2．人類的一大步：太空探索的半個(gè)世紀(jì)

得到最初成功的鼓舞，也是為了在冷戰(zhàn)環(huán)境下顯示國(guó)力，壓制對(duì)手氣焰，美蘇在20世紀(jì)中葉展開了前所未有的太空競(jìng)賽。一個(gè)又一個(gè)千古夢(mèng)想被實(shí)現(xiàn)，一個(gè)又一個(gè)太空目標(biāo)被征服，人類的太空事業(yè)似乎一片光明。

1965年3月18日，蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫?qū)崿F(xiàn)人類第一次太空行走。

1969年7月20日，美國(guó)宇航員登月成功。

1971年4月19日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一座載人空間站“禮炮1號(hào)”。

1981年4月12日，美國(guó)第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞”號(hào)發(fā)射成功。

至此，人類飛向太空的嘗試，可以說已取得了完全的成功。人類正式進(jìn)入利用和征服太空的時(shí)代。但是，這個(gè)時(shí)代卻沒有遵照科幻作品所開列的時(shí)間表那樣迅速發(fā)展。直到目前，人類仍然在地球這個(gè)搖籃中苦苦掙扎。

偉大的工程：“阿波羅”登月行動(dòng)

“阿波羅”載人登月計(jì)劃始于1961年5月，1969年7月20至21日首次登月。此后，美國(guó)又相繼6次發(fā)射“阿波羅”登月飛船，其中5次成功，共計(jì)有12名宇航員登上月球。到1972年12月結(jié)束，整個(gè)計(jì)劃歷時(shí)約11年，耗資250多億美元。高峰時(shí)期參加該計(jì)劃的有2萬家企業(yè)、200多所大學(xué)和80多個(gè)科研機(jī)構(gòu)，總?cè)藬?shù)超過30萬，這是20世紀(jì)人類最宏偉的工程之一。

為進(jìn)行載人登月，美國(guó)實(shí)施了4個(gè)輔助計(jì)劃：1961—1965年首先發(fā)射9個(gè)“徘徊者”月球軌道器，以了解月面著陸的可能性；1966—1968年發(fā)射5個(gè)“勘探者”月球著陸器，了解月球土壤的理化特性；1966—1967年發(fā)射3個(gè)“月球軌道環(huán)行器”，對(duì)40多個(gè)預(yù)選著陸地點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，選出10個(gè)登月點(diǎn)；1965—1966年發(fā)射10艘“雙子座”飛船，進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)研究和飛船機(jī)動(dòng)飛行、對(duì)接及艙外活動(dòng)訓(xùn)練等。

在這些預(yù)備工作之外，為了實(shí)施“阿波羅”計(jì)劃，美國(guó)專門研制了運(yùn)載力為127噸的低軌道大推力“土星5號(hào)”運(yùn)載火箭。

研制“阿波羅”飛船是計(jì)劃的“重頭戲”。飛船的指揮艙是宇航員生活和工作的地方，也是控制中心；服務(wù)艙裝有主發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)；登月艙分為下降級(jí)和上升級(jí)兩部分。

首次載人登月由“阿波羅11號(hào)”飛船完成。當(dāng)時(shí)飛船上共有3人。飛船在低軌道與“土星5號(hào)”火箭第三級(jí)分離，沿過渡軌道飛行2天，接近月球，此時(shí)飛船服務(wù)艙的主發(fā)動(dòng)機(jī)減速，使飛船進(jìn)入環(huán)月軌道。接著，兩名宇航員進(jìn)入登月艙，駕駛登月艙與飛船分離。飛船指揮艙內(nèi)的另一名宇航員繼續(xù)駕駛飛船繞月球軌道飛行。登月艙在月面著陸后，登月的宇航員采集了22千克的巖石和土壤樣品，展開了太陽能電池陣，安裝了月震儀。任務(wù)完成后，他們乘登月艙的上升級(jí)返回月球軌道，與飛船對(duì)接，安全返回地球。

“阿波羅11號(hào)”在月球上降落的畫面，通過電視對(duì)全球進(jìn)行了轉(zhuǎn)播，數(shù)以億計(jì)的人們有幸目睹了這一歷史的創(chuàng)舉。從此，登上其他星球不再是科幻小說的胡思亂想，越來越多的青少年決心加入征服外星球的隊(duì)伍之中。

1969年11月至1972年12月，美國(guó)又陸續(xù)發(fā)射了“阿波羅12號(hào)”至“阿波羅17號(hào)”飛船，其中除“阿波羅13號(hào)”因故未能登月外，另五艘飛船均成功登月?！鞍⒉_15號(hào)”至“阿波羅17號(hào)”的宇航員還駕月球車在月面活動(dòng)，并采集了巖石標(biāo)本。宇航員一共帶回來400千克月巖樣品。科學(xué)家在僅僅3米長(zhǎng)的月球巖芯中，發(fā)現(xiàn)月巖多達(dá)57層，每一層代表一次隕石沖擊；科學(xué)家還測(cè)量了月球內(nèi)部發(fā)出的熱流……

