本文為《航天史》系列連載文章,本期為第 51 篇
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上文書講到,阿波羅計劃完美收官。NASA 也面臨著轉軌,畢竟阿波羅計劃花錢太多了。尼克松一上臺,就開始削減 NASA 的經費,NASA 開始要過緊日子了。
那麼下一步,NASA 需要何去何從呢?為未來制定目標,這是布勞恩的工作。這個時候,布勞恩已經從亨茨維爾搬到了首都華盛頓特區。他已經升官了,成了局長助理,兼任馬歇爾航天中心的主任。作為局長助理,他的主要工作就是定目標。
布勞恩擬定了幾個計劃,幾乎是環環相扣,首先是太空實驗室計劃,其實就是一個載人空間站,當然這只是一個實驗性質的空間站,對於 NASA 來講,這個目標並不難,但是卻是關鍵的一部,首先是可以開展大量的太空任務。宇航員們要實現在太空長時間的居住停留,其實都是為探測火星做準備。
布勞恩的早期設想的“地球貨物軌道轉運器”
其次就是“太空梭計劃”,太空梭在布勞恩的設想裡面,就是個任勞任怨的皮卡,既能拉貨,也能載人。一次可以運7個宇航員上太空,還能拉一箱子貨物。太空梭主打重複使用,這樣可以大大降低成本。起碼在布勞恩看來,這是大勢所趨。只有靠太空梭一趟一趟拉貨,才能組裝出一個龐大的空間站。
布勞恩的第三個計劃就是所謂的“載人登陸火星”的計劃。用兩枚土星五號在太空裡拼裝出一個核動力火箭。從近地軌道飛向火星,實現在火星的登陸和返回。
預算主要是國會批,所以 NASA 的局長帶著布勞恩來到了國會山接受議員們的質詢。布勞恩是口若懸河,他口才了得,一頓侃,弄得國會的老爺們瞠目結舌,一個個來了興致。人家這些國會議員對技術是一竅不通,但是人家對錢袋子可是看得很緊。所以這些人提出了一大堆的問題希望布勞恩給他們一個回答。最關鍵的問題就是為什麼要投資火星計劃,這個計劃能為美國帶來什麼好處呢?
布勞恩早期對探索火星的設想
布勞恩的回答是這樣的,他說這一筆明智的投資,因為這筆錢可以刺激美國的經濟、科學和工業的發展,真正的回報不在於火星上有金子,而在於以新的方法和知識來豐富我們的經濟和科學。
議員們也很有興趣,但是一提錢,立刻就打了退堂鼓。最後,國會只批准了前兩個計劃,這兩個看上去還比較靠譜。所以,NASA下一步的計劃就是天空實驗室計劃和太空梭計劃。
布勞恩的位置就比較的尷尬了。因為未來10年NASA要做的事情已經定了,不再需要他這個局長助理來搞什麼遠景規劃,說實話,把他提到這個位置上,就是利用他的名氣和影響力來想辦法幫NASA多要錢,你必須幹大事兒,才能要到足夠多的預算,現在顯然是沒有得逞嘛。而且,因為整個國家的財政緊縮,也不太可能有什麼計劃外的事兒可做。
儘管他為天空實驗室和太空梭也付出了大量的心血。但是這已經激不起他的鬥志了。1972年布勞恩就帶著遺憾離開了工作多年的 NASA。說實話,在 NASA 的工作是非常累的,工作性質本身就有很大的不確定性,時不時要加班突擊任務,而且有的時候就像撲點球一樣,要是時刻做好準備。阿波羅 13 號出事兒,不知道多少工程師從被窩裡爬起來趕赴辦公室和車間。
現在布勞恩閒下來了,他開始閱讀大量的書籍,你別忘了,他是德國人。這麼多年都沒有用過德語了,是不是有點生疏了。學習外語也不能忘了家鄉的本色。現在沒事兒嘛,找來了康德、黑格爾和馬克思的書來看。自然科學方面他也看得不少,生物、醫學、地震學、天文。他最喜歡的體育運動是滑翔和潛水,而且他還是一個高水平的海洋學家。
A-10雷電攻擊機,外號“疣豬”
他在家休息,那些防務承包公司可樂壞了。波音、北美、IBM……紛紛派人和布勞恩聯絡,請他加入自己的公司。最後,布勞恩加入了費爾柴爾德飛機公司,按照意譯叫“仙童公司”。這家公司和製造半導體的那一家沒關係,不是一家人。這家公司最出名的產品是 A-10 雷電攻擊機。
