1.4 应永远铭记的航天英雄
为了人类自古以来的飞天梦,近一个世纪以来世界各国进行了大量的航天活动。参与这些活动的,有科学家、工程师,也有普通的工人。然而最需要被铭记的是这样一些人,他们经过层层选拔,完成各项训练,通过各种测试,最终获得了代表人类去探索浩渺宇宙的机会。然而这个机会却伴随着巨大的困难和风险,很多情况下这些困难需要他们独自面对。他们中有些人成功了,推动了历史的车轮,在人类航天史上留下了浓墨重彩的一笔;有些人却失败了,甚至付出了生命的代价,他们的悲壮勇敢令人缅怀。他们就是航天员。
本书中,我们无法介绍每一位航天员,我们只能介绍部分最应当被铭记的航天英雄,讲述发生在他们身上的故事。
1.4.1 首入太空
苏联宇航员尤里·加加林是人类第一位进入地球轨道进行航天飞行的宇航员。1961年4月12日,加加林乘坐“东方”号宇宙飞船进入地球轨道。这条爆炸性新闻令苏联举国沸腾,并在很短的时间内传遍了全世界,给以美国为首的西方国家造成了巨大压力。
这次飞行是如何完成的?任务的背后又发生了什么?由于当时处于冷战时期,很多信息并未公开,公众在很久以后才知道相关细节。
“东方”号是苏联第一代宇宙飞船。早在1958年5月,苏联杰出的航天专家谢尔盖·科罗廖夫就带领设计团队完成了“东方”号飞船的总体设计任务(图1-27),1958年底就造出了第一艘无人样船,并开始进行各种秘密实验。然而这些实验进行得非常困难并充满危险,7次中只有3次成功,其间拜科努尔发射场还发生了一起火箭在发射台上大爆炸的严重事故,炸死了包括战略火箭军司令涅杰林元帅在内的数十名军队将领和科学家。
图1-27 谢尔盖·科罗廖夫和他领导设计的“东方”号飞船(苏联)
虽然困难重重,但为了继续在冷战中领先美国,“东方”号计划仍艰难地进行着。1961年4月初,苏共中央批准了“东方”号实施载人飞行的报告。1961年4月12日莫斯科时间9点07分,“东方”号火箭托举着“东方”号飞船在拜科努尔发射场升空。地面控制室里清晰地传来了航天员加加林激动的声音:“我去了!”
加加林在最大高度为301千米的轨道上绕地球一周,历时1小时48分钟,于当天上午10时55分安全返回,降落在萨拉托夫州的斯梅洛夫卡村地区,完成了世界上首次载人轨道飞行,实现了人类进入太空绕地球轨道飞行的愿望(图1-28)。
图1-28 宇航员加加林(苏联)
加加林的太空首航其实并不像新闻稿中所说的那样顺利,其过程可谓一波三折、惊心动魄。“东方”1号飞船绕地球飞行,按照事先约定,航天员将最扼要地向地面报告重要情况。如“5”代表情况良好,一切正常;同样“3”“2”“1”也有各自代表的含义,其中“3”表示情况紧急。加加林刚刚升空时地面系统接收到一串令人高兴的“5”。然而好景不长,一连串“3”跳了出来,让地面的所有人都十分紧张,就在他们即将终止飞行的时候,“5”又重新出现,飞行才得以继续。几分钟后原因搞清了:一个地面站接线混乱,导致信号误报。
加加林在太空中也遇到了失重情况,同样让地面人员捏了一把汗,不过还好,失重并未对航天员产生副作用。然而接下来的险情,差点使加加林的壮举成为悲剧。当飞船返回时,按预定程序,返回舱应当与设备舱在10秒内分离,可是分离系统出现故障,两舱怎么也分不开,制动火箭推力使飞船团团打转,加加林在翻滚的座舱内头晕目眩地受了10分钟煎熬,巨大的过载使他两眼开始发黑,差点晕眩致死。万幸的是,再入大气层的高热烧断了两舱连接件,这才化险为夷。然而高温同时也令所有人又一次紧张起来,飞船返回时以极大的速度进入大气层,返回舱周围空气温度高达2000℃,飞船被熊熊大火包围。加加林在舷窗里先是看到一条火舌从舷窗划过,接着看到飞船被团团火焰包围,不由得担心整个飞船会被烧化。
经过三番五次的磨难,加加林才终于成功降落,书写了历史。苏美的第一次太空竞赛以美国失败告终。在1961年4月到1963年6月间,苏联一共发射了6艘“东方”号飞船。1963年6月16日升空的“东方”6号,把世界上第一名女航天员瓦莲京娜·捷列什科娃送入太空,并与早升空2天的“东方”5号实现了编队飞行。
