葛元芬
“好奇”號探測器成功登陸火星進一步激發了美國人的火星熱情。不過,按照美國制定的方案,到2030年左右才會發起載人登陸行動。在火星探測上,有一位著名人物不能不提,他就是馮·布勞恩。早在上世紀四五十年代,這名為美國工作的德裔科學家就在探索載人登陸火星。
超越時代的構想
布勞恩早在求學期間就迷戀星際飛行,二戰爆發前,他被納粹軍隊招募,專門研究遠程軍用火箭,戰時他和他的團隊制造出了V-2火箭。1945年,布勞恩和他的團隊投降美軍,隨后被送往新墨西哥州一個火箭研究機構,在那里為美軍工作,并幫助美國人實現登月。
其實,在布勞恩設計出龐大的“土星五號”運載火箭將美國人送往月球之前,他還有一個夢想,那就是看到人類登陸火星。20世紀40年代,他開始研究不同的火星使命,這無疑具有超前意識,遠遠超出他那個時代。1948年,美國陸軍的V-2導彈測試項目完成,而布勞恩也利用業余時間撰寫出有關載人探索火星的著作《火星計劃》。
根據布勞恩的描述,“火星計劃”與他后來幫助設計的阿波羅登月工程完全不同,它是一場大規模行動,效仿1946-1947年間美軍在南極進行探險、訓練的“跳高行動”(此次行動美國出動數千名官兵,23架各種飛機,13艘來自兩大艦隊的支援艦只以及1艘航母———編者注)。對火星的遠征預期在1965年實施,屆時一支由10艘宇宙飛船———7艘客運飛船(里面有直徑20米的居住區域)和3艘無人駕駛的貨運飛船(攜帶有登陸車、燃料儲備以及補給物資)———組成的太空艦隊前往火星,艦隊總共有70名宇航員,計劃在火星表面生活443天。
一支非常龐大的太空艦隊
這無疑是一支非常龐大的艦隊,用一枚火箭發射肯定不行,因為即使是單艘飛船重量也達到驚人的3720噸。布勞恩提議分批發射10艘飛船部件,利用完全可回收和可重復使用的三級火箭發射,在距離地面約1075英里的軌道上組裝。總的來說,這些可重復使用的火箭將在8個月時間內進行950次發射,以完成太空艦隊的組建。而發射場則選在位于太平洋上的約翰斯頓環礁。
在為期8個月的構建階段之后,10艘飛船都完成組裝、配備好燃料。這支艦隊用硝酸和聯氨作為推進燃料,它們雖然有腐蝕性,但在往返火星的3年旅程中無需冷藏就能存放。艦隊各飛船將先啟動引擎66分鐘,然后出發。在260天的航程中,小型飛船將往返于主飛船之間,運送宇航員和補給物資。到達火星上空之后,每艘飛船將再度啟動引擎。在火星軌道經過短暫停留后,宇航員們分成若干小組,使用望遠鏡確定一個合適的著陸點。一架載人飛行器將同火星軌道上的飛船分離,滑向火星的極地地區。
完成登陸后,宇航員們將使用履帶車穿越6500公里,前往一個已確定的營地位置,構建著陸帶。接下來,其余的地勤宇航員會從軌道上下來,來到著陸帶,還有一些宇航員將留在位于軌道的飛船內。按計劃,登陸火星的宇航員為50人,他們將用443天時間探測火星表面,其余20名宇航員仍然留在軌道,負責照管飛船、進行觀測和遠距離勘察火星。火星任務完成后,地面宇航員將帶著收集來的材料返回飛船,然后飛船啟動引擎,整個艦隊經過260天的旅程返回到地球上。
“登上火星還得100年”
有分析稱,就當時的燃料助推以及其他技術而言,布勞恩的方案是可行的,無論是規模還是開銷,看上去都相當于一場軍事遠征。據估算,“火星計劃”所需燃料為532萬噸,只有1948-1949年柏林危機期間“柏林空運”所用燃料的10%,整個花費則為5億美元。布勞恩計劃的最大問題是當時科學界對火星缺乏了解。上世紀50年代,人們對火星的了解僅限于天文望遠鏡的觀察,而望遠鏡是17世紀的發明。在《火星計劃》的序言中,布勞恩承認他的研究并不完整,遺漏了一些細節,它們需要進一步加以解決。此外,布勞恩沒有計劃先期的火星無人探索,他沒有預見科技的發展和機器人太空探索等。
1948年,布勞恩設想他的“火星使命”會在1965年發起,但到了1954年,他卻認為人類登上火星至少還得100年。為了讓后人實現“火星夢”,布勞恩在美國著名雜志《科利爾》上發表一系列太空探索的文章,激發了美國公眾的太空熱情。1956年,布勞恩修改了他的“火星計劃”,把火星探索規模縮小為2艘宇航飛船和12名宇航員,為此,他同另一名太空探索倡導者合著了新書《探索火星》。
繼布勞恩之后,全球多國的科學家們相繼提出上百種載人登陸火星的計劃,隨著科技的發展,相關計劃越來越縝密,但無論何時登上火星,在研究美國航空航天局歷史的學者大衛·波特利看來,布勞恩都是美國探索火星的先驅。