布勞恩反正是去幹他自己感興趣的事情了,1972 年,布勞恩才 61 歲,他還感覺不到他的生命已經進入倒計時了。第 2 年,他就確診了腎臟腫瘤,而是是沒辦法動手術的那種,但是他仍然堅持工作,他為民用衛星事業付出了很多的辛勞與汗水。1975年,他實在沒辦法工作了才徹底退休。這時候他病得起不來了。後來他獲得了美國國家科學獎章,但是他已經沒辦法到白宮去領取。1977年,布勞恩與世長辭。至此,開創航天事業的一代偉大人物就此謝幕。當然,人類會永遠記住他們的名字。他的火星夢想到現在還沒有實現,不過呢。代代出英才,這個你不用擔心。
天空實驗室的結構
天空實驗室其實就是用阿波羅計劃剩餘的土星 5 號火箭改造而來。畢竟土星 5 號的第三級足夠大。所以這個巨大的空間站重量達到了 82 噸。要知道,我們的天宮 1 號也才 8 噸多,天空實驗室一出手就比我們的天宮空間站大了 10 倍。蘇聯的禮炮號空間站才 18 噸,也跟美國人差得遠。說到底,因為人家土星 5 號厲害嘛。如果把阿波羅飛船對接到天空實驗室上的話,總重量達到 90 噸。
天空實驗室有一個對介面可以和阿波羅飛船進行對接,然後是氣閘艙,氣閘艙的側邊連線了一個太陽望遠鏡,前邊是軌道艙。說白了這個空間站就是一根管子。只是中間分隔成好幾段,每一段粗細不一樣。最粗的那一節管子上上有兩個大的太陽能電池板。太陽望遠鏡也有自己的太陽能電池板,這是兩套系統。
這個太陽望遠鏡是非常重要的一個科學儀器,能夠對太陽發出的軟 X 射線、紫外光和可見光進行成像。這個太陽望遠鏡最後拍攝到了耀斑爆發的照片,證實了日冕冕洞的存在。但是大家萬萬沒想到,天空實驗室的墜落就跟太陽耀斑的爆發有關,這是後話了。
儘管 NASA 謀劃空間站已經不是一天兩天了,布勞恩此前設計過多個版本。但是真的動手開始幹,花的時間並不長。因為一切都是現成的,只要移植過來就好了。經過幾個月的忙碌,到了 1973年 的 5 月份,天空實驗室終於矗立在了卡納維拉爾角的 39 號發射臺上。
土星5號的改進版,這次是運貨不是拉客
發射過程還算正常,但是這一次包裹太陽能帆板的一個保護罩溫度有點高,其他的也還正常。發射以後 600 秒,火箭的第二級和天空實驗室空間站分離,8 秒之後,天空實驗室準確的進入了環繞地球的圓形軌道。
大家這才鬆了一口氣,開始給天空實驗室傳送指令,太陽能板該展開了。結果這時候出問題了,隔熱罩也沒開啟,太陽能板也沒開啟,空間站還沒訊號了。這下地面控制人員算是麻爪了,這是怎麼搞的呢?
等到空間站飛過西班牙首都馬德里上空的時候,地面控制人員再次發訊號,讓天空實驗室把主太陽能帆板開啟。結果還無反應。到天空實驗室飛到夏威夷上空的時候又試了一次,還是沒動靜。
到底出了什麼問題?大家想起來了,在發射後的第 63 秒,太陽能板的隔熱罩溫度偏高,可能問題就出在這裡。空間站上有一個微流星保護罩,這東西可以防止宇宙塵埃,還有垃圾顆粒撞擊空間站。但是主要工作還是遮擋太陽光。之所以會發生溫度異常是因為這東西被撕掉了,空間站的重要部位直接暴露在了陽光下,一直被暴曬,溫度當然就不正常了。
可想而知,這個保護罩被撕掉了,陽光直接就能把筒子烤熱,空間站的內部基本上跟烤箱差不多了。而且更要命的是,可能順帶也撕掉了一個太陽能板。另一個也發生了變形,打不開了,所以才會沒電。
本來緊跟著就要用土星 1B 火箭發射阿波羅飛船,和空間站實現對接。現在沒戲了,哪兒還進得去人呢?怎麼辦呢?推遲 10 天發射。也就是說給工程師們留出了 10 天時間來解決問題。
地面的這幫工程師們首先要做的就是了解一下艙內的狀態,要知道艙內有好多塑膠製品,如果溫度太高,塑膠融化了,冒煙了,那可就麻煩了。第二個問題,如果空間站的氣溫很高,儲存的食物有沒有可能已經腐敗了?臭了?關鍵是空間站的製冷系統還靈不靈啊?
