人類登月三十五週年回顧2004/07/16

自古以來,人們抬頭仰望頭頂上的月亮,都夢想有朝一日,能親臨其上而一窺表面仙境,「嫦娥奔月」可謂中國最家喻戶曉的神話傳說,然而,1957年10月4日,當第一枚人造衛星順利進入地球軌道運行,人類開啟了「太空時代」後,「登月」成了一項科技追求的目標,同時也成了當時美國、蘇俄兩強「太空競賽」的國策。其後美國靠著雄厚的工業實力、優秀的科技人才、以及充裕的研發資金,終於在三十五年前的一九六九年七月二十一日,美國太陽神11號太空人尼爾•阿姆斯壯,終於成了有史以來,第一個站在三十八萬公里外月球表面的人類,並平安地返回地球,「登月」自此不再是神話,而成了一項太空任務,推動這項登月任務順利完成最重要的「推手」,那就是巨大宏偉的農神五號火箭了。

矗立在發射台上的農神五號火箭

農神五號火箭,高達三十六層樓高、重達三千噸,它矗立在美國佛羅里達州甘迺迪太空中心的發射平台上,共分為八節,最上面一節為發射逃生系統,當農神五號發射時,萬一發生意外,可將太空人射出,再利用降落傘降落。在逃生系統之下,就是指揮艙、服務艙和登月小艇,這三節總稱為太空艙。指揮艙為太空人控管任務以及起居作息之所,服務艙包括一具推進引擎,和供應電力與呼吸所需的氧氣等支援裝備,登月小艇就是將兩位太空人送上月球表面的機具。火箭最下面的四節總稱為發射器,它的任務就是要把上面的太空艙送上太空並駛向月球。1969年七月十六日,第一節火箭的五具強力引擎,在爆出了一聲驚天動地的巨吼後,就開始發動,總共發出了三百四十萬公斤的推力,這五部引擎可說是有史以來最強大最威猛的發動機,它載著阿姆斯壯、艾德林與柯林斯等三位太空人,直奔月球,執行有史人類第一次登陸月球的任務。

發射後的12分鐘,第三節火箭、以及控制火箭的儀器艙與太空船就已在地球上方約一百八十五公里的圓形軌道中,以時速二萬八千公里的速度運行,三位太空人此時詳細檢查太空船內所有的設備系統,而地面各個管制小組,也仔細地對他們檢查結果透過電波進行複檢,當一切都顯示OK時,任務中心主任就下達「Go!」的指令,第三節火箭的引擎一聲怒吼,就進行為期三天航向月球的旅程。

在農神五號升空之初,太空人所在的指揮艙位於頂部,服務艙則介於指揮艙與登月小艇之間,這樣的安排主要是顧及安全,但是現在太空人卻沒有辦法進入登月小艇,為此必須進行一複雜的「調頭」任務。太空人先將指揮艙與服務艙的組合體和登月小艇分離,然後發動服務艙周圍的火箭推進器,使指揮艙和組合體在太空作一百八十度的大轉,調過頭來讓組合體的鼻端和登月小艇相觸並構成一連接的通道,當太空人完成這項重要的「調頭連接」任務後,就將第三節火箭及控管火箭的儀器艙予以拋離。此時太空船逐漸接近月球,太空人除了睡眠外,就是檢查太空船中各項複雜的系統,並和地球保持通訊連絡,偶而他們從窗口向外遙望,地球是越來越小,而月球是越來越大了。

當太空人將太空船「調頭連接」時,服務艙引擎的排氣管朝向前方,如此火箭的衝力發生煞車的作用速度降低後,太空船進入環繞月球運行的軌道,阿姆斯壯與艾德林便離開

太陽神11號太空人;左起:阿姆斯壯,柯林斯,艾德林

指揮艙,經過連接的通道,進入了登月小艇,他們發動登月小艇的各項系統,並快速檢查所有儀器設備,在一切準備妥當並休息過一陣後,兩位太空人就將登月小艇與指揮及服務艙分開,然後發動登月小艇的下降引擎,沿著一條長弧向下滑飛。在最後階段時,登月小艇逐漸由水平方向轉成垂直方向,太空人在接近登月位置時要觀察地形,確實選定平坦無凹坑的月表,然後就直落而下,終於在1969年7月21日,台北時間凌晨4時18分,「老鷹號」登月小艇終於降落在月球寧靜海地區,然後登月指揮官阿姆斯壯向太空中心報告「休斯頓,這裡是寧靜海基地,老鷹已經著陸了!」

