太空真奇妙 月球系列之六: 雙子星的雙人舞

文/楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器 |2014.12.06
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雙子星4號太空人懷特,第一次試穿太空衣,測驗其靈活度,與太空船連著一條繫帶以免飄離。 (圖像來源/美國太空總署NASA)

文/楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器人CCM計畫經理)

想上月球,不能一步登天,有了月球地圖及登陸地點,有了載單人飛行的太空船,還不夠,1961年當時的太空船,還有許多地方要突破才能載人登月。

雙子星計畫(Project Gemini)始於1962年,到了1964年4月起,兩次發射無載人飛船,測試防熱盾功能,繼於1965年3月至1966年11月之間,由泰坦二號運載火箭發射升空,作了十次載人飛行測試,每次載兩人,因以得名雙子星號。

登月飛行程序複雜,有幾個關鍵技術需要測試。首先,要延長太空船的飛行時間,雙子星3號於1965年3月試飛,成功繞地球軌道三圈,展開序曲;雙子星5號改進使用了燃料電池,以提供更長時間的電力,也測試了導航系統的對接應變能力,載了二位太空人共飛行了七天,繞軌120圈;雙子星7號於1965年12月升空,二位太空人飛行了14天之久,證明了人類可以在太空生存如此長時間。

既要載人,登上月球後還要載他們回來,進出太空艙的船艙可不像我們在地球上開門關門隨進隨出那麼方便,因為太空艙裡是真空的,沒有空氣,不然怎麼叫太空呢?人體在氣壓過低或真空的情況下,血液中的氧氣會瞬間游離而產生大量氣泡,阻隔血液循環而死亡,所以太空艙裡都有維持定量的氣壓,太空人不能隨便出艙,但是要出艙踏上月球該怎麼辦呢?

於是NASA的工程師們設計了連有頭盔的太空衣。太空衣內有增壓設備,可維持人體所需與在地球上類似的壓力,其外層質料可防太陽輻射及保溫,附帶的氧氣筒可隨身供氧呼吸及調節排出廢氣,貼身的內衣布滿細水管,有水泵循環調節體溫以適應太空的極端溫度。

這樣的太空衣,第一次試用於雙子星4號,於1965年6月升空後,太空人懷特穿著它,與太空船連著一條長7.6米的繫帶,利用手持機動器(Hand Held Maneuvering Unit)飄出艙門,在太空裡自由漫步翻滾旋轉,測驗太空衣的靈活度,好玩極了,20分鐘後,才極不甘願的被地面控制官照預定程序強令回艙。美國的第一次出艙太空漫步,雖然晚了蘇聯2個半月,但是太空衣及太空船減壓增壓的設計都精巧安全許多,不能為了搶先而草率成軍。

載人登月的另一大挑戰,是兩架飛船在移動中的停靠對接技術,為何要對接?因為太空船不若飛機那樣可自行起飛,需要由運載火箭發射才能升空。飛到月球後,若是降落下來,沒了火箭幫助,又怎能飛離月球呢?

因此想到了用分段的辦法,太空船上載有一架登陸小艇,當太空船飛近月球時,太空人移進登陸艇,登陸艇由母船中釋出,降落到月球上,母船繼續沿月球軌道飛行,等太空人在月面上活動完畢,返回登陸艇上半部的上升艙,把下降艙留在月球上,而上升艙用微小的機動力上升,與一直環繞著月球等待著的母船對接上,太空人帶著在月球上採得的樣品,移回母船,然後母船再把登陸艇的上升艙脫離丟棄以減重,帶著太空人及樣品返回地球。

你能想像兩架在公路上開行的汽車一邊開一邊連接上嗎?太空船的對接當然更難了,雙子星6A號在1965年12月15日,與飛行了14天接近尾聲的雙子星7號,以30公分至90公尺的近距離並肩飛行了五個小時,證明了太空船導航及改變軌道技術的成熟,這是對接技術的前奏。

其後雙子星8號,在1966年3月中,與特別發射作為對接測試目標的擎天神愛琴娜火箭對接成功。之後的雙子星9號到12號,繼續測試對接停靠及出艙漫步的技術,日趨完善,到1966年11月15日,雙子星12號圓滿完成任務,雙子星計畫結束,雙人舞的優美旋律引導阿波羅進場。

(圖像來源/美國太空總署NASA)

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