當務之急,空間站必須改變一個姿勢,別讓沒有保護罩的那一邊對著太陽暴曬了。但是,你要是讓空間站扭過身子,倒是不怕暴曬了,太陽能板也無法得到充足的光照,空間站就沒電了。按照設計,原本空間站的發電量是 8000 瓦,無人狀態 3800 瓦就能維持,如果載人的話,起碼要 5800 瓦。現在,主太陽能板不工作,兩扇太陽能板,估計有一扇已經被連根扯掉了,另一扇根本沒開啟,所以就沒電。全靠太陽望遠鏡上那 4 個太陽能板頂著,那東西電量根本就不夠。所以,工程師們做了個妥協,轉 45 度。這樣的話太陽板的電力還能湊合堅持,艙內也不至於太熱。
身子扭了 45 度,果然好使,溫度開始下降了,最後溫度穩定在了 54 度,雖然還是很熱,好歹人還能進去工作一會兒。太陽能板的發電量也能湊合達到 2800 瓦,勉強夠維持。工程師們比較欣慰的是,艙內冷卻系統還在工作,食物不會變質,水也還能喝。各種需要低溫的儀器也還是好好的。
下一步就不是地面人員能解決的,需要宇航員們上去以後透過太空行走進行修理。首先是把沒開啟的太陽能板給掰開。這是第一步,然後是想辦法給保護層脫落的地方打個“遮陽傘”,靠這個辦法阻擋陽光的直射。
宇航員模擬訓練用的水池
在亨茨維爾的馬歇爾航天中心有個供宇航員們進行訓練的大水池。NASA 花了 5 天時間在大水池裡建了一個 1:1 的模型,宇航員們就在這個大水池裡演練修理天空實驗室的太陽能板和練習打傘。這次領銜的宇航員可是老手了,指令長是康拉德,我們提到這個人也不是一次兩次了,他參與過兩次雙子星任務,還是阿波羅 12 號的指令長,可以說是經驗豐富。他帶著科文和保羅·維茨一起完成這一次任務。
他們在水下一遍一遍地演練,旁邊的工程師們陪著他們,不知道上上下下的有多少人熬成了熊貓眼。這 10 天以來,工程師們可能連個囫圇覺都沒睡過。搞航天專案,有時候真的是防不勝防。
這 3 位宇航員臨走前還拍胸脯打包票,不就是修理空間站嘛,小意思。拎著工具包就上了飛船。土星 1B 火箭一溜煙把他們送上了太空。5月25號,在關島上空,康拉德向地面報告,已經看見天空實驗室了,正在向它靠攏。
等到阿波羅飛船慢慢靠近了天空實驗室,康拉德駕駛飛船繞著天空實驗室轉了幾圈。你瞧天空實驗室這個慘哦。半邊太陽能板已經不翼而飛了,保護罩也被徹底撤掉了,剩下的殘骸剛好卡住了另一邊太陽能板主軸。結果這半邊太陽能板就是伸不開,難怪沒電。再看空間站的筒子上,因為沒有那層隔熱罩,下邊的漆都被曬翹了皮了。可見陽光暴曬有多大的威力。在地球軌道附近,每平方米截面接收到的陽光總能量是 1.36 千瓦,這個叫做“太陽常數”。這可不是個小數字哦。
康拉德帶著兩個夥伴繞著天空實驗室拍了很多的照片,然後開始慢慢往地面傳送。地面人員可以在模擬器上尋找解決辦法。那下一步幹啥呢?先和空間站實現對接。這樣保證飛船和空間站的可靠連線。然後呢,咱先吃飯,吃飽了才能幹活兒嘛。
吃飽喝足了,他們開著飛船和空間站分離,然後小心翼翼的挪到太陽能板的邊上。三個人穿好了宇航服,康拉德負責駕駛飛船,維茨手拿撬槓,開啟阿波羅飛船的艙門,探出半個身子,科文在下邊抱著他的腿。維茨沒覺得需要花多大的力氣。結果抓住那塊長得像皮帶一樣的殘骸拽了半天,就是拽不動。
三個大老爺們對著這半尺長的東西束手無策,使蠻力都沒用,因為在太空裡,腳底下沒有根。他們要是用力過猛,明顯能感覺到腳底下的阿波羅飛船被拉動了,要往空間站上撞。康拉德在艙裡拼命調整阿波羅飛船的姿勢,他也著急,調整姿態用的氮氣都快用光了。
卡住了伸不開
沒辦法,他們快要進入地球陰影面了,只能先放棄了。他們開飛船再次和天空實驗室對接。這次對接也不順利,靠出艙行走,修理了一下門鎖才對接成功。他們三個累得精疲力竭。在阿波羅飛船裡就地休息了,好好的睡了一覺養精蓄銳。
到這時為止,他們還沒有進入到天空實驗室裡邊去一探究竟呢。睡醒了以後,維茨帶著防毒面積第一個鑽進了空間站。進去以後,感覺還好,除了熱一點以外,一切都還正常。用儀器檢測了空氣的質量,沒發現有毒有害的氣體成分。這時候,其他兩個人這才放下心,跟著鑽進了空間站裡。
打傘遮陽
從氣閘艙進入到軌道艙,這裡比較寬敞,在這裡還有一個科學實驗用的出入口,這個口也是帶有一個小氣閘艙的。他們舉著遮陽傘,從這個口子鑽了出去。康拉德和維茨小心翼翼的架起了遮陽傘,這東西真是立竿見影,一撐開,艙內的溫度立刻下降到了 32 度。雖然還是很熱,總比 54 度強多了。32 度那是國內夏天的溫度,54 度,那是印度,不是一個級別的熱哦。
天空實驗室的內部環境也開始慢慢地改善。但是電力不夠還是個大問題。很多實驗是沒辦法做的。怎麼辦呢?3 個宇航員只能等著地面的解決方案。地面上的 3 個後備宇航員已經在水箱裡模擬演練了很久了,他們有沒有辦法對付那個皮帶一樣的殘骸呢?我們下次再說。