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第18章 我们不能再等待了(1)

全球首次探月高潮时,中国因国力以及科技水平的原因没有赶上,美苏之间的太空争霸,取得了丰富的科研成果,这一切让欧阳自远艳羡不已。

当中国国力日渐昌盛、将探月计划提上日程之时,又恰逢世界强国纷纷提出“重返月球”计划的时刻。这让欧阳自远感觉时间异常紧迫。中国已经落后了人家一步,绝不能一直落在别人的后面。

$月球探测的第一次高潮

1958—1976年是月球探测的第一次高潮期,在这18年间,苏联和美国实施了规模浩大的月球探测计划。根据公布的情况,美国先后发射了5次“先驱者”系列探月器、7次“徘徊者”系列探月器、7次“勘测者”系列探月器、5次“月球轨道器”系列探测器、1次“探险者”探月器和11次“阿波罗”系列探月器,共36次;苏联发射的月球探测器主要有24次月球系列探月器和5次Zond系列探月器。两国合计共发射探月器65次,发射成功的共有42次,其中美国占22次,苏联占20次。

第一次探月高潮期间,美国和苏联进行的月球探测活动主要有以下特点:

(1)1958—1976年的第一轮月球探测活动历时18年,但高潮发生在1965—1972年间,其间每年成功发射月球探测器多达3—8次。

(2)在冷战背景下,美国和苏联展开了月球探测的激烈竞争。在美国的载人月球飞船发射之前,苏联一直在月球探测方面领先一步,在以下领域:飞越月球、月面硬着陆、月面软着陆和月球轨道器等诸多方面遥遥领先于美国。

(3)美国在月球探测领域的优势仅限于载人登月项目,但正是由于载人登月的巨大难度,也使得美国成为笑到最后的胜利者。

1967年9月8日,美国发射的勘察者5号软着陆器成功着陆于月球正面的静海(北纬125°,东经225°),发回18000张电视照片。搭载在软着陆器上的一些科学仪器传回了大量探测到的数据,对月球进行了雷达探测、热辐射测量和表土的化学分析。

既然火箭能够将科学仪器运载到轨道上去,人们势必就会产生一种想法:它们也能够载送人类。自古以来,人们一直梦想着飞往月球,它们是本世纪20年代以来科幻杂志上经常出现的主要故事题材。1961年4月12日,加加林乘坐苏联东方1号宇宙飞船,成为世界上第一个环绕地球做轨道飞行的人。他用108分钟飞绕地球一周后安全返回地面。同年8月6日,季托夫乘坐东方2号宇宙飞船,在轨道上环绕地球飞了17圈。1962年2月20日,格伦被送入轨道,成为第一个进入轨道的美国人,他围绕地球转了3圈并安全返回。

随后,美国和苏联在载人航天这一领域展开了激烈的竞争,他们反复试验并推动航天技术快速进步,宇航员停留在地球轨道上的时间越来越长,宇宙飞行的控制精度也越来越高,载人登月的技术储备也逐步成熟。1963年5月,美国宇航员库珀创造了在轨道上停留约35小时、绕地球飞行22圈半的历史纪录;翌月,苏联宇航员贝科夫斯基就打破了这个纪录,他在空间轨道上停留了119小时、绕地球飞行了81圈。与此同时,苏联人把杰蕾什柯娃送入地球轨道,成为进入太空的第一位女性;1964年10月,苏联人把乘坐3位宇航员的上升1号宇宙飞船送入轨道,在轨道上绕行16圈,是第一次多人乘坐的空间飞行;1965年3月13日,乘坐两人的上升2号进入轨道,其中一人——列昂诺夫穿着厚厚的宇航服离开这艘飞船,用一根绳系着飞船,在太空中度过了10分钟,这是人类第一次“太空漫步”;同年,美国发射了双子座系列中的3艘双人宇宙飞船。飞船的轨道可以在空间调整,且可以在舱内操纵飞船。这是第一次成功地在轨道上操纵飞船。1965年6月,乘坐双子座4号的怀特成为第一个在太空中漫步的美国人,他在舱外停留了21分钟;1965年8月21日,乘坐着库珀和原拉德的双子座5号成功发射,库珀由此成为第一个两次进入轨道的宇航员;于1965年12月4日发射的双子座7号绕地球轨道飞行220圈,在空间停留时间长达两个星期,这证明人类可以不受伤害地在空间停留到长达往返月球所需的时间;1966年3月16日,载着阿姆斯特朗和斯科特的双子座8号,成功地与一艘无人驾驶飞船会合,或者说对接。这是首次空中对接,一次对人类登月至关重要的演习。因为按照计划,一艘乘坐3人的宇宙飞船将把宇航员送入月球轨道,然后其中一部分(包括火箭和乘坐两位宇航员的登月舱)与飞船分离,在月球上着陆,另一位宇航员驾驶飞船则停留在月球轨道上。完成考察任务后,火箭在月球表面再次点火发射升空,与留在轨道上的飞船会合并返回地球。

