太空競賽!(6):登陸月球,比賽結束?

美國在阿波羅11號成功登月,整個阿波羅計劃一共登月6次,讓12名太空人踏足月球。時至今日,美國仍然是唯一讓人類站上月球的國家。這場因為冷戰而開始角力的太空競賽終於來到了尾聲,最後美國與蘇聯發射的太空船在太空中對接,宣告太空競賽結束。

撰文|許世穎

來源: NASA [1]

 

● 阿波羅計劃(Project Apollo)

阿波羅計畫是美國登月的計畫,這個計畫出師不利,第一次載人發射任務還在測試階段就發生事故,造成三名太空人喪生。

阿波羅計畫曾考慮過幾種不同的登月方法,最後選擇了「月球軌道交會(Lunar Orbit Rendezvous)」。這個方法將太空船分成「指揮服務船(command and service module,以下稱為指揮船)」和「登月艇( lunar excursion module」兩個部分。太空船首先從地球上出發,抵達月球軌道以後開始繞行月球,接著登月艇會脫離指揮船,獨自登陸月球。任務完成後,登月艇再回到月球軌道與指揮船交會接合,最後整艘太空船一起回到地球(圖1)。

圖1、月球軌道交會示意圖|來源: Jooja [2]

 

比起直接從地球上開一台太空船登陸月球再回來,「月球軌道交會」的太空船設計更為複雜。不但指揮船、登月艇各自都需要獨立的動力系統,而且在月球軌道上交會接合也有一定的風險。好處是可以大幅節省發射成本,這方面帶來的助益非常可觀。NASA在測試過數次月球軌道交會的可行性及可靠性以後,決定還是選擇這個方法。

阿波羅計劃首次載人發射升空是從1968年10月的「阿波羅7號(Apollo 7)」任務,接下來每一次任務都有階段性目標,一步一步測試「月球軌道交會」的各個步驟,最後終於在1969年7月的「阿波羅11號(Apollo 11)」成功讓人類登陸月球。

 

● 尼爾.阿姆斯壯(Neil Armstrong)與伯茲.艾德林(Buzz Aldrin)

阿波羅11號一共有三名太空人(圖2),在指揮船「哥倫比亞號(Columbia)」上的是「麥可.柯林斯(Michael Collins)」,而在登月艇「鷹號(Eagle)」上的則是「尼爾.阿姆斯壯(Neil Armstrong)」和「伯茲.艾德林(Buzz Aldrin)」。

圖2、阿波羅11號三位太空人:尼爾.阿姆斯壯(Neil Armstrong)、麥可.柯林斯(Michael Collins)和伯茲.艾德林(Buzz Aldrin)|來源:NASA [1]

 

「鷹號」在20時17分40秒時,著陸在月球的土地上。原本安排太空人們先睡個5小時恢復體力後,才開始進行任務,不過毫不意外地,兩位太空人都認為自己睡不著(到底有誰這種情況下睡得著......),因此決定提早開始進行艙外活動(extravehicular activity)的準備。太空人們花了3個小時左右的時間準備器具、檢查狀態。最後在02時39分33秒時打開艙門,跨出了太空競賽美國勝利的一步。

眾所皆知,阿姆斯壯是第一位踏上月球土地的人類,並留下了「這是一個人的一小步,卻是人類的一大步」的名言。不過當時他所說的原文(That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind.)聽起來犯了一個文法錯誤,在「man」前面少了一個定冠詞「a」。

有些人認為可能只是錄音技術導致這個「a」沒有被錄進去,而阿姆斯壯本來也宣稱他不可能犯下這種錯誤。但他聽過錄音檔案後,自己也承認他可能真的少講了一個「a」。後來阿姆斯壯對此表示:「希望歷史能允許我犯下這個小錯誤。」

在阿波羅11號任務中,登陸月球的不是只有阿姆斯壯而已,登月小艇中的另外一個人「巴斯.艾德林(Buzz Aldrin)」就跟在後面,成為第二位踏上月球土地的人類。這個人的名字應該不少人聽過,因為動畫電影「玩具總動員(Toy Story)」裡面的「巴斯光年(Buzz Lightyear)」名字就是從這位太空人來的(順帶一提,劇情將巴斯光年設定為台灣製的)。

