书城科普走向太空
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第12章 人类对宇宙不懈的探索(2)

海王星的发现

自从发现了天王星以后,天文学家就着手研究这个新行星的轨道。可是,观测了一个时期以后,却发现天王星是一个“性格很别扭”的行星。因为别的大行星都循着科学家推算出来的轨道绕太阳运行,只有天王星有点不安分,它在绕太阳运行的时候,老是偏离它应走的路线。

这是怎么一回事呢?为什么别的行星都有准确的运行轨道,而天王星却不这样“走”呢?

天文学家根据太阳和行星、以及行星和行星间相互引力的关系,很快就猜破了这个谜。他们想:在天王星外面,一定有一个别的行星,这个行星的引力,在“扰乱”天王星的运行轨道。

可是,这个未知的行星到哪里去找呢?它又躲在哪里呢?我们用肉眼固然看不到它,即使用天文望远镜,一时也找不到它啊!

于是数学家出来帮天文学家的忙了。他们根据天王星在天空的运行路线,终于推算出这个未知的行星的轨道。

1846年9月23日,德国天文学家伽勒,用望远镜看到了法国天文学家勒威耶和英国天文学家亚当斯同时独立地用天体力学理论所算出的一个当时尚未发现的新行星,这就是海王星。

海王星距离太阳平均为449800万千米,等于地球与太阳的平均距离的30.09倍。它比天王星略小,直径是地球的3.88倍,质量为地球的17.22倍。

人类历史上第一位太空宇航员

1959年10月,苏联首位宇航员的选拔工作在全国展开。加加林从3400多名35岁以下的空军飞行员中脱颖而出,成为20名入选者中的一员,并于1960年3月被送往莫斯科,开始在苏联宇航员训练中心接受培训。

在训练中,加加林凭借其坚定的信念、优秀的体质、乐观主义精神和过人的机智成为苏联第一名宇航员。1960年,加加林加入共产党。

1960年8月,苏联将载有两条狗和一些老鼠、苍蝇的太空舱送入地球轨道,并成功地进行了回收。苏联的载人宇宙飞船已经进入到了实用阶段。可是,苏联当时最大的火箭尽管有4台发动机,但最大推力只有102吨,用来发射载人飞船是远远不够的。

苏联科学家科罗列夫想出了一个绝妙的主意,他将5枚这样的火箭组合起来,这样它们就拥有了500吨的推力,足以发射一艘载人飞船。急于抢先于美国人发射飞船的苏联政府很快就采纳了这个建议,不久,世界上第一艘载人宇宙飞船——苏联的“东方1号”,被推上了集束火箭的顶端。

1961年4月12日莫斯科时间上午9时零7分,加加林乘坐东方1号宇宙飞船从拜克努尔发射场起航,在最大高度为301千米的轨道上绕地球一周,历时1小时48分钟,于上午10时55分安全返回,降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区,完成了世界上首次载人宇宙飞行,实现了人类进入太空的愿望。

加加林驾驶的东方1号飞船成为世界上第一个载人进入外层空间的航天器,就在他的108分钟的飞行过程中,加加林由上尉荣升为少校。

“阿波罗”登月

登月的计划

自人类诞生以来,人类就仰望着月球,希望能够有一天踏上它的土地。在中国古代,就有着“嫦娥奔月”的美好传说。这千年梦想,到了20世纪60年代的美国“阿波罗计划”,终于变成了现实,把人送上了月球。

为了实现这一壮举,美国宇航局动员了2万家企业、200多所大学和80多个科研机构的42万多人参加了这项庞大工程,历时11年,耗资250多亿美元。

在经过了连续发射阿波罗1号到6号6次不载人的近地轨道飞行试验,阿波罗7号到9号3次载人模拟登月飞行,阿波罗10号1次到达距月面15千米处载人登月预演之后,终于在1969年7月16日将载人的阿波罗11号飞船成功地送上了月球。

伟大的登月过程

在地面控制中心的指示下,“阿波罗11号”飞船进入等待轨道,离月球大约100千米。阿姆斯特朗和奥尔德林已经穿好了宇宙服,乘“鹰”号和“哥伦比亚号”分离,慢满地下降,向月球飞去。柯林斯则驾驶“哥伦比亚号”孤独地在月球轨道上等待“鹰”的归来。

按规定,宇航员们应该在登月舱就餐,然后睡一觉,才能出舱活动,可他们俩准备了6个小时,再也等不及了。阿姆斯特朗率先走出了登月舱,穿着舱外宇宙服艰难地走下阶梯,在月球上留下了人类第一个足迹。他沿着登月舱走了一圈,仔细检查了登月舱4条娇嫩的腿,结果完好无损,如果任何一条腿折了,那他们两人就永远回不了地球。

