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第12章 探險者效應(2)

大抉擇:2012,我們將何去何從 作者:(美)邁克·巴拉


火箭引擎有兩種類型,分別使用液體燃料和固體燃料。液體燃料引擎一般是首選,因為通過利用機械閥調整燃油和空氣的流量,你可以改變引擎的推力并節(jié)省燃油。固體燃料火箭引擎(當時稱為“馬達”)不能調整,因為一旦燃料開始燃燒,就只能到燃料耗盡才會結束。發(fā)射探險者1號的“木星號”火箭是一顆四級火箭,一級使用液體燃料,三級使用固體燃料。因為當時固體燃料火箭的燃燒率很不一致,整個第三級火箭的組裝轉速就是每分鐘750轉。之所以這樣做,是因為旋轉整個組合體可以很簡單地平衡不一致的推力。出乎意料的是,出于馮·布勞恩搞不清楚的原因,這樣做為火箭系統(tǒng)增加了大量能源,結果探險者1號進入了比預定軌道高得多(高出600英里)的軌道。因為無法解釋這一現(xiàn)象,馮·布勞恩和美國同事們在此后幾年中一直在探討這個問題。在其后的太空任務中,比如其他探險者火箭和新的先驅者火箭,也都出現(xiàn)了同樣怪異的過度表現(xiàn)。即使是制導和導航技術領先美國數(shù)年的蘇聯(lián),似乎在太空中也無法做好最基本的牛頓力學運動。他們第一次嘗試讓人造地球衛(wèi)星“登陸”月球(基本就是以撞擊月球的方式)時徹底錯過了目標,相差將近3 700英里,超過了月球本身2 160英里的直徑。1959年初,不斷升級的此類事件達到了頂峰,美國噴氣推進實驗室建造的衛(wèi)星“先驅者4號”原本準備登陸月球,結果誤差卻達到了令人大跌眼鏡的3.7萬英里,超過月球直徑的17倍。

這同樣也是不可能出現(xiàn)的情況。一旦擺脫了地球引力,計算進入月球的軌道就像拿傻瓜相機拍照片那么簡單了。這被稱做是“彈道軌跡”,意思是說就像出膛的子彈一樣直達目標。因為太空中沒有空氣阻力,軌道中重力的影響也微不足道,所以從地球的軌道登陸月球可謂小菜一碟。然而,甚至有些計劃中帶有中途修正預案的衛(wèi)星也沒有到達月球,而且誤差驚人。如果這種趨勢繼續(xù)下去,那么整個太空時代可能永遠也不會出現(xiàn),因為無論是美國還是蘇聯(lián),似乎都沒有找到可行的解決方案。

但沃納·馮·布勞恩和他的團隊最后肯定意識到了:如果希望航天器在太空中遵循傳統(tǒng)的牛頓力學,那么第一條規(guī)則必須是:不要讓它旋轉。我們可以推斷出這一點,因為幾乎就在先驅者4號以超出月球直徑17倍的距離與月球“失之交臂”后,他們立刻放棄了固體燃料火箭、旋轉的上面級,以及所有相關的并發(fā)狀況,改為使用當時風險更大、可靠程度更低的液體燃料設計方案。

決定擴展火箭設計模式、開始建設全新的航天器之后,馮·布勞恩[與航空航天局噴氣推進實驗室的威廉·皮克林(William Pickering)合作]啟動了“徘徊者”系列月球無人探測器項目。“徘徊者”系列探測器的設計目的是完成“先驅者”探測器未竟的使命:登上月球。“徘徊者”系列探測器的任務過程如下:向月球發(fā)射,途中校正一次,最后在月球表面降落?!芭腔舱摺表椖康膶嵤r間是在1961~1965年,從一開始,這一燒錢速度驚人(就當時來說)的項目就受到了種種問題的困擾。

使用液體燃料的兩級助推火箭“宇宙神/阿金納”上搭載的兩顆“徘徊者”探測器都沒能進入預定軌道。徘徊者3號探測器進入了太空,可仍然完全錯過了與月球的交匯,不過這次情況比之前略有改善,誤差減少到2.2萬英里。盡管“探測器中央計算機的某個計時器出現(xiàn)明顯故障”,徘徊者4號卻不知怎地最終降落到了月球的遠地面。情況的發(fā)展肯定讓人感覺馮·布勞恩距離解決這個難題越來越近了。


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