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计划中的科学探索

2018-09-26胡德良

飞碟探索 2018年5期
关键词:登月舱弗尔海斯

胡德良

从另外一个角度来说,吉姆·洛弗尔和弗雷德·海斯本应该是人类中第五个和第六个踏上外星表面的人。1970年4月,“阿波罗13”号的机组人员杰克·斯威格特加入他们,执行了第五次飞往月球的载人航天任务,预计洛弗尔和海斯会在一个被称为“弗拉·毛罗”的山区着陆。研究人员希望“阿波罗13”号的探索能够提供新的线索,来研究有关月球早期外壳的组分问题。乘坐“宝瓶”号登月舱降落在月球表面之后,洛弗尔和海斯计划在月球表面度过33.5小时,并完成两个阶段的舱外活动,每次活动持续时间至少四五个小时。

紧接在着陆后的休息计划早已被放弃。根据预期的安排,洛弗尔和海斯将在美国东部时间1970年4月16日2时13分穿好航天服,准备开始首次舱外活动。两人会在“宝瓶”号上架起一个可以竖直起来的S波段天线,用来向地面站传送语音信号、电视信号和登月舱的遥测数据。美国航空航天局指出:“架设好天线之后,海斯将会回到登月舱,将登月舱可操控的S波段天线切换成竖直天线,而洛弗尔将会对天线进行最终的调整校准。然后,海斯将重新加入洛弗尔,执行月球表面的任务——竖起一面美国国旗,并继续执行舱外活动任务。”

“阿波罗13”号的核心任务包括:采集约900克的月球土壤“应急”样本,揭开“宝瓶”号支撑部位的一块牌匾,部署第二套“阿波罗月球表面实验数据包”。第二套数据包的部署地点在距离登月舱大约150米处,将会支持5项独立研究:热流实验仪表探测器、尘土探测器、带电粒子月球环境实验、月球大气探测器冷阴极离子计和被动地震实验。美国航空航天局解释说:“这些实验旨在确定月球内部的结构和状态、月球表面的组成和结构、使月球表面发生改变的各种过程、使月球呈现出当前特征的一系列演化过程。被动地震实验将成为月球地震监测‘网点中的第二个监测点,该研究始于在‘阿波罗12号航天任务‘勘探员3号着陆地点部署的首套阿波罗月球表面实验数据包。然而,一定要等到下一台地震仪安置就位,完成三站式成套部署,这两台地震仪才能继续运行。”

特别是,热流实验要求海斯利用“阿波罗”号月球表面钻探设备钻出一对深3.3米的孔。与此同时,洛弗尔将忙于安装阿波罗月球表面实验数据包中央站。然后,两人将向西行进约800米,开始他们科学探索的第一阶段——冒险行至明星陨石坑(Star Crater)的边缘。他们将沿着一个椭圆形路线回到登月舱,途经布满二连坑的区域,海斯将在这里部署太阳风组分实验。这就是第一次舱外活动的任务,穿越的最远距离为1150米。

洛弗尔和海斯在舱外的时间将会受到严格的控制,时间对他们来说永远都是紧张的。任务强调了这一点:“在月球表面上时,机组人员的行动半径将会受到氧气纯化系统供应时长的限制,这个系统就是每个航天员的便携式生命保障系统背包里的氧气储备装置。氧气纯化系统在紧急情况下可提供45分钟氧气呼吸和航天服压力。”跟前两次“阿波罗”号着陆任务不同,洛弗尔和海斯的雪白色航天服是很容易被识别出来的,因为指令长的航天服首次利用红色条纹装饰了肘部和膝盖部位,目的就是为了便于识别。美国航空航天局指出:“自从执行‘阿波罗12号航天任务以来,另一项改变就是增加了225克的饮用水袋,该水袋系在舱外活动航天服内侧的领环上。在需要时,通过嘴巴可以够得到的一个直径0.3厘米的吸管,机组人员能够从这个15厘米×20厘米的水袋里吸一口水。”

回到“宝瓶”号,两位航天员将在杂物间大小的登月舱中吃一口东西,然后争取睡上一觉。他们的第二次艙外活动计划于美国东部时间1970年4月16日21时58分开始,此次活动将主要对弗拉·毛罗高地进行首次真正的科学考察。他们的第二次舱外活动穿越距离预期为2650米,其中1370米为向外穿行的行程,1280米是向内穿行的行程,也就是返回“宝瓶”号的行程。在通往科恩陨石坑的山路上,洛弗尔和海斯计划在两个样本采集点采集岩石和土壤标本,这些标本可能来自熔岩流或雨海盆地的撞击材料。然后,他们将缓慢爬上山丘,到达陨石坑的边缘,这里比周围地带高出120米至180米。

