差一點錯過的交會：LOR 與“阿波羅”計劃

胡德良

1 9 6 9年7月2 0日，登月艙“鷹”號飛船搭載“阿波羅1 1”號航天員尼爾· 阿姆斯特朗和埃德溫· 奧爾德林小心翼翼地飛向靜海，完成了兩人在月球的首次登陸。從那時到現在，已有整整4 6年了。

來自不同地區的數千人和多個組織在這“人類的一大步”中起到了關鍵的作用。位于弗吉尼亞州漢普頓市的美國航空航天局蘭利研究中心，是美國最早的民用航空實驗室，是空間特遣大隊所在地。這支特遣大隊計劃和指導了美國首個載人航天計劃——“水星”計劃。

蘭利研究中心幫助證實了許多基本原理，確定了許多航天任務概念，這對“阿波羅”計劃來說都是非常重要的。在實驗室風洞的特有復雜環境中，研究人員研究了“土星”號火箭的空氣動力完整性以及“阿波羅”號指揮艙回到地球大氣層時的氣動加熱問題。蘭利研究中心的工作人員和測試設備在訓練計劃中也起到了主要作用，這對航天員在月球登陸以及在月球表面行走都是必要的。

不過，在許多航天歷史學家看來，蘭利研究中心對“阿波羅”計劃最重要的貢獻，就

是提出了“月球軌道交會（LOR）”的概念。

1 9 6 1年，肯尼迪總統決定在2 0世紀6 0 年代結束之前讓人類在月球上登陸，這意味著美國航空航天局不得不迅速采取行動，找出完成月球之行的最佳辦法。美國航空航天局對三個可供選擇的方案進行了認真考慮：直接升空、地球軌道交會（EOR）和月球軌道交會（LOR）。

從根本上來講，直接升空是科幻小說和好萊塢電影中描繪的方案。巨大的火箭猶如一艘戰艦那么大，徑直地發往月球，在月球著陸，然后直接從月球表面回到地球。整個行程就像一次包車游，從甲點到乙點，然后又乘坐同一輛車回到甲點。在美國航空航天局內部，對直接升空這一方案有著強烈的抵觸情緒，這在很大程度上是因為該方案意味著要研發一個被稱為“新星”的巨大助推器，它不得不攜帶所有必需的燃料起飛，脫離地球的引力，通過制動克服月球引力障礙，還要脫離月球的引力，然后再通過制動進入地球的引力范

圍……在工程師做過計算后，美國航空航天局認識到制造一個如此大型的火箭顯然是不現實的，特別是要在肯尼迪總統預定的時間點完成更是不現實——研發一個那么龐大的火箭花費的時間將會太長，所需資金也太大。

直接升空的方案被拋棄后，人們就開始了對第二個方案EOR 的嚴格評估。EOR 的主要觀念是：利用當時正在研發的“土星”號高級火箭分別將兩個船艙送往太空，然后讓這兩個船艙在地球軌道上交會、對接；在連接起來的船艙中組裝一輛月球任務飛船，為其提供燃料，再使之與船艙分離；然后乘坐這艘加固的飛船繼續前進，就像直飛模式中那樣到達月球，再回到地球軌道。EOR 的優勢在于，所需要的火箭不用那么強大，而且這種火箭當時已經快被開發出來了。

在美國航空航天局內部，對EOR的支持非常強烈，特別是那些科學家認識到，選擇EOR作為“阿波羅”任務的模式意味著需要建立一個空間站，使其成為地球軌道上的平臺。除了“阿波羅”任務之外，這樣的平臺還有很多其他的用途。因此，很多科學家，包括美國航空航天局馬歇爾太空飛行中心的沃納·馮·布勞恩博士及其同事，都是EOR 的支持者。

最終，美國航空航天局沒有選擇前兩個方案中的任何一個，而是選擇了第三個方案：月球軌道交會（LOR）。

蘭利研究中心自1 9 5 9年開始便對這個方案進行了實驗。LOR 的基本前提是發射一

個強有力的三級火箭，將三艘組合起來的航天飛船送進地球軌道。

組合飛船包括：①一個母飛船，或稱為指揮艙；②一個服務艙，其中包含燃料電池、形態控制系統和主推進系統；③一個小型月球著陸器，或者叫作登月艙。一旦進入地球軌道，火箭的最后一級開始點火，將搭載著三名機組人員的“阿波羅”號飛船送進月球的飛行軌道。到達月球軌道之后，兩名機組人員將穿上航天服，爬進登月艙中，然后與母飛船分離，下行至月球表面。第三名機組人員將留在指揮艙中，在寂寞的月球軌道上保持清醒狀態。如果一切順利，登月艙的上半截將會利用其配備的上升引擎回升，重新與指揮艙對接，然后將著陸器丟棄到暗淡無邊的太空中，或者使之撞擊月球表面，就像后來執行“阿波羅”任務時做的月震實驗那樣。最后，三名航天員乘坐指揮艙就可以返回地球了。

