【登月 50 特輯】阿波羅 11 號,人類的一小步與一大步

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 16 日 14:00 | 分類 天文 , 科技史 , 航太科技 follow us in feedly


1969 年,史上第二大颶風卡米爾(Camille)橫掃美國維吉尼亞州帶來慘重災害,黃道十二宮殺手(Zodiac Killer)持續犯案搞得人心惶惶,這一年,史丹利庫柏的《2001:太空漫遊》沒能拿下 41 屆奧斯卡的最佳導演獎,但也是這一年 7 月,在距離地球 384,400 公里的地方,名叫阿姆斯壯的男人走出太空艙,在那個人們總是仰望的月球地表踏下一步。

登月計畫歷史背景

二戰結束後由於核子武器出現,沒有國家希望再有世界範圍的大規模戰爭,但在仍舊渴望爭奪世界霸權之下,兩大強權美國和蘇聯轉為展開「冷戰」,在政治、經濟、軍事領域爭相展現實力。

當時火箭科技仍處於發展階段,發展太空計畫除了能彰顯航太實力,更能進入前人未竟之地在歷史留名.為此美蘇都建造起能發射至太空的彈道飛彈,並在 1955 年 8 月相隔 4 天先後宣布人造衛星發射計畫,影響後世的太空競賽也自此展開。

▲ 加加林成功登上太空當天的俄羅斯《真理報》。(Source:Flickr/Nickolas Titkov CC BY-SA 2.0)

儘管美國是搶先「喊聲」的國家,但在競賽的前幾個回合蘇聯明顯取得勝利,1957 年 10 月,蘇聯成功將史普尼克 1 號(Спутник-1)送上軌道,並在 1961 年 4 月完成世上首次載人宇宙飛行,讓蘇聯太空人尤里加加林(Yuri Gagarin)成為歷史第一位能親眼見到地球的人類。

相較之下,除了 1957 年 12 月匆促發射的先鋒測試火箭 3 號在全國直播前爆炸,1958 年 1 月發射的首顆人造衛星探險者 1 號(Explorer 1),1961 年 5 月「水星計畫」完成首次載人任務,美國的太空發展看似總是慢了一步。

為了讓美國在太空競賽趕上並超越蘇聯,水星計畫首次載人飛行成功後 20 天,時任總統甘迺迪便戲劇性宣布了一項雄心勃勃的目標:10 年內將美國人安全送上月球。

甘迺迪發言時,NASA 對「登月任務」的認知,只有第一位進入太空的美國太空人艾倫雪帕德(Alan Shepard)的 15 分鐘資料可以參考,太空會合對接、新型火箭開發、如何使太空人登陸月球再進入大氣層、未知的長時間失重及太空輻射等潛在問題,飛向月球需要 NASA 在很短的時間內於技術取得巨大進展。

▲ 1962 年甘迺迪於卡納維拉爾角參與簡報。(Source:NASA)

沒有人知道通往月亮的路,但在甘迺迪的指示下,他們必須在黑暗中摸索前進。

阿波羅計畫

其實早在宣示登月的前一年,阿波羅計畫便被當作水星計畫的後續計畫提出,但當時計畫未受到重視,NASA 並沒有得到足夠經費好好發展,直到甘迺迪接任才有些許發展,但最大的刺激還是來自於蘇聯成功。

然而即使有了經費,NASA 仍有許多技術問題需要克服,而這也在阿波羅計畫進入測試階段時反應出來。

1967 至 1972 年期間,阿波羅計畫一共進行了 15 次任務,但真正的載人任務一直到阿波羅 7 號才開始進行,這也與阿波羅 1 號發生的重大悲劇有關。

▲ 阿波羅 1 號犧牲的 3 位太空人。(Source:NASA)

阿波羅 1 號還被稱為 AS-204 任務時,是 NASA 規劃的阿波羅太空船(Block I Apollo)第一次環繞地球軌道載人飛行任務,原定於 1967 年 2 月 21 日發射,但在 1 月 27 日發射台模擬時發生火災,由於太空艙內是純氧環境,火勢迅速蔓延並在 17 秒內殺死 3 位太空人。

這場災難促使 NASA 修改太空船系統並重新審視計畫,規劃更多的無人測試飛行驗證船艙性能再展開載人飛行任務。為了紀念殞命的太空人,AS-204 任務自此起也正式更名為阿波羅 1 號。

阿波羅 7 號──經過數次無人測試後,阿波羅計畫的首次載人飛行任務於 1968 年 10 月由阿波羅 7 號執行。為期 11 天的太空生活中,太空船的硬體和系統都通過測試,由於狹窄的船艙及首次在太空中待較長時間,任務期間 3 位太空人都得了感冒,值得一提的是,這也是美國太空載具首次進行電視直播。

阿波羅 8 號──阿波羅 7 號的成功給予美國政府很大的信心,擔憂蘇聯可能領先及相關因素考量下,NASA 最終將阿波羅 8 號原定行程調整為繞行月球的載人飛行。
儘管不太有人會記得這些先鋒者的名字,但 Frank Borman、Jim Lovell 和 Bill Anders 是第一批在月球上空飛行的人,1968 年聖誕節前夕,3 位太空人在月球上空飛行了 20 個小時,朗讀了一段聖經創世記的段落,並從月球視角拍下著名的「地球升起」照片。