“阿波罗13”号新闻资料夹中指出:“几乎整个第二次舱外活动都将致力野外地质调查和采集证据样本。在取样前后,将会对样本采集地仔细拍照。两位航天员会详尽地描述样品采集地的环境。除了具体任务之外,对于航天员认为奇异、重要和有趣的现象,他们可以自由拍照,自由体验。美国航空航天局还为航天员提供了一套详细的照片地图,可以用来实施月球表面的穿行计划。拍照将会透过登月舱的窗户进行,跟照片地图上相关的每一种地貌或每一组地貌都将得到描述。应该拍照的区域和地貌以及应该采集代表性样品的地点,都将标注在地图上。根据对实际情况进行的实地分析,机组人员和地面支持人员将会考虑到实时发生的背离原计划的情况。”洛弗尔和海斯都将携带一台月球表面照相机,该照相机安装了一个改进了的70mm的电动哈苏镜头。

两位航天员将把他们的地质训练成果充分应用在采集岩芯样品上,挖掘一条60厘米深的沟槽来评估土壤力学和气体动力学指标,并收集各种岩石样品。在返回登月舱的过程中,他们将在弗兰克陨石坑(Flank Crater)处短暂停留,挖一条沟槽,收集样品,在古怪陨石坑(Weird Crater)的风化层上钻出一条68.5厘米的双芯管状样品,然后以采集一款土壤动力学样品结束第二次舱外活动。在他们采集到的样品中,将包括岩芯样品、单块岩石样品、细颗粒状碎屑样品。其中,他们计划将大约43千克的样品装上“宝瓶”号,升空返回月球轨道。此外,预计洛弗尔和海斯将利用一架月球立体特写照相机来“拍摄细微的地质特征,因为要想把这些收集起来带回地球的话,其特征都将被毁掉”。

在美国航空航天局口述历史项目中,海斯反映了这样一个情况:他和洛弗尔以及他们的替补人员——约翰·杨和查理·杜克,都是接受了加州理工学院李·西尔弗博士和科学家航天员杰克·施米特全方位训练指导的首批“阿波罗”号机组人员。在发射之前的数月中,主要机组人员和替补机组人员以及西尔弗和施米特,一起前往加州南部的奥拉科皮亚山区,培养他们作为月球野外地质学家所需的技能。海斯回忆说:“我们每天要进行两次或三次训练,利用当时的宝丽来一次成像照相机记录各种事件,听取西尔弗的报告,围坐在篝火旁谈论地质情况,往往一直到22时或23时。这是一种真正的快节奏,开始于某种仪式,随后便是许多实地考察。”

在月球表面度过33.5小时之后,探测月球的任务结束,洛弗尔和海斯将于美国东部时间1970年4月17日7时22分从月球升空。3.5小时后,他们将跟执行“阿波罗13”号航天任务的“奥德赛”号指令服务舱上的杰克·斯威格特对接。斯威格特无疑会很高兴,在他们分离的时间里,斯威格特将执行自己的月球轨道科学研究计划。该计划利用大幅面月球地形照相机,该相机镜头长度为45.7厘米,将指令舱进出舱盖的窗子处完全填满了。斯威格特将用该相机获取大量高分辨率黑白图片,用于叠加图片或单幅画面。他拍摄月球表面的主要目的就是为随后的“阿波罗”航天任务挑选候选着陆地点,其中包括塞索里努斯环形山(Censorinus)、戴维里尔(Davy Rille)系列陨石坑、笛卡尔(Descartes)高地。因此,洛弗尔和海斯返回后,机组人员将在月球轨道上再待一整天,利用该相机和其他备用相机进行拍照,这一点是很重要的。

美国东部时间4月18日13时42分,他们快速离开月球,进入地球转移轨道,并计划于21日12时17分降落在太平洋中,完成整整10天的航天任务。后来,“阿波罗14”号的机组人员于1971年年初到过弗拉·毛罗高地,也可以说明该地对于月球科学探索的重要性。但是,吉姆·洛弗尔和弗雷德·海斯从未获得机会将他们的训练和体验用于月球表面的测试,这一点仍然是极大的遗憾。同样令人感到遗憾的是,杰克·斯威格特也失去了在轨道上执行月球科学任务的机会。美国航空航天局解释道:“针对10天月球登陆任务的每一个小時,‘阿波罗13号机组人员的正规训练都超过了5小时。除了正常的准备工作——技术指示、技术评论、实验会议、技术研究等——之外,‘阿波罗13号机组人员的训练课程超过了1000小时。”洛弗尔和海斯还穿着航天服参加了20次舱外穿行训练,包括进行月球地质学实验和部署实验,其中也包括阿波罗月球表面实验数据包的部署实验。

然而,我们必须要记住:虽然一次有价值的登月任务没有完成,但是在美国早期空间探索最为悲惨的事件中,洛弗尔、海斯和斯威格特得以生还。尽管存在极大的困难,但他们以及地面上数千人组成的杰出团队面对巨大的难题,逐一克服,从可能的失败中夺取了胜利。洛弗尔说:“在整个过程中,最令人害怕的时刻是爆炸发生时,过了一小会儿之后,眼睁睁地看着氧气在逸出,我们却没有返回地球的解决方案,我们知道自己陷入了深深的困境之中……”

对“阿波罗13”号来说,主要任务并没有实现。但是,凭借人类超常的智慧和勇气,那次航天任务转变为全新的、持久的一段佳话。洛弗尔说:“我总是将其比作一场纸牌游戏——你翻开一张牌,却发现处于危机中;如果你将其安排在合适的位置上,其作用将会继续发挥下去。”

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