在苏联紧锣密鼓地实施“东方”号计划时,美国的“水星”载人航天计划也在冯·布劳恩的主持下紧张进行着。在载人问题上,美国本来有可能险胜苏联。他们原计划1960年10月进行首次载人飞行,但许多计划外的准备工作将任务推迟至1961年3月,后来又改到5月。1961年5月5日,美国发射了“水星-红石”3号飞船,把航天员阿兰·谢帕德送到186千米的高空,做了一次亚轨道飞行,飞行持续了15分钟(图1-29)。值得一提的是谢帕德在整个过程中都是手动控制飞船。美国首次载人轨道飞行是在1962年2月20日,当时宇航员约翰·格伦乘坐“水星”号飞船在260千米高的轨道上飞行了3圈,历时4小时55分23秒。
图1-29 宇航员阿兰·谢帕德和“水星-红石”3号飞船(美国)
1.4.2 太空女杰
说起人类历史上第一位进入地球轨道成功完成飞行的航天员时,大多数人都知道苏联宇航员加加林的名字。然而如果追问第一位实现太空飞行的女航天员是谁,大家就不一定知道了。其实,在人类航天史上有许多优秀的女航天员,为了完成任务,这些巾帼英雄可能需要付出比男人们更多的努力,她们同样值得被铭记。苏联宇航员捷列什科娃就是这样一位太空女杰(图1-30)。
图1-30 人类第一位女宇航员捷列什科娃(苏联)
瓦莲京娜·捷列什科娃是世界上第一位实现太空飞行的女性,是俄罗斯唯一的女将军,被誉为“民族英雄”“世纪女性”,获得过联合国和平金奖、齐奥尔科夫斯基奖章等,是世界上十几个城市的荣誉市民,月球背面的一座环形山就是以她的名字命名的。她同时还是技术科学副博士,先后两次被授予列宁勋章,并曾荣获许多国家的高级奖章。目前,捷列什科娃还在继续积极地从事社会活动,并希望能参加火星探险活动。
随着第一位宇航员加加林的升空,人们朝着梦想终于走出了第一步,迄今为止已有相当多的宇航员乘坐宇宙飞船飞出了地球,有的甚至将足迹印上了另一个星球——月球。然而,由于宇宙飞行对体力、智力的严格要求,以及飞行历程中充满的不确定性和危险性,使得相当长的一段时间内,宇航员的荣誉只能属于男人。首次打破男人对宇航员的垄断的就是捷列什科娃——世界上第一位女宇航员。
捷列什科娃出生在远离莫斯科的雅罗斯拉夫城。由于第二次世界大战,她的母亲在26岁时成了遗孀,和苏联成千上万名寡妇一样,她的母亲在一家工厂工作,抚养着三个孩子。小捷列什科娃在一家纺织厂干活,晚上则去夜校学习,儿时的梦想是当一名工程师,出于爱好,她还在当地的航空俱乐部练习跳伞。
1961年,尤里·加加林成为世界上第一名宇航员,捷列什科娃如同众多的苏联姑娘一样,将加加林作为自己心中的偶像。她和航空俱乐部的女友们一起联名给有关部门写了一封信,强调男女平等,并呼吁派一位女性进入太空。令她惊喜的是,没过几天,所有在信上署名的姑娘都被邀请去莫斯科。在莫斯科,集合了许多来自全国不同地区的姑娘,大家的目标是一致的:成为第一位进入太空的女宇航员。
考核是严格的,经过了三个月各种类型的试验——医学、体育、特殊使命等方面,又经过层层筛选,幸运女神降临到了捷列什科娃的身上。当听到自己的名字时,捷列什科娃的心里顿时充满了无比的兴奋以及征服太空的信心。
从被选中到第一次执行太空飞行任务,中间又过去了两年,在这段时间里,捷列什科娃接受了宇航员所必需的各种严酷训练,终于赢来了激动人心的时刻——向太空出发。作为第一位女宇航员,捷列什科娃是这样回忆自己的首次太空飞行的:“我稳坐在宇宙飞船的密封舱内,没有想到自己的家庭,也没有想过是否能返回地球。我脑子里只装着未来24小时内承担的使命和责任:拍照片、拍电影、做科学试验。但是,最值得一提的是,当我在太空中看到无比壮观的地球时,实在抑制不住内心的激动,我对它产生深深的眷恋。我向这颗美丽的星球——地球提出延长在太空逗留的时间的请求,领导批准我绕地球运转48圈。最终我飞行了70小时50分钟,航行约200万千米,这是我一生中最大的幸福。”
而使她闻名世界的宇航飞行险些酿成一场悲剧。她在讲述飞行经历时指出:“在宇宙飞船上曾出现差错:本来应该是降落,但却向轨道方向上升。这样的话,我不可能返回地面。还好,我及时发现了这一问题并做了汇报。专家列出了正确的数据。于是,我成功降落到地面。”
中国“神舟”五号飞船成功发射后,捷列什科娃来中国参观了中国科技馆和中国航天员科研训练中心。她说,杨利伟的太空之行是中国在航天科技领域取得的伟大成就。谈到中国有计划选拔女航天员时,捷列什科娃眼睛亮了:“我知道中国有‘妇女能顶半边天’的说法。我充分相信在不久的将来,太空将迎来美丽的中国姑娘”!