在休息過,一陣並作最後檢驗後,阿姆斯壯走出登月小艇的艙門,緩緩步下樓梯,然後站在登月小艇一雙腳的平台上,在簡單地敍述他所見月表的狀況後,才把他的左腳踩在月球寧靜海上,然後講出了那句千古名言「對個人而言,這是一小步,對人類而言,此乃一大躍進!」當時正是台北時間7月21日上午10時56分31秒。

阿姆斯壯,站在月球表面後,迅速地掀起一把月表塵土,放入自己的口袋中,然後環視小艇一周,確定安全無損後,不久第二位太空人艾德林也走出登月小艇,踏上月球表面,他們兩共同在月球表面搜集各種泥土岩石樣品,然後架設三種儀器,一為太陽風實驗器,狀似旗幟,可收集太陽風中特殊氣體的粒子,任務結束後由太空人捲起來帶回地球分析測定。二為月面地震儀,將求留在月球上,以便將「月震」資料傳回地球,探究月球內部的地質構造。三為雷射反光後,可讓地球科學家利用它反射強力雷射光,以便測得月球與地球之間高度精確的距離。
太空人在月球表面經過約22小時的環境攝影,採集標本,架設儀器並小睡片刻後,才利用登月小艇下半身作為發射平台,將載兩位太空人的小艇上半身發射昇空,此時登月小艇內的電腦,指揮艙內的電腦,與地面休斯頓太空中心的電腦共用運算,使離開月面上昇的登月小艇上半身與在月球軌道內運行的指揮艙逐漸接近,最後互相連接。

登月小艇內兩位太空人阿姆斯壯與艾德林鑽過通道,與指船內的太空人柯林斯再度相會,然後拋棄了登月小艇,指揮艙帶著服務艙進行太空人此時最希望的任務-回航地球。

為了要脫離月球引力,太空人必須發動服務艙的強力引擎,當接近地球時,受到地球所施的引力,太空船的速度也逐漸增高,最後達到秒速11公里,在經過多次軌道路線校正後,太空船以一個理想的角度進入大氣層,並拋棄了服務艙,一個星期前重二百九十萬公斤、高一百一十公尺的太空飛具,此時只剩下一個重五千五百公斤、高三公尺的指揮船了。

指揮艙雖小,但裡面可有著三條人命,而且有兩位還是首次登上月球的太空人,然而要平安地回到地球,必須使圓錐形具有防熱罩功能的底部,首先進入大氣層,在攝氏三千度的高溫下,相當於在熾熱的火爐中停留16分鐘,由於受到大氣阻礙,速度逐漸變慢,在七千公尺高度時,第一具降落傘就打開,以增加下墜太空船的穩定度,到了三千公尺時,三個巨大的主傘打開,使太空船的指揮艙輕觸水面,等待美國海軍蛙人前來接應──人類第一次登月任務終於順利完成。

人類登月的第一個腳印

人類首度登月至今已過了三十五年,當時阿姆斯壯從老鷹號登月小艇緩緩走下然後踏在月球表面上時,估計有六億人收看現場實況轉播,許多人熱淚盈眶,有幸能目睹人類首次登月而與有榮焉。但是,時值二十一世紀的今天,還有許多人不相信此事,認為這是個騙局,是在攝影棚內所拍攝出來的「電影」,然而太陽神登月計劃繼續的執行到太陽神十七號,除了太陽神十三號因服務艙爆炸而失敗,但三位太空人平安回到地球外,六次登月成功,共有12位太空人曾經登陸過月球表面,並帶回了220公斤月球表面的岩石及土壤,讓人類能更能深入地探討月球的地質、構造及起源,籍著歷次太陽神登月的經驗,與其後太空梭所獲成就,我們相信二十年之內,人類一定能完成另一項期待已久,夢幻般的太空任務-登陸火星。