圖3、尼爾.阿姆斯壯替巴斯.艾德林在月球上拍的照片|來源:NASA [1]

 

艾德林踏足月球後說出來的話大概沒什麼人知道,很單純的一句:「這景觀真美!(Beautiful view!)」。相較於阿姆斯壯所說的名言,筆者個人很慶幸艾德林不是第一位踏足月球土地的人......。

阿波羅11號的艙外活動維持了2小時31分鐘40秒,期間他們搜集了月球表面的土壤樣本;放了一個地震儀,拿來量測「月震(Moonquakes)」;還放了一個反射器,只要從地球上打雷射光過去,量測雷射光反射回來地球所需要的時間,就可以量測出月球到地球的距離(圖4)!

圖4、阿波羅11號在月球表面放的反射器|來源:Wikipedia / Lunar Laser Ranging experiment [3]

 

● 太空競賽結束,兩大強權合作

阿波羅11號的成功讓美國在太空競賽獲得最後的勝利,在這之後阿波羅計劃又進行了數次任務,一直到1972年的阿波羅17號為止,一共成功登陸月球6次,將12名太空人送上月球,並對天文研究帶來絕大的貢獻。雖然蘇聯也同時進行登月的準備,但始終沒辦法成功。在美國搶先登月以後,蘇聯打算換一個目標:建造可以在太空中長時間運作的「太空站」。

1971年蘇聯發射了第一顆太空站「禮炮1號(俄:Салют-1;英:Salyut-1)」,在返回地球時不幸造成三位太空人犧牲。與此同美國時也開始類似的計畫,並在1973年發射第一顆太空站:「太空實驗室(Skylab)」,結果也不盡理想,在上升途中遭到了損壞。

1972年,當時的美國總統「理查.尼克森(Richard Nixon)」與蘇聯的領導人「列昂尼德.布里茲涅夫(Леони́д Бре́жнев)」開始談判、緩和兩大強權之間的關係,甚至還共同進行了「阿波羅-聯盟測試計劃(Apollo-Soyuz Test Project)」,要讓美國和蘇聯各自的太空船在太空中「對接」,讓兩邊的太空人在太空中進行交流(圖5)。

圖5、「阿波羅-聯盟測試計劃(Apollo-Soyuz Test Project)」中對接時的想像圖,左邊的阿波羅號與右邊的聯盟號太空船即將對接在一起|來源:R. Bruneau [4]

 

這個計畫在1975年獲得成功,蘇聯與美國的太空船相繼發射,在太空中對接。兩邊的太空人彼此交換禮物、互相參觀對方的太空船、一起用餐、一起做科學實驗,替這場因冷戰而開始的太空競賽劃下完美的句點。

太空競賽替人類帶來了許多貢獻,這期間加速了人類各種科技技術的進步,也讓人類開始利用太空載具獲取資源與知識。最後一次人類登月是1972年的阿波羅17號,到現在已經50年了,這期間再也沒有人類踏上月球。

近幾年,新一波的太空競賽正悄悄展開。這一次,登陸月球已無法滿足人類...(待續)

 

參考資料/圖片來源:

  1. NASA / The Apollo Missions (2022.02.06)
  2. [1] Wikipedia / Apollo 11 (2022.02.06)
  3. [2] Wikipedia / Lunar orbit rendezvous (2022.02.06)
  4. [3] Wikipedia / Lunar Laser Ranging experiment (2022.02.06)
  5. [4] Wikipedia / Apollo–Soyuz (2022.02.06)

 

【太空競賽系列】

太空競賽!(1):第一顆人造衛星

太空競賽!(2):太空犬萊卡

太空競賽!(3):太空人始祖--尤里.加加林

太空競賽!(4):《我們選擇登月》一場演講,帶領人類登月

太空競賽!(5):阿波羅 1 號-永未完成的旅程

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