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在登月决策做出之后的12个月里,整个计划开始全面展开。我们成立了新的中心,分派了角色和职能,并且就运载火箭和飞船的基本设计达成了一致。此外,我们设立了一项极其重要的新计划,即“双子星座”计划,以研究交会、对接和“阿波罗”飞船启程前要解决的许多其它重要问题。
在该计划之初,有两家政府机构对参与计划表示出极大的热情。一家是由沃纳·冯·布劳恩博士领导的马歇尔航天飞行中心。它是一家成熟的中心,拥有5000余名员工。另一家则是规模不大但却非常专业的航天项目组。它只有几百人,但当时已承担着大量的“水星号”计划工作。局长韦布先生、常务副局长德莱顿博士和副局长西曼斯博士都是国家航空航天局的高层管理人员,他们让一个名为布雷纳德·霍姆斯的年轻人在华盛顿负责载人航天工作。该项目组迅速地开始确定各部门在登月计划下的角色和职能。在佛罗里达,我们组建了一个新的发射中心,曾在马歇尔中心供职的库尔特·德布斯博士被任命为该中心负责人。马歇尔中心赢得了研制巨型登月火箭的任务,尽管火箭尺寸和飞往月球的方式在当时还没有确定。有关部门还决定把航天项目组扩充为一个完整的中心,负责研制飞船以及建造飞船研发、宇航员训练和飞行操作所需的全套技术设施。我成为位于休斯敦的这一国家航空航天局新中心的负责人。中心的设施获得了国会批准,但当时还是空中楼阁。就这样,在“阿波罗”计划的第一年里,航天项目组转变成了载人航天器中心,并从弗吉尼亚迁到了得克萨斯。在新中心设计和建设期间,我们在约50多栋租用的建筑里办公。这是一个壮大、健全和艰苦创业的时期。其间,我们要建立起新型的承包商关系,要迁移家庭和办置新家,同时还要进行“水星号”项目的轨道飞行。
登月的许多关键设想和设计都是在动荡不安和紧张地开展着重大飞行活动的这一时期形成的。早在总统做出登月决策之前,我们就一直在探讨载人绕月飞行的设计和方针。为此我们进行了一系列的自由讨论,研究在机会出现时如何来设计能实现这一目标的飞船。我们这些关键人物利用晚上、周末或一切可以利用的时间,讨论机组规模等问题以及其它基本设计因素。我们认为,即使不考虑复杂的着陆问题,在奔月的旅途上也需要有3个人才能完成全部要做的工作。我们认为人能够在往返月球所需的时间内承受住零重力环境。我们确定,每平方英寸5磅的氧大气环境是无需另设气闸舱便可开展舱外活动的一个系统的最佳工程折衷方案。其它基本决策包括选定船上导航系统及地基系统以及决定采用受控再入来减小过载和实现精确着陆等。这些最初的探月飞行方针都向国家航空航天局所有各中心和宇航工业界做了介绍。
登月飞船的方案设计分两个阶段。指令与服务舱作为绕月飞行研究的一部分最先通过演变而设计出来,而月球着陆器则是在登月方式确定后才设计的。非常幸运的是,经过演变的指令与服务设计自身所具有的特点允许我们这样做。我们此前设计的绕月飞船有一个把机组人员安排在船箭组合体顶部的指令舱。这样,一旦在发射期间出现应急情况,宇航员便可以利用逃逸塔逃生。装有空间推进燃料、电力设备和其它储备的服务舱位于指令舱之下,配有大型火箭和机动系统。服务舱下面的适配器中装有飞船的第三部分,即任务舱,宇航员们可以到这里开展专项实验。正是由于这一原因,我们才得以在登月任务全面确定下来时,用月球着陆器代替了上述的任务舱。而指令舱和登月舱之间的掉头、对接和通道转移动作因而也与我们此前制订的指令舱和任务舱之间的相应动作相同。
指令舱的形状是通过对“水星号”飞船形状加以完善形成的,并且针对受控再入将面临的更高的加热速度和所需的攻角做了优化(大家一定还记得,在该计划之初,再入还被看成是一个很严重的问题)。从月球再入所产生的加热速率将两倍于以轨道速度返航的飞行器。当时专家们曾警告我们,激波辐射也将是一个加热源。我们通过研究发现,尽管船尾部分的形状需要比“水星号”飞船更尖一些,但钝头体仍是最佳形状。后来我们的月球飞行也表明,“阿波罗”飞船的设计,特别是船尾部分的设计是相当保守的,宇航员们从月球返回的安全裕度足以让人放心。“阿波罗”飞船指令舱最初外形的确定主要是由载人航天器中心的马克斯·费格特、考德威尔·约翰逊和其他人员负责的。他们还提出了内部布局建议。
在登月任务的的整个初期规划过程中,我非常担心太阳辐射对宇航员的影响。专家们对登月任务中可能受到的辐射量意见并不完全一致。我记得乔治·洛曾说,如对舱壁进行正常的防护,再加上剧烈太阳活动的可能性并不高,这一危险是可以得到缓解的。他是对的,宇航员在登月旅途上实际所受的辐射在医学上看的确无关紧要。如果不是麻省理工学院的斯塔克·德雷珀及其工作组动手较早,空间导航就可能成为一个严重的问题。早在1961年,他们就根据合同承担了为“阿波罗”飞船设计一个导航系统的工作。他们与工业界伙伴一道,制造出了精度非常之高的导航系统。