由于载人登月的技术十分复杂,任何一个环节出现问题都可能导致灾难性的后果。所幸的是,载人航天试验的前6年虽然也出现了一些问题,但并没有发生宇航员伤亡的重大事故。不幸终于在第7年接二连三地发生了,1967年1月,3名美国宇航员格里索姆、怀特二世和查菲在做地面常规试验时,因飞船密封舱失火,无法逃生而牺牲。4月23日,苏联宇航员科马洛夫在进入大气层时,因联盟1号飞船的降落伞无法打开而牺牲,是第一个在空间飞行过程中牺牲的宇航员。此后,又有3名苏联宇航员在飞船着陆时不幸遇难。

一连串事故的发生对人类的登月雄心造成了不可避免的打击,使苏美两国的登月计划被迫推迟。美国曾打算开始执行阿波罗计划——发射一系列旨在把人送上月球的三人宇宙飞船。由于要增加安全设备以防火灾,飞船又重新设计,该系列飞行的首航时间推迟了一年半。直到1968年10月11日,新系列中的首次飞行——阿波罗7号才发射升空。12月21日,阿波罗8号发射,成功进入环绕月球的轨道并顺利返回。1969年5月18日,阿波罗10号做了同样的工作,在飞行期间,宇航员操纵它成功地降到距月球表面15千米高度的地方。7月16日,乘坐着阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯三位宇航员的阿波罗11号宇宙飞船发射。7月20日,柯林斯在轨道上操纵飞船的主体部分,而阿姆斯特朗和奥尔德林则乘一具小型月球着陆器降落到月球上,在那儿,阿姆斯特朗成为第一位、奥尔德林成为第二位踩上地球以外的一个新的世界的人。当时,阿姆斯特朗在踏上月球表面后,说出了一句此后在无数场合常被引用的名言:“这是个人迈出的一小步,但却是人类迈出的一大步。”

在伽利略用他的第一架望远镜证明月亮是一个有山脉、环形山以及看上去颇似海洋的平坦地区的世界之后整整360年,那个世界上第一次有了人类的足迹。

其他5次飞行(阿波罗12、14、15、16和17号)都很成功。每次飞行所做的实验和观测都比前一次更精细,在地球上的电视里所有这些都看得很清楚。地球上的人们,可以看见宇航员在月球上驾驶用动力驱动的车辆——月球车。只有一艘飞往月球的飞船没有做到这一点,就是阿波罗13号由于飞行故障而遭到失败,但飞船和驾驶人员全部安全地回到了地面。

在阿波罗计划结束之前,有12名美国宇航员曾在月球表面漫步。

对行星地质学家和月球科学家来说,人类登月的伟大成就,在于从月球上带回了岩石和土壤样品。除了陨石外,这些样品也是第一批抵达地球的地外物质。研究结果表明,月球上没有水,没有有机物,是一个根本没有生命的荒寂世界。

$长时间的宁静期

自1972年美国阿波罗计划完成和1976年苏联最后一个无人月球探测器采样返回以后,月球又重归于亘古的大寂静、大荒寒,当年阿波罗11号登月所引起的几近全球狂热,早已成过耳秋风。

从1976年至1994年的克莱门汀号小型月球探测卫星的成功探测之间的18年间,苏联和美国都没有再发射过月球探测器,月球探测处于低潮,其主要原因可能是:

1. 第一次月球探测高潮是由苏联和美国两个超级大国为争夺空间霸权而掀起的竞争,是冷战的产物。随着冷战时代结束,加之后期苏联解体,空间霸权的争夺有所缓解,美国和苏联都需要在战略、技术与集成、探测效益等各方面认真总结第一次月球探测高潮期间的经验与教训,克服探测活动耗资大、效率低、探测水平不高的问题,世界各国的月球探测随之进入宁静期。

2. 为了适应后阿波罗计划和后月球计划等,使月球探测走向新的突破,需要进行月球探测的技术、手段与方法上的改进与重新研制,如小卫星的研制,更高精度、更有效的科学载荷的选择与研制。卫星的轨道测控,数据传输与接收、处理等一体化操作技术的研制等都需要相当长的一段时间。

第一次月球探测高潮,以美国的胜利而告结束。“阿波罗”登月现在看来可圈可点处不少,仅以计算机技术而言,虽然欧阳自远曾调侃说在这方面它还不及今天大家手里拿着的手机,但在当年足以让世界震惊了。

3. 通过美国的阿波罗计划和苏联的月球计划,人类获得了难以计数的第一手数据与资料,并发动世界各国有关试验室对月球样品开展系统而深入地研究。面对如此海量的信息资源,各国科学家都需要相当长时间来整理、研究和消化,更需要将月球研究提高到理性认识的阶段,并通过不断地交流、研讨和深入思考,提出下一步月球探测计划的新目标和新内容。

