制造最大的运载火箭
世界真正进入航天时代的标志是苏联宇航员尤里·加加林环绕地球飞行,那天是1961年4月12日。
正如布劳恩等科学家所预料的,美国政府对苏联的胜利很快就做出了反应。5月25日,肯尼迪总统在国会上发表讲话,他说:"美国应保证在这个10年中,把一个美国人送上月球。"肯尼迪提出的登月计划就是后来著名的"阿波罗计划"。
在登月计划开始之前,需要进行一系列载人航天飞行。载人航天是以水星计划开始的,布劳恩的团队一开始就介入了这个计划。他们制订了一个分三个阶段的飞行试验计划。
第一阶段,用"红石"导弹把人送上弹道;第二阶段,用"丘比特"导弹把人送入更长的弹道;在最后一个阶段,阿特拉斯洲际弹道导弹把载人航天舱射入轨道。为了对航天舱及其降落伞系统进行初步试验,将使用一组"小兵号"固体燃料火箭。
水星计划的基本任务是把一个人送入轨道,试验他在空间的活动能力,并使他安全返回地面。对这种航天器规定了严格的要求。它必须有一个可靠的脱离系统,万-在发射之前、发射过程中或发射之后发生事故时,可以把驾驶员救出来。
这种脱离系统必须是驾驶员可以控制的,能在水上降落。它载有能使它离开轨道开始返回地球的制动火箭。着陆不是靠滑翔。它将沿着弹道下降,最后降落伞展开,以控制其降落。
这个计划开始时举棋不定,一拖再拖,试验遭到一连串失败。全美国都在期待着水星计划的成功,期待着美国赶上已经在许多方面领跑的苏联人。苏联的空间壮举可以说是接二连三。美国为了击败苏联,动员了大量资源和优秀技术力量。但是因为国家航空航天局机构变得越来越复杂,越来越庞大,水星计划反而被忽略了。
直至1960年春天,第一次发射才准备就绪。这就是"MA-1"或称为"水星-阿特拉斯1号"。密封舱于5月23日运到肯尼迪航天中心,但是无数的技术困难使发射拖延到7月29日。
终于,在这一天上午7时25分,老天作美,着陆地区的天气不错,回收船和回收飞机报告,能见度为8000米,海浪不大。第一次发射要达到的目的很简单:回收不载人的密封舱,确定其结构完整性、重返大气层时的加热率、飞行特性和密封舱回收系统是否合乎要求,并使水星计划全体人员熟悉发射和回收操作。
9时13分,火箭点火,"阿特拉斯号"从发射场上慢慢升起。几秒钟后,消失在云层之中,一路上发出"隆隆"轰鸣。起初一切似乎都很好,接着又全都出了毛病。
起飞后一分钟,失去了与"阿特拉斯号"的一切联系。通信和其他记录仪出现了很大的空白。在所有的仪表读数消失之前不久,燃料和液氧箱之间的压差降到零点。显然,"阿特拉斯号"不是爆炸,就是发生了灾难性的结构损坏。飞行器在距海岸大约11000米地方掉进海里,无法回收。
1960年11月8日,在弗吉尼亚州瓦洛普斯岛发射"小兵5号"火箭。"小兵5号"载着"水星密封舱3号",用"小兵5号"作为密封舱样品的首次合格检验飞行,试验从高空重返大气层,并模拟宇航员在起飞早期阶段万一发生故障时遇到的同样情况,这已经计划一年多了。
试验成功的希望只持续了16秒钟。当助推器还在猛烈燃烧时,脱离火箭和应急脱离塔的抛投火箭都过早点了火。在整个弹道飞行过程中,助推器、密封舱和脱离塔紧紧连在一起,着陆时撞得粉碎。
这次失败以后,其他问题成了堆。11月21日发射"MR-1"再次失败,外界对水星计划的信心降到了最低点。
商业报刊发表社论,说这个计划的方向错了。但是,国家航空航天局继续干下去的劲头是什么也阻挡不了的。当时航天局来了一位新局长詹姆斯·韦布,他决心把水星计划干到底,直至取得圆满成功。试验故障和失败,布劳恩早已司空见惯,在任何一个火箭发展计划中都发生过。不必感到绝望,但是必须更加苦干,要付出更大的努力,要有更彻底的献身精神。这对于布劳恩也不是什么新鲜的东西。
1961年5月,一枚"红石"火箭把艾伦·谢泼德中校发射出去,进行亚轨道飞行,使他成了美国第一个在宇宙空间飞行的人。两个月以后,弗吉尔·格里森少校进行了同样的飞行。
继谢泼德和格里森的飞行之后,在1962年2月20日,即尤里·加加林成功地绕地球的10个月后,海军陆战队上校小约翰·格伦登上"MA-6"时,成功地绕地球飞行。
水星计划中继续出现事故和麻烦,但是计划中的所有载人飞行全都成功地实现了。
水星计划证实了美国航空航天局走的路子是对的,强有力的载人空间计划可以而且应该继续进行下去。下一个计划是双子星座计划,这个计划实际上早在1961年12月7日就已经宣布了,它是水星计划的延续。
执行双子星座计划,是为了在水星计划和阿波罗计划之间这段时间内,推进美国的载人航天能力。简单地说,双子星座计划的目标是实施必要的发展和试验计划。例如,证实长时间航天飞行的可行性,至少达到完成月球着陆任务所需要的时间;完善为实现两个航天器在轨道上会合和对接的技术和程序;取得精确控制重返大气层和着陆的能力;证实舱外活动能力;提高飞行人员和地勤人员在载人航天飞行中的操作熟练程度。