遲緩的腳步：比金子還貴重的飛船

科幻小說家設(shè)想中的21世紀(jì)初太空開發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)在真正達(dá)到的水準(zhǔn)。小說家的設(shè)想從技術(shù)上來說幾乎都是可行的，那么究竟是什么原因阻礙了人類航天事業(yè)的發(fā)展呢？

最大的制約因素，說穿了只有一個(gè)字：錢。

宇航是高投入的科技活動(dòng)，截止目前，所有的航天器都造價(jià)昂貴?！鞍⒉_”計(jì)劃花費(fèi)250多億美元，動(dòng)員了超過30萬人參與。第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞”號(hào)的目的是節(jié)省費(fèi)用，但該計(jì)劃的實(shí)際花費(fèi)達(dá)到了天文數(shù)字的100億美元。火箭類航天運(yùn)載器多數(shù)為一次性使用，花費(fèi)巨資建造的運(yùn)載裝置使用一次就徹底報(bào)廢，對(duì)資金和各種資源都是巨大的浪費(fèi)。即使設(shè)計(jì)作為“多次使用”的“低價(jià)”運(yùn)載器航天飛機(jī)，由于設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的諸多問題，運(yùn)載進(jìn)入近地軌道的每千克費(fèi)用仍然過高。

第一個(gè)進(jìn)入航天器太空旅游的美國(guó)富翁蒂托，總花費(fèi)為2000萬美元。如以他的體重加上必需品總計(jì)100千克計(jì)算，商業(yè)運(yùn)載每千克重量到近地軌道漫游數(shù)天，竟然要花費(fèi)20萬美元。這個(gè)數(shù)字不僅普通工薪階層絕對(duì)無法接受，就連國(guó)力稍差一點(diǎn)的國(guó)家，也是無力承受的。這就決定了航天事業(yè)只能由世界上少數(shù)幾個(gè)強(qiáng)國(guó)來發(fā)展。

然而，由于歷史原因，這些國(guó)家的航天項(xiàng)目并不是互助和互補(bǔ)的，更多地表現(xiàn)為互相競(jìng)爭(zhēng)、互相重復(fù)。追究其根本，一方面是冷戰(zhàn)時(shí)期兩大陣營(yíng)的全面對(duì)立，另一方面也由于太空本身具有巨大的軍事潛力。這種狀態(tài)非常不利于太空探索的深入。最后，由于各國(guó)政府對(duì)航天的投入遠(yuǎn)少于軍備競(jìng)賽的投入，太空作為人類可以自由來往的疆域尚需時(shí)日。雖然國(guó)際聯(lián)合開發(fā)太空的趨勢(shì)已經(jīng)逐漸明朗，或者我們可以期待一個(gè)太空事業(yè)大發(fā)展的未來，但從國(guó)際空間站的經(jīng)歷來看，這種合作的效率還太低。相當(dāng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)，恐怕仍然只能指望各國(guó)自己的努力。

航天器進(jìn)入地球軌道目前主要依靠化學(xué)火箭發(fā)射。除一次性使用的火箭外，還有一種曾經(jīng)被廣泛應(yīng)用的運(yùn)載工具就是航天飛機(jī)。20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的載人宇宙飛船雖然在突破載人航天技術(shù)中起到了重大作用，在載人登月中立下了不朽功勛，但在實(shí)際飛行中還存在著多方面的不足：飛行時(shí)加速度太大，常人難以忍受；著陸時(shí)不好控制，返回點(diǎn)偏離預(yù)定著陸點(diǎn)往往有十幾甚至幾十千米，給著陸區(qū)的選擇和著陸安全都帶來較大困難；飛船在返回大氣層時(shí)，座艙外面的防熱層大部分被燒毀。因此，一艘載人飛船飛行一次就報(bào)廢了，不能重復(fù)使用，其使用費(fèi)十分高昂。

