《阿波罗是如何飞到月球的》试读：前言部分

阿波罗计划的执行可以分为3个基本阶段--或许是飞向月球的3个基本步骤： 　　(1) 选定一种人类可以飞到月球并安全返回的方法； 　　(2) 建造实施这种方法的飞船和地面设施； 　　(3) 生成操纵飞船以及地面设施的技术方案和程序；训练宇航员以及地面人员使用这些技术和程序，最重要的是制订飞行计划，规定任务所有活动的精确顺序。阿波罗是如何飞到月球的序1. 选定方法 　　1961年5月，在肯尼迪总统正式提出美国要将人送上月球表面并使其安全返回地球后，NASA很快就研究出3种实现这一目标的方法： ①直接从地面上升到月球表面； ②所有单元在地球轨道上交会对接，然后直接前往月球表面（EOR) ; ③在月球轨道上交会对接（LOR) . 1962年11月，即18个月之后，NASA宣布决定采用LOR方案。因此，交会对接成为该方法的关键，尽管当时看起来这是最冒险的方案--我们甚至还未在地球轨道上尝试任何类型的交会对接（第一次要在3年半后才进行试验），更不要说在400000千米远的月球轨道上，而且在其背面无法进行测控或与MCC通信。但是按LOR方案进行了整个月球着陆系统的设计--飞船（硬件和软件）、地面设施，尤其由此造成的复杂飞行操作、技术和程序。 　　为说明这种方法不可避免的复杂性，我们要飞过10个不同的阶段，每个阶段在不同的空域执行： ①从地球发射； ②地球轨道； ③奔月轨道（后面的奔地轨道）; ④入月球轨道（后面的离开月球轨道）; ⑤在月球轨道上运行； ⑥降落到月球表面并着陆； ⑦月面工作； ⑧从月球上升； ⑨月球轨道交会对接； ⑩再入地球。 　　2. 建造飞船 　　为了飞过这些空域，设计建造了9种不同的飞行器--巨大的土星V运载火箭的3级；飞船的4个舱--指令舱（CM) 、勤务舱（SM) 、登月舱（LM）的降落级和上升级；以及月面上的月球漫游车（LRV) ；宇航服及其带氧气、制冷和通信设备的背包。飞船4个舱各有操作、支持和供给系统--包括制导和导航（G&N) 、电气、通信、控制（火箭）、环境、时序控制（火工品）和消耗品（推进剂、水、制冷剂）的不同组合；而每个系统本身又包含几个子系统和无数零部件。 　　仅4个飞船舱就配有3个导航系统（1个在指令舱，2个在登月舱）、4个制导系统（2个在指令舱，2个在登月舱）和6个推进系统。导航要靠精巧的软件，因为指令舱和登月舱里的每台主计算机仅有38000字的内存（如今的移动电话就有20亿字内存）。这些基本系统有25种工作模式（自动、半自动和人工，主/备用系统均如此），使用5种不同类型共计51个火箭发动机--所有这些都要以正确的程序和飞行技术方案按精确的时间（飞行计划）操作。 　　地面系统与飞船同时设计和建造，包括一个全球跟踪与通信网，尤其是位于休斯敦的任务控制中心（MCC) 。极其复杂能干的MCC有点像蜘蛛网，有一个中心枢纽，一环环不断向外扩展，通过类似车轮上辐条似的节点相连，每个节点可以说也是一个任务控制中心，坐满了相关学科的资深专家。 　　该网的中心枢纽是任务操作控制室（MOCR) 。在MOCR里，飞行主任监督14个不同的操作工位（或称操作台），每个操作台坐着1个或数个飞行控制人员（阿波罗15号的第一班岗共有44个实际工作人员）。支持这些一线操作人员的是第一环的15个后台室（参谋保障、计算机、科学和通信室）。这些室又由直接相连的下一环提供支持，包括NASA其他领域中心以及主合同商，他们又连接到下一环各自不同的子合同商，子合同商又连接到最外一环的部件供应商以及其他保障性操作单元。 　　3. 生成技术方案、程序、飞行计划 　　大量的系统、子系统、部件、宇航员、飞行控制人员、保障人员等汇集在一起，必须紧密配合、协调工作--就像一支100人的乐队一样。每个人都必须演奏同一页、同一行、同一个音符，否则就不成为音乐。准备好这一演奏的两个重要方面是： ①技术方案； ②宇航员操作程序。 　　技术方案。阿波罗计划期间，最重要的是乐队指挥--一个能将所有乐器整合在一起、了解整个乐谱并与所有乐手沟通的人，一个能在任务准备期间领导整个阿波罗团队的人。 　　