设有两个乘位的"双子星座号"航天器和"水星号"的密封舱一样,也是圆锥形的,但是更重、更大,比"水星号"宽敞一半,需要一枚19万千克推力的"大力神2号"运载火箭把它送入轨道。同时,"双子星座号"也复杂得多。
从1964年4月8日至1965年12月,在肯尼迪航天中心发射了一系列不载人和载人 "双子星座号"都获得了成功。
其中,"双子星座7号"成功飞行14天。在飞往月球表面并且返回地球的这段时间内,飞行人员和航天器令人满意的表现,消除了之前的许多质疑。此外,"双子星座号"的飞行使人们对飞行人员能圆满执行时间更长的飞行任务充满信心。
更加激动人心的成就之一是成功地发展了两个载人的航天器在轨道中会合的种种技术。在空间实现会合的能力是阿波罗计划成功的基础。在"双子星座7号"以后进行的每一次飞行,其主要目标都是为了会合。"双子星座7号"一共完成了10次会合,使用了7种不同的会合方式或会合技术,实现了9次飞船与目标飞行器的对接。
在双子星座计划中,确实也出现过许多"近距脱靶"技术问题和设备故障。从一次飞行至下一次飞行,设计上往往有许多更改,但是整个计划是十分成功的,它确实给全面的载人航天计划带来了巨大的希望。
正当公众注目于水星计划和双子星座计划的同时,在马歇尔航天中心,布劳恩的团队在发展首批"土星号"运载火箭方面也取得稳步进展。国家航空航天员和国防部联合组成的"土星号"火箭审定委员会,从4个轮廓草图中挑选了一个"土星C-1",后来简称"土星1号",于1959年12月开始研制。
鉴于"土星号"运载火箭用途的性质,空间科学家们称之为"运载工具"。
至1961年,已经确定用"土星1号"作为新的3乘员载人宇宙飞船的实验用运载器,飞船暂时定名为"阿波罗"。
第一枚"土星号"命名为"SA-1号",于1961年10月27日在卡纳维拉尔角发射升空。1964年5月和9月,"SA-6号"和"SA-7号"又分别成功把模拟的阿波罗密封舱送入轨道。
这两次飞行表明,飞船和运载工具配合良好,代表着当时美国推力最大的火箭运载工具获得空前成功。
在"土星SA系列"火箭之后,布劳恩又开发了推力更大的"土星1B"火箭。"土星1B"高68米,直径66米,满载时重650吨。火箭的总体设计由布劳恩完成。
布劳恩认为,"土星5号"要取得成功,就需要集中工业界最优秀的工程设计和管理才能。把整个工程分成若干部分,分包给那些有较高资质的承包商,就可以使更多的高级人员为这个计划出力。
布劳恩为承包商制定了技术标准和质量要求,并严格验收。他经常警告大家,不能有任何粗心大意,要保持一切管道、阀门和燃烧室的清洁。他要求全体工作人员和承包商每项工作都要像瑞士手表那样准确,不能出现任何差错。
北美航空公司、波音公司、克莱斯勒公司等都是火箭制造的主要承包商,他们对布劳恩的敬业精神深有感触,也深表敬佩。
"土星1B"火箭研制工作进展有序而快速,1965年4月1日,在亨茨维尔首次进行第一级的试射。两个月以后,在加利福尼亚州萨克拉门托,第二级也在测试设备上通过了验收。
1966年2月26日,"土星1B"火箭带着一个不载人的阿波罗航天器在肯尼迪发射中心进行了首次亚轨道飞行,达到了预计高度。"土星1号"和"土星1B"虽然已经是庞然大物,但是要把3名美国人送上月球,还需要更加强大的运载工具。
马歇尔航天中心里,数以千计的工程技术人员在布劳恩的带领下又开始了"土星5号"的研制工作,这是准备把美国人送上月球的运载工具。
"土星5号"是种三级火箭,整个"土星5号"装配好后总高度达110米,加注燃料后总重量290吨,可以把重约50吨的飞船送上月球,或把150吨的载荷送入绕地球轨道。整个火箭系统及其地面辅助设备、零件达900万个。
为了容纳巨大的运载工具,必须在肯尼迪航天中心建立同样巨大的设备。54层160米高的垂直装配大楼,是世界上最大的建筑物。里面有4个巨大的隔间,可以同时竖起4枚运载火箭及其航天器,并进行装配。
1967年11月9日,"土星5号"高高耸立在发射台上,阿波罗指挥舱、服务舱和模拟登月舱等也都准备就绪,就等着发射了。
上午7时,随着倒计时完毕,"土星5号"腾空而起,飞行过程中,火箭的每一级工作性能都完美无瑕,包括第三级的两次点火,把指挥舱加速到每小时40000千米,这是模拟它从月球回来时将达到的速度。
起飞8小时37分以后,指挥舱在距离夏威夷大约965千米的太平洋上降落,并且安全回收。126吨的有效载荷也打破了以前的一切纪录。
在"土星5号"研制成功以后,登月舱也在同时进行改进和完善。12月25日,也就是圣诞节那天,布劳恩和他的团队在卡纳维拉尔角成功发射一枚"土星5号"运载火箭,把弗兰克·博尔曼及其乘员组驾驶的"阿波罗8号"送入绕月飞行轨道,这是人类有史以来离月亮最近的一天。