2012年6月16日,我国的“神舟”九号飞船发射成功,搭载3名宇航员,包括中国首位女宇航员刘洋(图1-31),在太空停留13天,于29日返回。此次飞行中刘洋的任务主要是在执行手控交会对接的时候进行监视、提供支持。除此之外,刘洋在长达13天的飞行任务中还承担了多项科学试验任务。
图1-31 中国首位女宇航员刘洋
美国首位女宇航员是萨莉·莱德。1983年6月18日,莱德凭借出色的训练成绩和实践表现,被航天局指派搭乘“挑战者”号航天飞机升空,执行代号为“STS-7”的太空任务。她的主要任务是与另一名宇航员共同操纵一个50英尺(1英尺=0.3048米)长的机械手,把一个特制的科学仪器箱从航天飞机的货舱中取出置于太空,9小时后再回收入舱。此外她还负责在航天飞机发生紧急状况时向机长提出纠正飞行的措施。
1.4.3 老骥伏枥
谢帕德是幸运的,他是美国第一个进入太空的人,在冷战背景下,他迅速被官方和媒体包装成太空英雄。毕竟面对苏联太空竞赛的挑战,美国太需要这样一面旗帜了,虽然谢帕德只是进行了亚轨道飞行,并没有真正脱离地球引力。
而他的替补约翰·格伦则是一个更加富有传奇色彩的人,作家汤姆·沃尔夫称他是“美国有史以来最后一位真正的国家英雄”。
1958年10月,美国NASA成立之时,首任局长基斯·格伦南宣布美国将执行“水星”载人航天计划。与此同时,选拔和招收航天员的工作迅速展开。参加过二战和朝鲜战争并创造了横穿美国大陆超声速飞行速度记录的前飞行员约翰·格伦也报名参加了。最终,从150名符合严苛条件的志愿者中选拔出的包括格伦在内的7位幸运儿成了美国首批航天员。
格伦(图1-32)与他的6名同伴经过了两年多的训练。在1961年5月美国的首次亚轨道飞行任务中,阿兰·谢帕德被选为第一航天员,格伦作为他的替补。而在第二次亚轨道飞行中,维吉尔·格里索姆又抢了先手。1961年的5月,谢帕德显然是被美国航天局认为最优秀也最适合的航天员。而谢帕德和格里索姆肯定也知道他们所进行的并不是轨道飞行,美国早晚有一天会进行真正的轨道飞行,到那时已经算“上过天”的自己恐怕连候选人的资格也没有。但谢帕德和格里索姆没有选择,“候补航天员”格伦也没有。
图1-32 格伦与“友谊”7号飞船(美国)
1962年2月20日之前的一个月,“水星”系列载人飞船的第三艘飞船——“友谊”7号发射时间已经调整了10次。坏天气或小的机械故障随时都会影响最后的发射决定。格伦回忆说:“再次准备发射,再次取消发射,实际上我有4次都穿好了航天服,有2次甚至都爬到了‘宇宙神’火箭的顶部,坐进了‘友谊’7号的座舱。”
最终,2月20日成为第11次被确定的发射时间,“宇宙神”火箭腾空而起,“友谊”7号在轨绕地球三周。第一圈在轨飞行接近末尾时,自动控制系统出现问题,迫使格伦在剩下的轨道飞行中大部分时间采取手动控制。在第三圈飞行时,“友谊”7号的传感器向地面发送了警告信号,警告可能有更严重的问题发生——飞船的防热罩好像松了。地面控制中心怀疑这只是警报故障,但也不能确定。后来证明这的确是一次误报,不过还好并没有影响格伦的平安返回。
约翰·格伦在此后36年中再也没进入过太空,“双子星”计划、“阿波罗”计划、“天空实验室”计划……这些终于让美国在太空竞赛中逐渐翻盘的伟大项目都与他无缘。1965年,格伦从航天员岗位和海军岗位退役,进入商界,后来又成为一名政客。1974年他首次当选为俄亥俄州参议员,先后4次连任,是美国参议员中公认的科技事务专家。
所有人都以为格伦和太空没什么关系了,他再次穿上航天服的概率恐怕比入主白宫的概率更小。然而,1988年“发现”号航天飞机的一次发射引起了全世界的关注,航天飞机里坐着一位77岁的老人——约翰·格伦,创下两次太空飞行间隔最长、年龄最大航天员的记录(图1-33)。
图1-33 77岁的格伦再次进入太空(美国)
2016年12月8日格伦去世,结束了他传奇的一生。
1.4.4 太空漫步
“东方”号飞船计划完成后,苏联迅速开始了第二代飞船“上升”号的研制计划,计划的核心是使一艘飞船乘坐多名航天员以及实现太空行走。
为了和美国争夺时间,苏联顾不上进行大的技术改动,“上升”号基本保持了“东方”号的格局(图1-34)。专家们绞尽脑汁在增加座位上打主意,他们拆掉了“东方”号上的许多仪器设备,甚至连航天员最基本的生命保障也降到了最低限度。但是要在直径仅2米的球形舱里塞进3名穿着臃肿航天服的宇航员仍是不可能的。专家们想不出办法,只好冒险决定,让航天员统统不穿航天服上天!这显然是十分危险的,一旦飞船密封发生问题,不到10秒,航天员就会因体液沸腾、身体爆炸或窒息而死。