奥尔德林也跟着走出登月舱,打开摄影机摄下了这里的景象,这是一个荒凉而冷寂的灰色世界,一个没有生命的世界,没有一丝绿色,他们每走一步都掀起一片褐色的沙土。远处无数高山挺立,天边的地球映衬在群山之间,构成一幅美妙的图画。

休斯敦宇航中心的官员指示他们赶紧收集月球岩石,怕他们遇到什么危险情况时慌乱之中而忘记了这件事。

他们俩像袋鼠一样向前一跳一跳,这大概是在引力只有地球1/6的月球上行走的最好办法了。奥尔德林托着一个袋子收集满各种月球岩石后先放回登月舱,接着举行了一个庄严肃穆的仪式,他们将一块特制的金属牌竖立在月面上,举起右手默默地念着一行字。

公元1969年7月,来自行星地球上的人类首次登上月球,我们为和平而来。

在这块金属牌下面放置了5个宇航员的金质像章,他们是苏联宇航员尤里·加加林、科马罗夫;美国宇航员格里索姆、怀特和查菲。他们为人类开发宇宙事业献出了自己的生命。阿姆斯特朗和奥尔德林还在月球上安装了一些仪器,如月震仪、激光反射器等等,这些仪器利用太阳能继续收集月球资料,发回地球供科学家研究。

2个半小时的月面探险活动很快结束了,阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶着“鹰”依依不舍地离开了这个世界,然后在空中与“哥伦比亚号”对接,安全返回了地球。在海上参加营救的9000人乘9艘船和50多架飞机早已等候在太平洋中部,最后,海军的直升机从海水中吊起了指令舱。3名宇航员在航空母舰的隔离室里与外界隔离了12个昼夜,因为科学家害怕他们带有月球病菌,后来,带回的22千克月面物质上没有发现任何微生物,宇航员们才得以同家人团聚。

阿姆斯特朗在踏上月球时说的一句话成为至理名言。——对于一个人来说,这是一小步,可对于人类来说,却是一次飞跃。

历史性的意义

阿波罗11号登月成功之后,紧跟着又陆续发射了阿波罗12号至17号,这6艘飞船中除了阿波罗13号由于意外事故未能登上月球之外,其余5艘全部登月成功。6艘登上月球的阿波罗飞船,每艘都载有3名宇航员,每次都是一名宇航员留在指令舱里绕月球飞行,另外两名踏上月球的土地,完成了各自肩负的考察项目。

12名宇航员6次登上月球,累计月面停留时间302小时20分钟,月面探测80小时,行程90.6千米,带回月球土壤和岩石样品381千克。月球空间探测使我们对月球的认识产生了巨大的飞跃,也为我们开发利用月球资源,提供了十分宝贵的第一手资料。

阴谋论

有趣的是,近年来,有一种说法很流行,那就是美国人从来就没有登上过月球,所谓的月球登月不过是美国为了赶超苏联,而在舆论上的欺骗行为而已。这种说法为很多人所津津乐道。作为“阴谋论”的一个典型。不过,到目前为止还没有确凿的证据证明美国登月是个骗局,所以,人们还是愿意继续相信,美国人确实登上了月球。

“挑战者号”航天飞机的失事

悲剧的发射

1986年1月28日,美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角航天发射基地上空万里无云,挑战者号航天飞机将要在这里发射升空,飞机上搭载了7名宇航员,包括一名女教师。

挑战者号航天飞机在顺利上升:7秒钟时,飞机翻转;16秒钟时,机身背向地面,机腹朝天完成转变角度;24秒时,主发动机推力降至预定功率的94%;42秒时,主发动机按计划再减低到预定功率的65%,以避免航天飞机穿过高空湍流区时由于外壳过热而使飞机解体。这时,一切正常,航速已达每秒677米,高度8000米。

50秒钟时,地面曾有人发现航天飞机右侧固体助推器侧部冒出一丝丝白烟,这个现象没有引起人们的注意。52秒时,地面指挥中心通知指令长斯克比将发动机恢复全速。59秒时,高度10000米,主发动机已全速工作,助推器已燃烧了近450吨固体燃料。此时,地面控制中心和航天飞机上的计算机上显示的各种数据都未见任何异常。

