12月27日中国“长征五号”火箭发射成功,这是值得庆贺的大好事。我决定提前发布“阿波罗8号”系列文章的连载,前文请参考:

阿波罗8号,NASA的惊险大跃进【临危受命】

阿波罗8号,NASA的惊险大跃进【技术准备】

“阿波罗8号”,NASA的惊险大跃进【悲剧年

1968年12月21日早上2:36,三名宇航员被叫醒了。在做完体检之后,他们要去吃早餐,然后准备出发。陪在他们身边的都是朝夕相处的伙伴:

  • Deke Slayton,他之前是“水星七人”之一,但没有上天,后来专门负责培训和挑选宇航员;

  • George Low,阿波罗飞船计划办公室(Apollo Spacecraft Program Office, ASPO)的经理;

  • Alan Shepard,美国历史上第一名宇航员,人类历史上第二名宇航员,比“第一人”加加林晚三周升空;

  • Harrison Schmitt,宇航员,之前在美国地址调查局研究天体地质学,加入NASA之后成为“阿波罗”计划在天体地质学方面的核心任务,后来作为“阿波罗17号”的成员登上了月球;

还有作为后备人员的Neil Armstrong和Buzz Aldrin。要知道,美国的宇航员选择机制与苏联不同,大家在训练时就已经分组配对好,如果出现异常则整组替换,这样的好处是保证了配合的默契,缺点是成本偏高,不够灵活。当天的早餐是NASA传统的“送行菜”:牛排、炒鸡蛋;再加上吐司、咖啡、茶。这种安排保证了足够的能量,同时尽可能减少食物残渣。当然,这也是宇航员在执行任务的未来六天里唯一的热饭了。吃过早餐之后,宇航员穿好宇航服,带上手提箱大小的独立供氧装置,在镜头的注视下登车,前往8英里外的发射场。同时,NASA官员安排汽车把Jim Lovell的妻子Marilyn Lovell以及她的四个孩子带到距离发射场3英里处。Lovell的家人希望现场观看发射,而Borman和Anders的家人希望观看电视直播,NASA按照大家的意愿都做好了安排。早上7点,电视直播开始了。在Borman家里,妻子Susan,两个儿子,还有Borman的父母都坐在沙发上看电视,陪同的还有Life杂志的摄影师,以及其他七名宇航员的妻子,有人甚至带来了香槟。在摄影师的镜头下,Susan总是表现出一副淡定的笑容,但她的内心并不平静,稍有动静,她就跑回卧室——NASA在他们的卧室安装了扬声器,可以直接听到宇航员和指挥中心的对话。Anders的家人专门买了一台新的彩电,Valerie勉力安排好五个孩子坐在电视机前,陪同他们的还有叔叔婶婶、几位亲戚,同样也有宇航员的妻子。Anders的父母没有前来,他们选择在圣迭戈的家里观看直播。在发射场外数英里的范围内,数不清的汽车、摩托车聚集在道路和沙滩上,大约有25万人前来现场观看发射——土星5号自身高达110米,夜空里,在灯光的照射下更是显眼,很远就可以看见。7:51分,“阿波罗8号”点火了。五台巨大的F-1发动机每秒钟烧掉13吨燃料,功率接近1亿千瓦,堪比当时整个英国在高峰时期的用电量,巨大的推力把3000多吨的火箭缓缓送上天空。“阿波罗8号”,NASA的惊险大跃进【连载4:发射!】_java在发射场外,几英里处发射的人们全都感到大地在颤抖,强大的气流冲击着他们的胸膛,而且这种冲击波还在以音速向外扩散。在飞船里,第一次执行航天任务的Anders感到无比震撼和惊恐,虽然在地面上训练过无数次,但他从来没有经历过这样剧烈的震动,因为这种震动是任何模拟器也模拟不来的。不过对于Borman和Lovell两位老手来说,这并不稀奇,不需要那么紧张。