图1-34 “东方”号飞船与“上升”号飞船
“上升”号飞船一共进行了2次发射。1964年10月12日发射的“上升”1号飞船在轨道上飞行了24小时17分钟,3位宇航员完全处于自由状态,无论是工作、饮食、休息,都不扎上皮带,以充分体验失重状态对人体机能的影响。1965年3月18日发射的“上升” 2号宇宙飞船中2名宇航员中的列昂诺夫(图1-35)穿上了特制的宇宙服,进入宇宙空间自由飘动,最远飘离飞船5米,实现了人类首次出舱太空活动。
图1-35 人类首次进行太空行走
的宇航员列昂诺夫(苏联)
“上升” 2号飞船的飞行,也是美苏太空竞赛的一种表现方式。苏联早就得到消息——美国“双子星座”号宇宙飞船上的宇航员要试验太空“行走”,后来更得到了确切的发射日期:1965年3月23日。为了抢时间,赶在美国前头实现宇航员太空“行走”,苏联于3月18日发射了“上升”2号飞船,再一次获得了一个“第一”。
美国宇航员到太空中“行走”,计划是降低座舱压力打开舱口出入的。而苏联则采用了一个简便办法,在舱口安装了一个轻便的气闸舱(图1-36)。进入宇宙的宇航员先进入气闸舱,由另一名宇航员从后面封闭闸门,然后那位宇航员就能打开外舱口进入宇宙。目前许多飞船、空间站都采用了这种气闸舱。
图1-36 “上升”号飞船的气闸舱
“上升” 2号比“双子星座”3号早飞了5天,由指挥长别利亚耶夫和副驾驶列昂诺夫共同驾驶。飞行至第三圈时,列昂诺夫打开飞船密封舱进入气闸舱,在里面换上舱外航天服,依靠呼吸纯氧排掉体内血液中的氮气后,打开气闸舱门,探头“飘”出舱口,并向电视摄像机镜头挥了挥手。瞬间,列昂诺夫像一片轻柔的羽毛在太空中飘飞起来。别利亚耶夫激动地向地面报告:“他步入宇宙空间了!”
列昂诺夫开始并不太适应太空环境,稍微用一点劲摆正身体,整个人就开始旋转起来。他在宇宙中“行走”了9分钟,以7.9千米/秒的速度与飞船同步绕地球飞行,多次离开飞船5米,完成了几个简单操作任务。谁知当他奉命重新返回宇宙飞船时,他的宇航服如同气球似地膨胀起来,怎么也不能从轻便管道口进入飞船座舱。为此,他费了九牛二虎之力,想了许多办法,整整用了8分钟才挤进座舱。
祸不单行,当“上升”2号飞船绕地飞行17圈后即将返回地面时,突然遥控装置失灵,制动发动机停止工作。于是按照地面指挥中心的指令,这两位苏联宇航员不得不多飞1圈并且改用手动操纵装置启动制动发动机,这样才得以安全返回。由于这个故障,“上升” 2号飞船的实际飞行时间是26小时,而不是原定的24小时。飞船的降落地点也不是原定的苏联南部地区,而是在北部的彼尔姆附近一个积雪很深且树木稀疏的林区,偏离预定降落点3200千米,还好茂密的树梢和厚达两米的积雪起到了一定的缓冲作用。
舱外此时下着暴雪,狼群在四周不时嚎叫。两位航天员艰难地爬出舱门,按照以往野外生存训练中的程序,架好天线,发出呼救信号。但他们实在偏离得太远了,指挥中心和他们失去了联系,迟迟没有回应。本可以御寒的降落伞在落地时挂到了树梢上;本可以躲避风雪的飞船却不能进去,因为舱内制冷空调一直在工作,他们努力尝试却无法关闭。列昂诺夫最惨,他在太空行走时出了太多的汗,多达6升的汗水全留在航天服内,着陆后他只好冒着零下20多摄氏度的严寒,脱下航天服再脱下内衣,光着身子把衣服拧干。
那天苏联还布置了驻扎在远东和北极地区的苏军所有空军部队随时准备救援。第二天四处搜寻的救援人员终于发现了他们。由于在茂密深林之中,救援直升机无法降落,只好先给他们空投了一些食品,以及伏特加和防寒服。漫天呼啸的暴风把这些东西几乎全都吹散了,幸好他们捡到了几根香肠和一只皮鞋,在严寒中又艰难度过了一个夜晚。第三天,别利亚耶夫和列昂诺夫脚蹬滑雪板,走出森林,赶到了9千米外的停机坪。
首次太空漫步,给“上升”2号带来了巨大的荣誉,本来是冷战背景下匆忙的产物,却成了载人航天史上重要的里程碑。过去科学家一直担心,在广袤的太空中人是否能行走、能否具有空间定向能力、能否在太空中工作等。现在,这些问题终于被“上升”2号解决了。
1.4.5 蟾宫折桂
“这是个人迈出的一小步,但却是人类迈出的一大步。”美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗的这句话流传甚广,这句话的背后有无数的难关被攻克,无数的技术问题被解决。这些技术对之后人类的科技进步起到了广泛的推动作用,登月成功象征着一个新的时代的开启。