NASA管理层中关键人物之一，在确保阿波罗这支“乐队”各部分之间密切协作方面做出绝对重要贡献的人，是霍华德·W.廷德尔--数据优先权（也称技术方案）的负责人。霍华德·W.廷德尔在促使人们开诚布公地交谈沟通方面的独特才能，对所有任务人员正确使用硬件和软件至关重要。他的会议讨论总是非常活跃，当场作出明确的决策和分工。这些会议技术性很强、思考深入，辩论往往很激烈。其中一次大型会议有多达100位工程师、管理人员、宇航员、飞行控制人员、合同商代表以及其他重要人物参加。廷德尔自己总结出这些会议的实质： “简而言之，这些会议的主要目的是作出决策，我们从不迟疑不决。" 　　霍华德·W.廷德尔归纳这些会议成果的方法变成所谓“廷德尔纪要”--变得很著名。这些备忘录总是明确、信息丰富、简明扼要。但是他们的语气通常友好、幽默；每个人（尤其是高层管理者）都要阅读这些备忘录，因为它们代表阿波罗所有众多组成单位中多数人的一致意见；乐队用这种方式在音乐会上得以和谐演奏。 　　宇航员操作程序。为实现这些技术方案，必须以一种与数据优先部门决策结果--宇航员操作程序--一致的方式操作飞船；每个系统、每个飞船以及每个飞行阶段都有几册一步接一步、一个开关接一个开关的宇航员操作程序。 　　单指令舱内就有566个开关和断路器，111个事件指示器和告警灯。登月舱内还有396个开关和断路器，129个指示器和告警灯。宇航员必须掌握、评估并操作总计1202种具体功能，可能是主用模式、备用模式、应急模式，也可能是故障诊断以确定故障或异常的起因。 　　这些程序必须反复编制、集成并测试，确保飞行期间每个动作完全正确无误地、顺序地完成。这些程序是在任务仿真器、程序训练设备、部分任务训练设备、模型、实际硬软件的其他代用品上，甚至是仿真月球表面（岩石堆）上经无数小时的仿真和训练过程编制与验证的。利用这些程序以及技术方案，我们阿波罗15号的宇航员（主要的以及备份的）花费了大约85000小时进行任务准备和训练。 　　飞行计划。制订的飞行计划是一张各事件和活动完全综合在一起的时间顺序表，将任务每个阶段的各项任务目标、技术方案和宇航员操作程序结合到一起。它有很多功能，包括所用具体技术的说明、检查单的索引、所用的设备、飞船系统的约束条件、消耗品限制、每个宇航员的具体任务、地面跟踪覆盖、昼-夜周期，甚至吃饭、睡觉时间。还有备用和应急飞行计划。例如，在阿波罗15号任务期间，发射时共计装载了445台设备，每台设备要按程序加进飞行计划里。 　　发射前3个月，执行一次阿波罗任务必需的所有基本文件编辑成一份初步飞行数据文档--飞行计划、检查单、任务规则、月面程序、应急程序、故障程序、设备清单、时间表、系统数据、制导和导航字典、CSM救援手册、地图、图表、提示卡，等等。将这一大包文档分发给NASA以及合同商人员，总计1300份，将近12吨纸！飞船上的飞行数据文档在发射时装载，共计52份。这些文件在发射前几天再次讨论、评审、改正、修订、打印。 　　在整个规划、筹备以及实际飞行操作中，阿波罗计划主要成功之处在于其“文化”。特殊的条件、纷繁的头绪，阿波罗计划的成功不仅表现出了阿波罗计划的卓越，也表现出参与人员的卓越以及他们为一个有意义的共同目标协同工作方式的精神。该计划开始时，来自大量不同机构的人们聚集在一起工作；每个机构都有其自己的文化，这些文化必须相互融合、和平相处。每个人都知道这一新冒险工程有着极高的风险；鼓励每个人大胆地说，表达自己的意见或提出想法，不必担心受到惩罚或报复（尽管有时会出现善意的取笑）。参与的人们大多热爱其工作，很高兴参与这一伟大冒险，对其做出的贡献感到无比自豪。甚至今天，无论在哪里，“我父亲研制了火箭发动机的阀门，他是阿波罗计划的一分子”都是值得炫耀的。 　　硬件不断更替；软件不断更替；宇航员、太空人，无论是谁都将更替。但是，就像滚动在路上的车轮、航行在海上的轮船一样，这本不同寻常的书介绍了在未来几十年里载人飞船飞向月球（以及返回）的方法。