結(jié)果這一銼造成了天大的麻煩。

這名技術(shù)員作夢都想不到，兩個一短一長的插針就這樣埋下了隱患：本來當短插針斷開時，長插針還未斷開，就已經(jīng)具備了火箭點火后關(guān)閉發(fā)動機的條件，更湊巧的是，這次發(fā)射的水星號飛船實際質(zhì)量超過額定質(zhì)量，使得火箭加速度有所降低，結(jié)果兩個插針斷開的時間更不一樣，最后形成了21 毫秒的時間差。

俗話說“屋漏偏逢連陰雨”，這次發(fā)射中的倒霉事都趕到一塊兒了。結(jié)果是發(fā)動機點火后緊急關(guān)機，火箭離開發(fā)射臺后僅上升了5 厘米就掉了下來。好在有驚無險，火箭底部只受到了輕微損壞，水星號飛船整體完好，只損失了一些消耗部件。這次發(fā)射取得的唯一收獲是應(yīng)急救生逃逸塔按設(shè)計要求工作順利分離。

▲ 執(zhí)行MR-1 發(fā)射任務(wù)時，逃逸火箭意外點火

▲ 在原紅石火箭的發(fā)射場上，水星計劃的工作人員慶祝艾倫·謝潑德進入太空50 周年

針對事故原因，技術(shù)人員馬上對火箭采取了更換電源插頭，增加接地母線等改進措施，并很快收到了成效。一個月后的12 月19 日，紅石火箭成功完成了代號MR-1A 的不載人亞軌道飛行任務(wù)；第二年的5 月5 日又成功發(fā)射了自由7 號水星飛船，美國航天員艾倫· 謝潑德順利完成了15 分鐘22 秒的第一次載人亞軌道飛行。

一次深刻教訓(xùn)

截止1961 年7 月21 日，紅石火箭共參與了水星計劃的3 次無人亞軌道飛行、1 次研究試驗飛行和2 次載人軌道飛行。此后，水星號飛船的后續(xù)飛行改由宇宙神運載火箭接替。

在6 次發(fā)射中，紅石火箭的成功率為 83.3%，僅失敗1 次。然而，就是這唯一的失敗深深地銘刻在人們的記憶中。對每一個參與MR-1 任務(wù)的人來說，誰都不會忘記這段痛苦的經(jīng)歷。在他們看來，無論是艾倫·謝潑德的首次亞軌道飛行，還是約翰·格倫的首次軌道飛行，甚至是阿波羅11 號航天員的首次登陸月球，都比不上這次發(fā)射讓人刻骨銘心。

這次失敗使美國宇航局接受了一次深刻教訓(xùn)，從而懂得了一個道理，就像中國成語所說的“差之毫厘，失之千里”；認識到在火箭和飛船研制這種龐大復(fù)雜的系統(tǒng)中，哪怕是一根小導(dǎo)管、一段小導(dǎo)線、一條小焊縫、一粒小異物、一次小失誤都可能導(dǎo)致發(fā)射失敗，造成慘重的政治影響和經(jīng)濟損失。

多年后，當年參加發(fā)射的一名工程師發(fā)出這樣的嘆息：“那是在管理方面我們接受的第一次深刻教訓(xùn)。”