苏联自加加林成功进入太空后取得的一个个壮举,大大地刺激了美国,更加深了美国人民对在太空竞赛中落后的恐惧。为了改变落后一步的局面,美国开始实施伟大的“阿波罗”登月计划。
“阿波罗”计划是美国迄今为止执行过的最庞大的月球探测计划,“阿波罗”飞船的任务包括为载人登月飞行做准备和实现载人登月飞行,已于1972年底成功结束。近50年来,还没有其他的载人航天器离开过地球轨道。“阿波罗”计划详细地揭示了月球表面特性、物质化学成分、光学特性,并探测了月球重力、磁场、月震等。后来美国的“天空实验室”计划和美国、苏联联合进行的“阿波罗飞船-联盟飞船”联合飞行计划,也使用了原来为登月计划建造的设备,因此也就经常被认为是“阿波罗”计划的一部分。
当时,将航天员送上遥远的月球,首先遇到的挑战就是用什么样的运载工具克服地球引力将几十吨重的飞船送往月球,那时世界上没有火箭能够一次运送可登月的航天器。为此,美国人开始了“土星”5号的研制(图1-37)。“土星”5号超重型运载火箭是仅次于苏联“能源”号运载火箭的世界上推力第二大的运载火箭,也称月球火箭。在1967~1973年间共发射了13枚“土星”5号运载火箭,保持着完美的成功发射记录。共有9枚“土星”5号运载火箭将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球轨道。
图1-37 “土星”5号运载火箭(美国)
当时,美国制定了“七步走”的登月计划,并相应地确定了由指令舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局方案。这种方案是用一艘较大的航天器——指令/服务舱,携带一艘载有宇航员的登月航天器——登月舱。指令/服务舱携带从地球到月球并返回所需的燃料和生活必需品,以及再入地球大气层所需的隔热板。
进入月球轨道之后,登月舱携带2名宇航员与指令/服务舱分离,并降落在月球表面;指令/服务舱留在月球轨道,3名宇航员中的另外1名留在指令/服务舱中。登月完成之后,登月舱重新起飞,与指令/服务舱在月球轨道会合,并返回地球。登月舱本身分为两部分——降落部分和起飞部分,前者用于在登月时降落,后者用于在任务完成后起飞与指令舱会合并返回地球。由于航天器重量减轻,一次任务只需要一次单独的火箭发射。当时的顾虑是次数较多的对接和分离所增加的技术难度。
1969年7月16日,巨大的“土星5号”火箭载着“阿波罗”11号飞船从美国卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心点火升空,开始了人类首次登月的太空征程。在38万千米的漫长旅程中,美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林、迈克尔·柯林斯(图1-38)驾驶着飞船顺利完成了地球轨道飞行、奔月轨道飞行和环绕月球轨道飞行。经过4个昼夜的紧张飞行后,飞船终于到达月球着陆点上空。按照计划,指令舱驾驶员柯林斯将单独驾驶“哥伦比亚”母船在环绕月球轨道上继续飞行,而指令长阿姆斯特朗和登月舱驾驶员奥尔德林开始乘坐登月舱“鹰”(图1-39)在月球着陆。
图1-38 美国“阿波罗”11号飞船的三名
宇航员(左起:阿姆斯特朗、柯林斯、奥尔德林)
图1-39 从“阿波罗”11号飞船的“哥伦
比亚”指令/服务舱上拍摄到的“鹰”登月舱
在“鹰”登月舱下降至距离月球表面9000米时,登月舱计算机警报响起,表明登月舱计算机发生故障,但并没有显示出代表故障的数字符号,说明故障是预先没有想到的。地面指挥官史蒂夫·贝尔斯临危不乱,冷静分析。此时他面临两难抉择:要么终止登月,这意味着终止整个“阿波罗”11号飞行计划,因为登月舱下降段燃料仅够一次使用;要么继续登月,但如果计算机真的有大问题,宇航员就面临绝境。依靠丰富的经验和学识,贝尔斯在几秒内做出决定:警报可能是计算机过载造成的,不用理会,继续下降。事实证明,贝尔斯是正确的。
在接近月球表面时,阿姆斯特朗向舷窗外望了一眼,马上意识到麻烦又来了。原来,即将着陆的地方布满了汽车大小的石头,要在这样的地方安全降落是不可能的。而这时登月舱携带的推进剂已经所剩无几,必须抓紧时间另找降落点。依靠最后一点推进剂,阿姆斯特朗冷静地操纵着登月舱避开了这片乱石堆,选择了一处合适地点,把登月舱稳稳地降落在月球上(图1-40)。这时,登月舱的推进剂只能再工作30秒了!