65秒时,斯克比向地面报告“主发动机已加大”,“明白,全速前进”是地面测控中心收听到的最后一句报告词。

第73秒时,高度16600米,航天飞机突然闪出一团亮光,外挂燃料箱凌空爆炸,航天飞机被炸得粉碎,与地面的通讯猝然中断,监控中心屏幕上的数据陡然全部消失。挑战者号变成了一团大火,两枚失去控制的固体助推火箭脱离火球,成V字形喷着火焰向前飞去,眼看要掉入人口稠密的陆地,航天中心负责安全的军官比林格眼疾手快,在第100秒时,通过遥控装置将它们引爆了。

挑战者号失事了!爆炸后的碎片在发射东南方30千米处散落了1小时之久,价值12亿美元的航天飞机,顷刻化为乌有,7名机组人员全部遇难。全世界为此震惊,各国领导人纷纷致电表示哀悼。然而,人们在悲痛之余,对科学事业的不懈追求并没有停止。在“阿波罗”1号的试验飞船火灾中遇难的格里索姆,生前曾说过一段感人的话“要是我们死亡,大家要把它当作一件寻常的普通事情,我们从事的是一种冒险的事业。万一发生意外,不要耽搁计划的进展。征服太空是值得冒险的。”

事故原因

事故原因最终查明:发射时气温过低,发射台上已经结冰,造成固定右副燃料舱的O形环硬化,失效。在点火时,火焰从上往下烧,O型环要及时膨胀,但O型环已经失效,火焰往外冒,断断续续冒出了黑烟。但是由于燃料中添加了铝,燃烧形成的铝渣堵住了裂缝,在明火冲出裂缝前临时替代了O型环的密封作用。

在爆炸前十几秒,宇航飞机遭到一股强气流,威力相当于卡特里娜飓风。凝结尾出现了不同寻常的“Z”字尾。接下来的震动让铝渣脱落,移除了阻碍明火从接缝处泄漏出来的最后一个屏障,火焰喷射在主燃料舱上。

在爆炸前一秒,火焰烧灼让主燃料舱的O型环脱落,造成了主燃料舱底部脱落。宇航飞机的机鼻也撞上了主燃料舱的顶部。在发射后73秒,“挑战者”号在40000公升燃料的爆炸下,炸成了几千个碎片。

本来这场事故是可以避免的。在发射前13小时,一位重要工程师向公司上级召开了电话会议,指出了上次“挑战者”号的发射由于O型环失效差点毁灭,但上级由于急着完成快捷而便宜的太空旅行,保持了自己的观点。在发射前30分钟,一架波音757客机报告了强气流的存在,但发射中心也没有注意。于是灾难就发生了。

另外一个悲剧

挑战者号的失事并没有阻止人类探索太空的脚步,后来人踏着前人的足迹继续上路了。他们取得了一个又一个伟大的成就。然而,牺牲在所难免,2003年2月1日美国东部时间上午9时,美国“哥伦比亚”号航天飞机在得克萨斯州北部上空解体坠毁,7名宇航员全部遇难。这是美国航天飞机的第二次灾难事故。它用血的事实告诉人们,探索太空绝不是无条件的,有的时候要付出难以承受的代价,但是,这是值得的!

火星探测器

长久以来,人们就一直幻想有“火星人”的存在。这并非完全空想,在太阳系的八大行星中,只有火星的各方面条件与地球相似,有生命存在的物质基础,它更有可能承载人们寻找外星生命的重任,而且,火星上也曾经发现了有水的痕迹,这些都促使人类迈向登上火星的步伐。

而且,地球人还在憧憬,一旦有一天我们的地球不再适合人类居住,也许我们可以移民火星,当一个新大陆的“殖民者”。因此,研究火星,登上火星,已经是刻不容缓的事情,谁先走一步,谁就占了上风。

在探索火星的道路上,全球科技最发达的国家——美国,无疑走在了前排。

2003年6月10日,名为“勇气”的火星登陆探测器从美国的卡纳维拉尔角空军基地发射升空,对于这个全新设计的超级智能机器人来说,这是一次孤单的旅行,在运载火箭的推动下,它将深入太空中的未知领域,在206个昼夜中完成长达4.8亿千米的星际旅行。然而,旅途的终点只是任务的开始,这个智能机器人在降落在火星表面后,将面临着一次巨大的挑战:寻找火星上可能存在的生命。

除了“勇气号”,美国还发射了“机遇号”火星探测器。“机遇号”于2003年7月7日发射,2004年1月25日安全着陆火星表面。“机遇号”通过对火星为期6年多的勘测,取得了很大的成绩:发现了形成于酸性湖泊的岩石,首次在火星发现陨石,抵达维多利亚陨坑,并对其进行了为期两年多的勘测,结果显示,早期火星曾有面积相当于俄克拉荷马州大小的一片地下水层。该研究为科学家如何研究火星表面,提供了清晰观点。