為此，美國(guó)在20世紀(jì)60年代末開展了航天飛機(jī)的方案研究。1972年，當(dāng)蘇聯(lián)將載人航天的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向空間站時(shí)，尼克松總統(tǒng)批準(zhǔn)了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）提出的研制航天飛機(jī)計(jì)劃。航天飛機(jī)既不同于一般的運(yùn)載火箭，也不同于通常的載人飛船。它是一種能夠部分重復(fù)使用的，并且可在太空與地球之間來回往返的新型航天器。它起飛時(shí)像火箭，靠強(qiáng)大的推力垂直發(fā)射；進(jìn)入軌道后似衛(wèi)星或飛船，在地球軌道上持續(xù)運(yùn)行；返回地球時(shí)又仿佛飛機(jī)，更準(zhǔn)確地說像滑翔機(jī)，水平著陸，可以在一定范圍內(nèi)選擇著陸場(chǎng)。在功能上，它同時(shí)集成了運(yùn)載火箭和載人飛船的特點(diǎn)，既可以將衛(wèi)星、科研設(shè)備等有效載荷送上太空預(yù)定軌道，又能在繞地運(yùn)行過程中從事觀察、科研、生產(chǎn)、修理等各項(xiàng)太空業(yè)務(wù)。設(shè)計(jì)專家的良好愿望，是要這種航天器集中火箭、衛(wèi)星和飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，盡力克服它們的不足，成為較理想的太空交通工具。

美國(guó)經(jīng)過十幾年努力，耗費(fèi)200多億美元，先后研制了樣機(jī)“企業(yè)”號(hào)以及“哥倫比亞號(hào)”“挑戰(zhàn)者號(hào)”“發(fā)現(xiàn)號(hào)”“亞特蘭蒂斯號(hào)”和“奮進(jìn)號(hào)”五架實(shí)用航天飛機(jī)。其中，“挑戰(zhàn)者號(hào)”在發(fā)射升空時(shí)因助推器故障失事；“哥倫比亞號(hào)”在完成任務(wù)，返回地球過程中解體。到“哥倫比亞”號(hào)失事為止，各架航天飛機(jī)已先后升空?qǐng)?zhí)行了100多次飛行任務(wù)，每次能把20多噸有效載荷（衛(wèi)星、太空設(shè)備、油料、食品等）送入地球近地軌道，也可從太空近地軌道帶著10多噸的貨物（回收的衛(wèi)星和太空產(chǎn)品等）返回地面，而且一次能在軌道上逗留10～15天，“奮進(jìn)號(hào)”最長(zhǎng)的一次在軌時(shí)間達(dá)到了28天。

航天飛機(jī)的用途很廣，機(jī)組人員能像在飛船上一樣從事衛(wèi)星的發(fā)射、回收、調(diào)整、修理和加注燃料等各項(xiàng)業(yè)務(wù)。1993年12月2日至13日，“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)還執(zhí)行了一次被認(rèn)為是自“阿波羅號(hào)”登月以來最艱難的太空飛行：前往太空檢修“哈勃”望遠(yuǎn)鏡。為執(zhí)行這次任務(wù)，美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)精選的7名機(jī)組成員進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一年多的專門培訓(xùn)，其中有4人還在可模擬太空失重狀態(tài)的水下演練過400多個(gè)小時(shí)。即便如此，宇航員用可以承受得起每平方厘米2.8牛頓壓力的多層手套在太空修復(fù)“哈勃”時(shí)，每完成一個(gè)細(xì)小動(dòng)作也都是非常艱難的。他們經(jīng)過了一個(gè)星期才完成了工作。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅僅在1981年4月12日“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)首次升空到1991年4月11日“亞特蘭蒂斯號(hào)”順利返回地面這10年之間，航天飛機(jī)就執(zhí)行了39次累計(jì)總飛行距離達(dá)1.5億千米的飛行任務(wù)，幾乎相當(dāng)于從地球飛到了太陽。參加這些任務(wù)的宇航員共有122人，199人次，其中有12名女宇航員。這些宇航員在軌道上停留的時(shí)間累計(jì)雖然只有230天，卻進(jìn)行了包括“星球大戰(zhàn)”有關(guān)項(xiàng)目在內(nèi)的大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)，向深空發(fā)射了“麥哲倫”“伽利略”和“尤利西斯”探測(cè)器，還釋放了“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡和46顆（其中6顆失敗）總重達(dá)544噸的各類衛(wèi)星。利用航天飛機(jī)送入太空的物質(zhì)總重達(dá)4536噸，占當(dāng)時(shí)全世界送入太空物質(zhì)總量的40%，而發(fā)射次數(shù)僅占全世界總發(fā)射次數(shù)的4%。這些數(shù)字從一個(gè)側(cè)面表明了航天飛機(jī)在航天中的重要作用。

但非常遺憾的是，由于航天飛機(jī)僅能實(shí)現(xiàn)部分重復(fù)使用，可重復(fù)部分的發(fā)射壽命也十分有限，這使得航天飛機(jī)的造價(jià)和維護(hù)過于昂貴，美國(guó)終于在2011年停止使用航天飛機(jī)。美國(guó)30年航天飛機(jī)時(shí)代宣告結(jié)束。對(duì)此傷感的公眾，甚至發(fā)出了“太空時(shí)代終結(jié)”的嘆息。