图1-40 “阿波罗”11号飞船的“鹰”登月舱
在月球表面
登月舱刚刚着陆,阿姆斯特朗立即向地面报告:美国东部时间1969年7月20日16时17分43秒,人类成功登上了月球。做好出舱准备后,指令长阿姆斯特朗在奥尔德林的帮助下小心翼翼地走下扶梯。他先将左脚轻轻地放在布满细粉状砂砾的月球表面,确认不会下陷后,才把右脚踩到了月球表面上。于是在月球上留下了人类的第一个足迹(图1-41)以及那句经典的话。
图1-41 人类在月球上的第一个足迹
随后,两名航天员进行了两个半小时的月面活动。他们在月球表面插上了美国国旗(图1-42),并放置了一块登月纪念碑,上面刻着:“公元1969年7月,地球行星上的人类,在此首次踏上月球,我们代表全人类和平来此。”随后他们采集了月面岩石及土壤标本、安放了相关的仪器。
图1-42 “阿波罗”11号飞船的宇航员将
美国国旗插上月球
在月球表面停留了21小时36分之后,2名宇航员乘坐登月舱上升段飞离了月球,而充当发射架的下降段则留在了那里。回程非常顺利,从月球起飞的“鹰”用上升段发动机迅速升高,很快便与仍在环绕月球的母船“哥伦比亚”号实现了交会对接,然后3名宇航员甩掉了已经完成使命的“鹰”,一起乘坐“哥伦比亚”号离开月球轨道,返回地球。最终返回舱溅落在海面上(图1-43)。
图1-43 “阿波罗”11号飞船的返回舱溅落
在海面上
“阿波罗”计划取得了巨大的成功,但计划中也有过几次严重的危机,包括“阿波罗”1号测试时的大火造成维吉尔·格里森、爱德华·怀特、罗杰·查菲3名宇航员“出师未捷身先死”(图1-44);“阿波罗”13号的氧气罐爆炸导致该次登月计划终止;以及“阿波罗飞船-联盟飞船”联合飞行计划中“阿波罗”18号飞船返回大气层时排放的有毒气体;都使执行任务的宇航员险些丧命。
图1-44 被烧毁的美国“阿波罗”1号指令舱及牺牲的三名宇航员(左起:格里森、怀特、查菲)
1.4.6 中国神舟
2003年10月15日,中国第一艘载人飞船“神舟”五号,由新型长征二号F捆绑式火箭发射(图1-45),搭载中国首位航天员杨利伟飞向太空(图1-46)。杨利伟在太空中徐徐展开鲜红的五星红旗和蓝色的联合国旗,一边向全世界招手致意,一边说出了英文短句:“和平利用太空,造福全人类。”
图1-45 “神舟”五号飞船发射及飞行
图1-46 航天员杨利伟在“神舟”飞船里
杨利伟在轨飞行了21小时23分。16日6时23分,“神舟”五号飞船返回地面时,正巧是太阳钻出地平线、北京天安门广场升国旗的时间。飞船的实际落点与理论计算着陆点仅相差4.8千米,相当于打靶中了10环。杨利伟走出返回舱(图1-47)后对飞船总设计师戚发轫说的第一句话就是:“谢谢,谢谢,咱们的飞船真棒!”这句话让古稀之年的戚发轫院士热泪盈眶,他认为这是对自己的最高奖励。而这句话的背后,是“神舟”系列飞船数年来的设计、研究、试验与中国航天科技数十年的积累。
图1-47 航天员杨利伟走出“神舟”
五号飞船的返回舱
“神舟”五号的飞行过程也并不是一帆风顺的。当倒计时停止,火箭推动着飞船腾空而起时,在地面指挥中心的大屏幕上,杨利伟表情依然淡定。然而这份出奇的淡定却让地面工作人员不安。大家谁也不敢吱声,因为飞船传回来的画面是定格的,航天员一动不动,甚至眼睛也不眨,有人担心是不是出了什么事故。人们的担心是有道理的,此时杨利伟异常平静的表情背后,巨大的痛苦正在吞噬他的身体。
就在火箭上升到三四十千米的高度时,火箭和飞船突然开始急剧抖动,意料之外的共振出现了——人体对10赫兹以下的低频振动非常敏感,这种振动会让人的内脏产生共振。而这时不单单是低频振动的问题,振动还要叠加在大约6g的过载上。共振幅度以曲线的形式变化,痛苦的感觉越来越强烈,杨利伟的五脏六腑似乎快要碎了。中国首位太空人后来回忆说:“太可怕了,我从来没有进行过这种训练……”
发射后3分20秒,飞船整流罩准时打开,外面的光线透过舷窗照了进来,杨利伟的眼睛眨了一下。大厅有人喊道:“快看啊,他眨眼了,杨利伟还活着!”返航后的杨利伟详细描述了之前的惊险过程,工作人员研究后认为,飞船的共振主要来自火箭振动。之后工作人员进行了技术改进,解决了这个问题。这个问题在“神舟”六号飞行时已有大幅改善;在“神舟”七号飞行中就再也没有出现过。
“神舟”五号返回地球时,舷窗外的防烧蚀涂层在高温下开裂脱落,杨利伟透过舷窗看到这一景象十分心惊,因为当时他并不知道开裂的只是舷窗外的防烧蚀层而不是玻璃本体。着陆时巨大的冲击力还使杨利伟嘴角受伤,因为麦克风有不规则棱角。不过好在这一切都有惊无险。
