太空真奇妙 月球系列之四:阿波羅戰歌前奏

楊祖愛(美國太空總署太空工程師、國際太空站機器 |2014.11.22
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遊騎兵計畫的飛船造型。
1965年3月,遊騎兵9號降落於直徑90公里的阿方薩斯坑,位於影像中間右側的巨大坑穴即是該坑。

美國的月球計畫,在與蘇聯競賽的壓力下,急而不亂,循序漸進,此為其成功的原因之一。

早在1958年,太空總署NASA成立之初,就已開始探月計畫。另於1958年2月1日由朱諾一號運載火箭發射了探測一號(Explorer)飛船,3月17日又發射了Vanguard 1號,兩者都是探測我們頭頂上藍天之外的環境,先把環繞地球的軌道弄清楚了,再把目標指向月球,縝密邁出探月的一大步。

人人皆知美國阿波羅11號於1969年7月20日載人登陸月球,但是這成功不是一蹴而成的,其背後有周密的準備工作,以兩大部份分頭同步進行,其一是研發不載人的飛船探測技術,其二是研發以載人飛船登月並返回的技術。

不載人方面,先後共循序研發了四個計畫:1958年開始的先鋒計畫,1959至1965年的遊騎兵計畫,1966至1968年的月球軌道計畫及測量員計畫。載人方面,有1959至1963年的水星計畫及1966年的雙子星計畫。先說不載人飛船的四項計畫:

先鋒計畫(Pioneer Program)以探索地球以外的太陽系環境為主,早期在1958及1959年間,測試太空船能否擺脫地球引力飛離地球軌道,而且進入月球軌道,從先鋒0號開始,經過四次失敗,終於在1959年3月由朱諾二號運載火箭發射升空的先鋒4號,成功飛脫地球軌道,完成了飛越月球的技術測試。先鋒計畫在停了五年後又造佳績,於1965至1978年間曾成功探測金星、木星及土星,容後再述。

遊騎兵計畫(Ranger Program)的目的是近距離拍攝月球表面照片,供作設計太空船撞擊月球硬著陸參考。遊騎兵在1961至1962年間的頭五次任務失敗,負責設計的美國噴射實驗室(JPL)徹底審查失敗原因,經過兩年時間,改善了太空船飛行時相對於太陽的固定位置的穩定性,在設計上,使得太陽能板能固定指向太陽收集能源,天線穩定朝向地球,使得照相機和感應器能正確指向目標,也改進了長途飛行的燃料設計、太空船與地面的雙向通訊及追蹤能力。

到了1964年,再出發的遊騎兵6號成功撞擊月球,但是其上的電視攝影系統受損而未能取回照片。同年7月28日,遊騎兵7號由擎天神愛琴娜火箭發射升空,三日後以漂亮的斜切角準確撞擊月球上一個大盆地,此處隨後被命名為知海(Mare cognitum),傳回4300張照片,由斜切角清晰的呈現出月球上大小重疊的坑洞特徵。

其後有1965年2月的遊騎兵8號又以傾斜路線低空飛至,成功撞擊寧靜海基地,傳回7000餘張覆蓋面廣闊的照片。同年3月,再次告捷,遊騎兵9號降落於直徑90公里的阿方薩斯坑,傳回5800張照片,展示月球面上坑洞高低起伏的地形輪廓。

此時NASA的科學家們對月球地形已有確切的瞭解,下一步就是準備登月所需的地圖及載人著陸的設計了。於是同步進行了月球軌道船計畫(Lunar Orbiter Program)及測量員計畫(Surveyor Program)。

月球軌道船計畫,在1966年8月至1968年1月之間由擎天神愛琴娜火箭,發射了五艘無人太空船。前三次以低傾斜角度飛越,初步選擇了月面20處由地球上可以觀察到的可能著陸點,第四、五次飛越月球兩極,攝得了整個月球面向及背向地球的地圖。

五次任務除了取得99%的月表影像之外,還確認了能正確追蹤太空船飛行的技術,也測試了阿波羅載人太空船的船身設計,使能保護太空人健康,不受輻射線影響。(上)

(圖像來源/美國太空總署NASA)

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