在美国航天局的心目中,也以为对于月球该做的都做了,以后的工作主要就是对已取得的难以计数的数据、资料与样品,动员各方面的力量开展系统而深入地研究。

4. 实现月球探测技术向民用需求转移。以阿波罗工程为例,阿波罗工程是当时规模最大、耗资最多的科技项目之一。这项月球探测科研计划的实施导致20世纪60—70年代液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、通信技术、测控技术、合成材料、计算机、激光技术、医疗技术等一大批高科技工业群体的兴起与全面发展,把美国的科技整体水平提高到一个全新的高度。后来又将该计划中取得的技术进步成果向民用转移,带动了整个科技的发展与工业繁荣。据不完全统计,从阿波罗计划中产生了3000多项新技术,带动了民用技术的快速升级,最后大约每投入1美元就有4—5美元的回报。据美国Chase研究会测算,阿波罗计划的投入产出比为1:14。阿波罗计划虽然当时耗资256亿美元,但其二次开发应用所产生的效益,远远超过阿波罗计划本身所带来的直接经济与社会效益,甚至可以说,美国目前的科技水平和军事力量都是在“阿波罗计划”所建立的良好基础上发展起来的。

5. 虽然月球探测是人类深空探测的首选目标,但它不是最终目的。走向太空、开发与利用太空资源,乃至实现人类的太空移民才是人类的真正目标。随着第一次月球探测高潮在空间探测技术上的重大突破,大大激励与鼓舞了人类向深空进发的雄心,各空间大国纷纷把探测的目光聚焦到太阳系内的其他行星、卫星、小行星、彗星上。为实现这些目标,需要对已有月球探测技术和设备进行升级改造,研发深空探测所需新技术。

6. 通过第一次月球探测高潮,人类成功实现了环绕月球探测、月球表面硬着陆(发射航天器击中月球)、软着陆、月球车巡视和载人登月等具有划时代意义的月球探测活动,这标志着人类对月球本身的探测已经达到了顶峰。同时,第一次月球探测取得的巨大成就也使得新的月球探测活动难以取得更新的发展和重大突破(这里不包括科学研究的更新发展和重大突破),再加上探测活动耗资巨大,所以美国的空间探测战略逐渐转移到建立空间站、建造和使用可往返天地之间并重复使用的航天飞机,以及对火星、木星、土星的卫星等进行的深空探测,以期望在这些领域取得新的重大突破,继续保持美国的航天超级大国地位。至于苏联和后来的俄罗斯,由于原有政治体制崩溃、经济发展水平下降并长期低迷等原因,已经没有能力进行新的更加有创新意义的月球探测活动和其他深空探测活动。

在20世纪50年代,有个普遍认可的理论:如果一个国家能够成功地最先建立起永久性宇宙空间站,它就迟早能控制整个世界。在对抗作用的驱使下,美苏两国将天文数字的财力和物力投入这场无声的战争中,彼此竞相发射火箭和载人飞船,以争夺主宰世界。

再有,阿波罗计划离不开火箭,每一次飞船升天都得发射三级火箭,火箭打上去就回不来了。NASA的科学家们想设计出一种可以像飞机一样重复使用的东西,即航天飞机,而且还想在地球轨道上建立永久的空间站,可以说在阿波罗计划之后,这两样东西,几乎耗费了NASN全部的精力与财力。

$重返月球的新战略

欧阳自远从来相信,对于给予地球演化以无穷润泽的月球而言,放弃月球的研究,在很重要的程度上,不但是放弃了对早期地球历史的理解,也可能放弃了对地球未来发展的理性分析!

欧阳自远指导的研究生里,有几十位出国留学后没有回来。有的在美国航天局,有的在加拿大宇航局,有的在欧洲宇航局,或是在其他相关的领域工作。欧阳自远与国际上知名的月球、火星专家建立了广泛联系,彼此间有着长期深入的学术交流。

欧阳自远的密切观察和大量动态信息的综合分析,都在堆积一个日渐清晰的事实:

太空的平静只是宾馆里中央空调制造出来的四季如春,似乎已如弃妇一样落落寡合的月球,正在不少国家的瞳仁里呈现出香格里拉式的梦幻……

1984年,联合国通过了《指导各国在月球和其他天体上活动的协定》(简称《月球条约》),规定月球及其自然资源是人类共同财产,任何国家、团体和个人不得据为己有。月球的探测、开发与利用是没有政治边界的,谁先到达,谁先开发;谁先利用,谁先得益。该协定首次提出了月球的开发与利用问题。

1986年7月20日,在“阿波罗飞船”登月20周年之际,老布什总统宣布:

“在本世纪,美国人的任务是建好空间站和航天飞机,下一个世纪,我们要重返月球,而且要永远地待下去。”

老布什没有公开的是,其实在这时,美国已经有了不但要在月球上驻留,而且要进一步探测火星的构想。同年,经过总结和反思,美国航天局提出了“又快、又好、又省”新的空间探测战略。

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