截至目前,我国进行了6次载人航天活动,全都圆满成功,11名航天员进入太空,其中景海鹏3次飞天(图1-48)。航天英雄们也都出色地完成了任务并平安归来,这体现出我国航天科技的水平与航天人的责任感。我们期待着我国下一次载人航天活动的圆满成功。
图1-48 刘旺、景海鹏、刘洋三位
航天员在“神舟”九号飞船里
1.4.7 黑色记忆
任何事的发展都不是一帆风顺的,人类的航天活动也不能例外。火箭发射失败、飞船失控、航天飞机解体,这些事故在人类航天史上都曾经发生过。而当航天器上载有宇航员时,这些事故就会造成巨大的悲剧,成为人们心中的黑色记忆。从“世界航天第一人”万户的慷慨冒险,到“哥伦比亚”号航天飞机上的7人悲剧,这串航天英烈名单上的人并不少。虽然他们没能圆满完成任务,但是他们并不该被遗忘,相反,他们更应该被永远铭记。
(1)邦达连科
现代航天史上第一位牺牲的宇航员是苏联的邦达连科(图1-49)。1961年3月23日,距离“东方”号载人飞行不到三周,被确定为苏联首航太空的航天员邦达连科,在充满纯氧的舱室里进行紧张的训练。休息时,他用酒精棉球擦完身上固定过传感器的部位后,随手将它扔到了一块电极板上,结果舱内燃起大火,他被严重烧伤,10小时后死亡,成为人类载人航天活动中第一位遇难的航天员。
图1-49 邦达连科(前苏联)
(2)科马洛夫
如果说苏联宇航员邦达连科的“出师未捷身先死”有自身的责任,那弗拉基米尔·科马洛夫(图1-50)的牺牲则是充满英雄主义的悲剧。
图1-50 弗拉基米尔·科马洛夫
(苏联)
1967年对苏联而言是非常重要的一年,是“十月革命”胜利50周年,也是由苏联发射的第一颗人造卫星“斯普特尼克”1号发射10周年。之前的十年中,苏联人在航天领域收获颇丰,他们认为自己在太空竞赛中已经占得先机。此时正是冷战最紧张的时刻,他们觉得自己应该在这一年做些什么。
在这样的背景下,“联盟”1号载人飞船发射了(图1-51)。“联盟”号作为“东方”号单人飞船的后续型号,是一种能乘坐3人的多用途飞船,当时打算用于载人登月飞行和地球轨道上的各种实验。由于在和美国竞赛,“联盟”号的研制试验并不充分。科马洛夫乘“联盟”号升空之前进行的三次不载人试飞都出现了重大安全事故,明显地说明当时的“联盟”号在设计上还存在着严重缺陷。
图1-51 “联盟”1号载人飞船(苏联)
根据计划,下一次飞行就要载人了,飞船总设计师米申主张取消这次发射,继续试验改进飞船。有关人员对“联盟”1号进行检查,发现203处结构性问题,这些问题会让飞船在太空中的飞行变得很危险。然而苏共中央驳回了申请,仍要求4月1日进行“联盟”1号发射,他们从国家政治高度认为:“十月革命”胜利50周年和第一颗人造卫星发射10周年的日子日益临近,需要再用一次“太空壮举”来为这两个纪念日献礼。
1967年4月23日,“联盟”1号载人飞船从拜科努尔航天中心发射升空,上面只搭载着宇航员科马洛夫一人。科马洛夫是苏联第一位两次进入太空的宇航员,曾执行“上升”1号任务,而他的后备宇航员则是加加林。按照原定计划,“联盟”1号发射后,“联盟”2号将在随后搭载两名宇航员升空,与“联盟”1号交会对接。
但是,“联盟”1号在进入太空后便出现了一个又一个问题:左侧太阳能帆板未能自动展开,造成电力供应不足。紧接着,导航系统也开始出现故障。当飞船进入到第13圈时,飞船的自动平衡系统彻底陷入瘫痪,手动操纵系统也不能完全发挥作用。
鉴于“联盟”1号上出现的危机,“联盟”2号的宇航员们制定了一个应急方案,准备在升空后对“联盟”1号进行抢修。孰料在发射时拜科努尔上空风雨大作,起飞程序不得不被叫停。在地面上的宇航员们只能望天兴叹,对受困宇宙的科马洛夫爱莫能助。
危难关头,地面控制中心飞控主任做出了决定——让飞船在不利的情况下返回地球。根据安排,“联盟”1号的着陆实施时间定在了第19圈。由于船上的两种自动定向系统已不能发挥作用,唯一的办法便是由科马洛夫尝试手动定向。苏联时任总理柯西金当时直接与科马洛夫通了话,告诉他祖国为他自豪。显然,地面上的人大多不相信他能闯过再入大气层这道关口。
手动定向再入大气层的方法非常困难和复杂,而且由于认为实际飞行中不可能使用“手动”,所以航天员从没有做过针对性的训练。为实施这一方案,科马洛夫需要在第18圈飞行过程中在有阳光一侧利用地平线作参照来为飞船定向。接下来,在进入阴影区之前,他必须迅速将姿态控制交给船上的陀螺,并在飞出阴影区后立即对飞船进行重新检查,如果发现指向有误,他还要重新“手动”,直到在第19圈时进行再入制动点火。
正当科马洛夫为这项高难任务做准备时,地面又告诉他,船上电力仅够用到第21圈飞行。第二次再入尝试很可能是他的最后一次机会。在巨大的精神压力下,科马洛夫准确无误地完成了各项操作。飞船调姿成功,制动发动机点火成功,“联盟”1号开始降落了!