总体计划的各个组成部分现在开始往一起组合。1961年秋,北美航空公司赢得了“阿波罗”飞船指令与服务舱的建造合同。勤务推进发动机、反作用控制系统和燃料电池的基本设计当时已在进行,但仍有一些重大技术领域需要攻克。其中之一就是运载火箭的设计。通过多项研究,已经没人再支持最初提出的大型火箭方案。冯·布劳恩博士和亨茨维尔工作组开始集中研究一种中等尺寸的火箭。该火箭第一级准备使用5台巨型F-1发动机,上面级则准备采用新的氢氧发动机。它的大小很容易调整,以便把90000多磅的重量送上飞往月球的路线。我们在休斯敦的人极力支持后来被称为“土星”5的这一设计。如果采用月球轨道交会技术,我们只需用一枚这样大小的火箭便能把飞船送往月球。不过,月球轨道交会方案获得正式批准花了我们相当多的时间和精力。由韦布选定在华盛顿负责“阿波罗”计划工作的布雷纳德·霍姆斯极力推崇地球轨道交会方案。这种方式需要两次发射巨型“土星”5号火箭。两次发射的火箭将在轨道上会合,从一枚火箭泵取燃料并重新加注给另一枚,然后使后者再次调整指向并点火飞往月球。采用这种方式,送往月球的有效载荷将可远远大于只发射一枚火箭,但在我看来,由此带来的技术和操作问题的难度将会非常之大。
相比较而言,我相信并支持月球轨道交会。在这种方式下,着陆器将在月球轨道上离开母船并落向月球表面。返回月球轨道后,它又将与母船对接起来,使宇航员能转移到指令舱,飞返地球,并实施再入和着陆。月球轨道交会得到了兰利研究中心负责研究该方案的工作组主席约翰·霍伯特的青睐。我一听到这一方案,就确信这就是我们要采用的方式。它要求向月球发送的重量要小得多,但在我看来更重要的是,我们可以将飞船的一部分设计成专门用于月球着陆和起飞的飞行器,而将另一部分设计成能往返月球并专门用于再入和地球着陆的飞行器。它的另一个优点是,由于飞船被分成了两部分,工业界的工作也可以分摊给两家大承包商,而且每家的工作任务也因此而更加便于管理了。
到1961年晚秋时节,我们在新建的载人航天器中心工作的全体人员都一致赞成采用月球轨道交会方案,并竭力对月球着陆器、交会和要做的权衡进行全面研究。1961年12月我们曾恳请布雷纳德·霍姆斯批准月球轨道交会。但当时我们没能说服他。最终决定是在仅过了6个月后做出的。月球轨道方式被采纳在很大程度上要归功于在休斯敦工作的人。当时担任我们“阿波罗”飞船项目经理的查尔斯·弗里克更是功不可没。弗里克手下的研究结果首先使里斯和冯·布劳恩博士等马歇尔航天飞行中心的关键工程人员改变了立场,最后又使布雷纳德·霍姆斯转变了态度。霍姆斯的助手乔·谢伊博士随即把这项决定提交给了政府的更高层。韦布先生批准了这一月球轨道交会计划,只有维斯纳博士和少数几位总统科学顾问还是不同意。不过,白宫接受了韦布先生的决定。
在这一时期,我们有布雷纳德·霍姆斯来负责“阿波罗”计划可说是一大幸事。他通过成立一个管理委员会并定期召开会议来鼓励主要中心领导加强协作。在这些会议上,我们对各自不同的意见进行辩论,并发展成了一支管理队伍。领导者如果能力不强,就会强行做出武断的决定,从而使整个登月任务彻底无法实现。
至此,我们的韦布局长终于有了一个总体规划。它包括“土星”5号巨型三级运载火箭,还包括一个乘载3名宇航员的指令舱。指令舱是一个钝头体,并根据受控滑翔再入的要求进行了适当的形状和配重设计。它采用烧蚀材料制作防热层,并将利用降落伞在海上溅落。单独设置的服务舱带有空间推进发动机、姿控喷气推力器、用于提供电力的燃料电池以及燃料和氧气补给。还有一个月球着陆级,专用于在月球上登陆。它将乘载两人降落到月面上,并将从那里返回月球轨道与母船交会。简而言之,这便是“阿波罗”登月的技术规划。在后来的研制过程中,这一规划没有出现需要修改的情况。所有这一切都是在总统宣布登月决策之后一年内做出决定的。不到6个月之后,格鲁门公司赢得了建造月球着陆器的合同。
但基本项目规划中的一项重要工作还没有着落,那就是我们如何越过简单的“水星号”地球轨道计划与“阿波罗”月球之旅之间的那道鸿沟?我们需要有机会在航天飞行的众多新领域对我们的人员进行训练,而且我们也需要一个工程试验样机来验证我们的设计方案。答案便是“双子星座”计划。
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