▲ 著名的「地出」照片。(Source:NASA)

後續阿波羅 9 號、10 號登月小艇的測試獲得成功後,NASA 開始認真規劃起登陸月球的目標,並在 1969 年 7 月 16 日上午正式發射以登月為任務的阿波羅 11 號。

阿波羅 11 號:人類史上第一次登上月球

經過 3 天飛行後,阿波羅 11 號於 19 日進入月球軌道,20 日將稱為「鷹號」的登月艙與指令艙「哥倫比亞號」分離,由柯林斯(Michael Collins)留守哥倫比亞號,阿姆斯壯(Neil Armstrong)和艾德林(Buzz Aldrin)則駕駛鷹號往月球地表前進。
儘管錯過了預選著陸區,在阿姆斯壯和艾德林的沉著應對之下,阿波羅 11 號登月艙成功在 20 日晚間 8  點(UTC)登陸月球,至此甘迺迪的登月宣言也終於實現。

▲ 確定阿波羅 11 號成功登陸月球後,控制中心的工程師露出放鬆的微笑。(Source:NASA)

儘管甘迺迪早在 1963 年遇刺身亡,未能親眼見到宣言實現,登月計劃背後甚至可能只是基於與蘇聯的較勁心態,無論出發點為何,都讓人類第一次踏上另一個星球。據 NASA 統計,在全球直播之下,當天地球至少五分之一人類都見證了阿姆斯壯在月球上踏出第一步。
著陸之後,阿姆斯壯和艾德林在月球表面待了 2 個多小時,收集土壤和岩石樣本並進行一些實驗,同時留下一面美國國旗、一個紀念阿波羅 1 號太空人的獎章和一塊銘牌。

▲ 銘牌除了有 3 位太空人和總統簽名,還寫著一段話:「西元 1969 年 7 月,來自地球的人類首次踏上月球,我們代表全人類為和平而來 。」(Source:NASA)

阿波羅 11 號成功後,NASA 又進行了 5 次登月計畫,除了阿波羅 13 號「成功的失敗」(機組人員從未降落月球,但爆炸導致系統失靈後仍安全返回地球),阿波羅 14 號、15 號、16 號和 17 號都獲得成功。

其中執行阿波羅 15 號任務的太空人 David Scott 還在月球表面進行一項實驗來驗證伽利略的理論:他放下一把地質錘和一根羽毛,兩者在沒有空氣阻力的真空中同時落到月球地表。地質學家 Harrison Schmitt 則是在最後一次登月的阿波羅 17 號任務,成為第一位也是目前唯一一位到過月球的科學家。

透過這 6 次登月,科學家收集了許多數據及月球岩石標本,隨著新工具和技術開發和應用,這些任務收集的樣本將繼續揭示月球的更多資訊。

登月計畫的後續影響

雖然因為資金問題 NASA 被迫取消阿波羅 17 號後的登月計畫,但登月帶給人們的,並不只是跨足太空的象徵性或太空探索的進程,更大幅促進了科技發展的步伐。

除了通訊、氣象衛星發展,冷凍食品、無線吸塵器、防刮鏡片、記憶泡棉、血液透析等技術也是直接由登月科技衍生,更別提 NASA 登月研究對電腦微晶片出現的影響;可以說如果不是美蘇角力促使相關研究快速進步,筆電、手機這些工具可能都不會存在。

說來有趣,當初是史普尼克 1 號的成功引發美國政府的危機意識,間接促使艾森豪成立太空專任機構 NASA,而加加林登上太空也讓接任的甘迺迪正視登月項目,在兩強「冷戰」之下,人類的科技得以不停突破發展,一直到現今。

▲ 阿波羅 11 號收集月球土壤的袋子,最終以 181 萬美元賣出,蘇富比拍賣介紹文案寫著:袋中布料帶有少量月球沙塵。(Source:Sotheby’s

2017 年蘇富比拍賣,阿波羅 11 號用來採集首批月球土壤及岩石樣本的袋子以 181 萬美元(約台幣 5,600 萬元)價格落槌,阿波羅 13 號的飛行計畫書以 27.5 萬美元成交,隨著 50 週年登月紀念日將至,記錄登月的第一代錄影帶和阿波羅 11 號飛行紀錄也即將登上拍賣。前者預估拍賣價格將達 200 萬美元(約台幣 6,300 萬元),後者更上看 900 萬美元(約台幣 2.8 億元)。

除了相關物品均以高價賣出,太空熱再度掀起的當下,美國也重啟了登月計畫,中國、日本及俄羅斯也有相關規劃在進行,只能說,這或許就是月亮的魔力。

為了證實人類真的曾登上月球,2009 年 NASA 曾發射月球勘測軌道器(LRO)拍攝一系列照片回傳,雖然已經經過數十年,照片中仍可以清楚看到著陸點及月球車輛留下的軌跡。科學家認為,當初插的星條旗很可能因嚴重溫差變形,但沒有大氣的影響,太空人在月球表面留下的足跡或許還在。

▲ 那一小步與一大步。(Source:NASA)

如果你現在抬頭看看天空,說不定還能看到阿姆斯壯的腳印。

(首圖來源:NASA)

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