科马洛夫向地面报告了他成功的消息,但又说飞船偏离了预定的再入角度,将不是以平缓的角度,而是以几乎垂直的弹道式角度再入。随后,返回舱与轨道舱和服务舱分离,“联盟”1号飞出黑障区后,地面又听到了科马洛夫向他们报告情况的声音,这声音平静而沉稳。飞行控制中心的人员开始相信,他们做到了一件不可能做到的事情,科马洛夫就要安全地回来了。
当“联盟”1号飞到第18圈时,科马洛夫点燃了制动火箭,返回大气层。就在接下来的一瞬间,悲剧发生了:“联盟”1号飞船在距地面7千米高度上,伞舱盖应当弹射分离,然而“联盟”1号的主伞并没有被拉出。一般情况下,主伞出现问题,备用伞系统就会自动启用。但是,按照预定的设计,主伞只有被拉出后才能与返回舱分离,备用伞系统方才启动(这种设计是为了避免两伞缠绕),而这次发生的情况却是主伞仍然在伞舱内,根本就没有被拉出,所以备用伞也就没有展开。飞船里的科马洛夫此时再也无力回天。一系列的故障使得飞船以90千米/小时的速度坠毁在哈萨克斯坦卡拉布拉克以西3千米处。在场的救援直升机观察到“联盟”1号坠毁后现场发生爆炸,并很快升起浓烟。被砸扁的返回舱内燃起大火,连金属都被熔化了,最先赶到现场的救援人员甚至无法分辨出科马洛夫的遗体。
科马洛夫是第一位在太空飞行中牺牲的航天员,但遗憾的是,他并不是最后一位。
(3)死神再次降临
1971年6月29日,苏联的“联盟”号飞船与“礼炮”空间站对接飞行24天后,3名宇航员格奥尔基·科马罗夫、弗拉基米尔·沃尔科夫和维克托·帕沙耶夫在返回地面的归途中因密封舱漏气,同时又未穿宇航服,只能静静地死在舱内。
1986年1月28日,美国正式使用的第二架航天飞机“挑战者”号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,因为右侧固体火箭推进器上面的一个O形环失效,并且导致一连串的连锁反应,在升空后73秒时,爆炸解体坠毁。机上七名宇航员都在该次事故中丧生。他们是:机长弗朗西斯·斯科比,驾驶员迈克·史密斯,朱蒂丝·雷斯尼克(女),罗纳德·麦克奈尔,埃里森·奥尼佐卡,格里高利·杰维斯,教师克里斯塔·麦考利芙(女)(图1-52)。
图1-52 “挑战者”号航天飞机及牺牲的七名宇航员(美国)
2003年2月1日,美国第一架正式服役航天飞机“哥伦比亚”号(图1-53)在原定降落时间16分钟前与地面控制中心失去联络,继而在德克萨斯州中部上空解体,七名航天员无一生还。他们是:机长里克·哈兹班德;威廉姆·麦库;有效载荷指令长麦克尔·安德森;任务专家卡尔帕纳·楚拉、大卫·布朗、劳瑞尔·克拉克;以色列首位宇航员,有效载荷专家伊兰·拉蒙(图1-53)。
图1-53 “哥伦比亚”号航天飞机和牺牲的七名宇航员(美国)
美国宇航局2004年8月13日确认,“哥伦比亚”号航天飞机的燃料外储箱表面泡沫材料安装过程中存在的缺陷是造成整起事故的罪魁祸首。“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会公布的调查报告称,燃料外储箱表面脱落的一块泡沫材料击中航天飞机左翼前缘导致隔热瓦脱落。当航天飞机返回时,经过大气层产生剧烈摩擦,使温度高达1400℃的空气在冲入左机翼后熔化了内部结构,致使机翼和机体损坏,导致了悲剧的发生。
探索宇宙的道路充满坎坷,但人类的步伐不会停止,未来会有越来越多的载人航天器飞向太空。随着科技的进步与经验的积累,希望这样的悲剧不要重演。