点火之后1分19秒,“阿波罗8号”达到了第一个关键节点:Max Q,也就是航天器在大气层内飞行时承受最大的动态压力的时刻。q值与大气密度成正比,也与速度平方成正比。在地面上大气密度最大,速度为0,随着航天器不断升高,大气密度不断下降,而速度不断升高,最终在某个节点达到最大值,这就是Max Q。此时的“阿波罗8号”高度大约是1万3千米,速度大约是2400千米/小时,地面上所有的直播设备基本都转到了垂直向上的角度。如果此时飞船承受不住压力而碎裂,那么很可能会像许多年之后的“挑战者”发射一样,由媒体现场直播事故的全过程。不过,尽管在指挥中心里,大家的心都提到了嗓子眼,“阿波罗8号”却没有任何异常,继续向天空进发。在3万米高空,它的速度达到了5310千米/小时。大气已经足够稀薄,不再需要担心空气阻力造成飞船散架了,下一个要担心的节点是第一级火箭的分离。在6万5千米的高度上,“阿波罗8号”的速度已经达到6800千米/小时,第一级火箭已经燃烧了2分半钟,它的使命业已完成。爆炸装置和反推力系统相继启动,第一级火箭脱离,落入大西洋。对地面上的观众来说,火箭好像炸开了,变成无数碎片。其实第二级火箭上的五台J-2发动机已经接班,正在推动“阿波罗8号”继续加速。又过了几秒,Borman扳动一个开关,在发射阶段用于紧急逃生的逃逸火箭脱离了飞船——现在已经用不上逃逸火箭了。瞬间,阳光洒满了整个船舱,在9万米高度,已经可以看到地球的曲线,可以看到蓝天,背景是暗淡的外太空。又过了两分半钟,飞船已经到达了160公里的高度,接近1961年美国太空第一人Alan Shepard乘坐的Liberty 7飞船到达的最高点187公里。不过此时“阿波罗8号”还不能环绕地球,按照计算,只有当速度到达28000千米/小时的时候,飞船才可能绕地球飞行,而不被地球引力“拉下来”。此时,飞船的速度还只有16000千米/小时而已,还需要借助第二级火箭的五台发动机。当然,如果第二级火箭万一中途失灵,宇航员们还可以启动第三级火箭来完成加速。在1968年4月的“阿波罗6号”发射任务中,点火之后229秒,2号J-2发动机发生了故障,到第412秒被彻底关闭。2秒之后,3号J-2发动机也被关闭了。不过控制系统让剩下3台发动机比计划工作了58秒,仍然把飞船送入了轨道。不过这一回,谁都不想要启动这种“保底”程序,因为那样大家就去不了月球了,只能成为一颗人造地球卫星,没有人希望看到这个结果。忽然,宇航员们感觉到有点不对头,飞船在剧烈的抖动!所有人瞬间都开始紧张了。几个月前的“阿波罗6号”上就出现过这种情况,这一次,强烈的震动可能会让火箭四分五裂。后来冯·布劳恩和他的团队仔细检查,根据汇报,他们确认找到了问题所在,在液氧输送管路的空腔中灌入氦气解决了问题,并通过了测试验证。
但是,问题真的解决了吗?然而在这个当口,谁也做不了什么,只能期待火箭足够坚固,能够承受住震动,不要中途散架。终于,在第二级火箭分离之前的9秒钟,Borman报告:震动弱下去了。所有人都送了一口气。然后是第二级火箭分离,第三级火箭点火(虽然它只有一台J-2发动机)。尽管第三级火箭的推力远远不能和第一、第二级相比,但此时火箭和飞船的重量已经大大减轻,更重要的是,此时已经基本没有地球引力和空气阻力的作用了,“不大”的推力也足够让火箭继续加速。在点火11分25秒之后,“阿波罗8号”终于成功进入轨道。从此时开始,飞船每88分10秒就会绕地球一圈,轨道近似圆形,距离地球最近距离(近地点)为181.8千米,最远距离(远地点)为191.5千米。此时已经进入失重状态,对Lovell和Borman两名老手已经毫无新鲜感,但是Anders是第一次进入太空,他满怀好奇开始了体验。按照飞行计划,下一个重要节点就是TLI(Translunar Injection),即跃出地球轨道,朝月球飞去。所有人都异常紧张,要知道,这是人类历史上第一次有人飞出地球轨道。飞行总指挥Cliff Charlesworth确认,火箭的第三级,也就是S-IVB,状态一切正常,应当可以进行TLI。

“阿波罗8号”,NASA的惊险大跃进【连载4:发射!】_java_02

按照程序,Charlesworth在指挥中心逐个询问工作人员,所有人给出的答复都是“Go”,没有任何人说出“No Go”。Charlesworth决定,让Capcom(Capsule Communicate,专门负责与宇航员通讯的人) Collins告诉,准备执行TLI。
002:27:20 Collins: Apollo 8, Houston.002:27:21 Borman: Go ahead, Houston.002:27:22 Collins: Apollo 8. You are Go for TLI. Over.002:27:27 Borman: Roger. We understand; we are Go for TLI.Anders忽然想到:糟了,这可是历史性的一刻,应当永久铭记,怎么也得说点有纪念意义的话,可是竟然就只有普普通通的一句“you are ready to go TLI”呢。确认Go之后,TLI开始了20分钟倒计时。此时,指挥中心里,大家都极度紧张。Chris Kraft记得,在“土星5号”火箭的第二次和最近一次试射中,第三级火箭都出现了故障。此次如果故障重现,那么“阿波罗8号”就得一直停留在绕地球飞行的轨道上,飞去月球成了泡影。终于,TLI时刻到来了。液氢和液氧被泵入火箭的燃烧室,仪表板的一盏指示灯亮起,表示J-2引擎已经正常点火,三名宇航员感到一股强大的力量,把他们压倒在座位上(这种“推背感”可比跑车强太多了)。此时火箭下方正是夏威夷岛。岛上已经聚集了几百人,齐齐望向天空。在夜空里,他们能看到的是一个闪亮的光点。对,那就是“阿波罗8号”。此时的月球仍然在按自己的节奏,以每小时约3682千米的速度绕地球运行,它距离“阿波罗8号”相当遥远,看起来与“阿波罗8号”朝向的方向也毫无关联。不过这不要紧,经过科学家和工程师的精密的计算,在未来,“阿波罗8号”离开地球38.4万千米之后,它将和月球汇合。那时候,月球的引力将要捕获这枚“小小的”飞船。J-2点火的第2分钟,“阿波罗8号”的速度已经达到每小时32186千米,并且还在继续加速。指挥中心的所有人都屏住了呼吸,等待发动机按时熄火。点火只是第一步,熄火才算结束。如果熄火出现了错误,“阿波罗8号”要么一头撞上月球,要么永远错过月球,飞向茫茫宇宙。所幸,在燃烧了接近6分钟之后,发动机按时熄火了。此时“阿波罗8号”距离地球346千米,速度是每小时38958千米,对月球之旅而言,这数字相当理想。在指挥中心,许多人激动地留下了眼泪。看着大屏幕上飞离地球的小绿点,Kraft回忆起1944年他刚刚加入NACA(NASA前身)时的场景,那时候火箭还只存在于漫画和科幻小说当中。但是24年后,人类已经可以乘坐自己制造的飞行器脱离地球轨道。他太想说点什么了,但他也清楚,此时飞行还在继续,与飞船通话是Capcom的职责,自己插进去说话只会破坏规范,甚至引起混乱。不过他终于没有忍住,而指挥中心的人都听到了他的话:你们在路上了,你们真的在路上了(You are on your way . You are really on your way now.)。