早在1 9 2 3年，德國研究火箭的先驅赫爾曼·奧伯特就提出了LOR 概念的基本原理，但是直到1 9 5 9年，蘭利研究中心的兩個獨立研究小組才認識到LOR 的重要性。當時，人造衛星剛剛上天，美國航空航天局剛剛創立不久，那兩個研究小組便開始悄悄地思考LOR是否能幫助美國實現處于萌芽狀態的太空計劃。

其中一個小組是月球任務導航組，由理論力學部主任克林頓·E. 布朗擔任組長；另一

個小組是交會研究委員會，由動力負載部副主任約翰·C. 霍博爾特擔任委員會主任。這兩

個小組起初是相互獨立進行研究的，后來兩個小組集思廣益，對兩個不同的主題進行了深入分析，即月球之行的力學原理和在地球軌道空間站的運行中進行交會可起到的作用。后來，將兩項分析結合到一起的想法，使蘭利研究中心的幾個富有創見的人開始考慮LOR 可能為載人登月任務帶來的優勢。

在這些相關研究中，最早的一項研究是由威廉·H. 小邁克爾撰寫的一篇非常簡短的論

文，研究了在執行著陸任務期間讓返回地球的飛船推進部分停留在月球軌道上的益處：小型月球著陸器具有重力優勢，只需較少的燃料。這一觀點的主要問題涉及與停留在軌道上的組件進行交會，具有復雜性。

1 9 6 0年1 2月，執行LOR 任務的不同概念構思出來之后，蘭利研究中心包括拉爾夫·W.斯通、克林頓·E . 布朗、約翰·E. 伯德和霍博爾特在內的幾位研究人員將他們的概念正式提交給即將上任的美國航空航天局副局長羅伯特·C. 西曼斯博士。

然而，美國航空航天局拒絕接受LOR，理由是太復雜、風險太大。L O R 的批評者認為，如果“阿波羅”計劃必須包含交會，那么交會應該只能在地球軌道上進行，這樣即使交會失敗，通過降低飛船的軌道仍然可以將航天員帶回地球。如果在月球軌道上交會失敗，航天員將無從獲救。

現在我們知道，比起其他兩個選擇方案，LOR 擁有好幾個優勢：它需要的燃料更少，只有一半的有效載荷；跟其他兩個方案相比，它需要的全新技術更少；不需要極其龐大的“新星”號火箭；只需要從地球發射一次，而EOR 需要發射兩次；只需要使用小型輕便的登月艙在月球上登陸，而不需要使整個飛船登陸，而且著陸器在使用之后是要丟棄的，無須使其返回地球。因此，美國航空航天局可以專門設計登月艙，使其適合在月球環境中飛行并在月球表面進行軟著陸。實際上，LOR的美妙之處在于，可以專門獨立設計“阿波羅”號飛船上的所有飛行艙。

但是在1 9 6 2年，所有這些優勢都是理論上的。另一方面，航天員可能會被丟在月球軌道上死去的擔心也是確確實實存在的。這種擔心就像幽靈一樣，困擾著那些負責實施“阿波羅”計劃的人們，阻礙著他們去實現夢想，同時也為美國航空航天局對LOR 的概念進行客觀評價帶來了極大的困難。

1 9 6 1年年底和1 9 6 2年年初，美國航空航天局召集了幾個內部工作組，為“阿波羅”計劃選擇任務執行模式。其中一個工作組是倫丁委員會，負責評估直接升空方案；另一個工作組是希頓委員會，負責研究EOR的可行性。但是，沒有任何一個委員會來調研LOR，只有倫丁委員會想聽一聽關于它的情況，而且在最終的報告中，LOR 遠遠落在EOR 和直接升空方案之后，成為第三個可供選擇的方案。

不過，蘭利研究中心至少有一位信念堅定的工程師約翰·霍博爾特博士，他不會讓有

關人員忽視LOR 的優勢。作為月球任務導航組的成員之一，霍博爾特自1 9 5 9年開始一直

在研究太空交會的各個技術環節，并且深信：要想在2 0世紀6 0年代結束之前登月，LOR 不僅是最可行的方案，也是唯一的方案。

1 9 6 1年1 1月， 霍博爾特邁出了大膽的一步，決定利用非正規渠道解決問題——直接給副局長西曼斯寫了一封長達9頁的信。霍博爾特對LOR 遭到排斥表示抗議：“這有些像曠野中的吶喊——沒人理會。”霍博爾特說，“我們是否還想登上月球？為什么‘新星’號火箭那么笨重的東西都能被接受？這個有關交會的方案要現實得多，為什么還會遭到排斥、還要處于防守的地位？我充分認識到，以這種方式與您聯系確實有點不正規。但是這些迫在眉睫的問題對我們來說是足夠重要的。”

兩周之后，西曼斯回復了霍博爾特。這位副局長同意霍博爾特的意見，并表示美國航

空航天局會給予LOR 更多的關注。

在接下來的幾個月里，美國航空航天局就是按照西曼斯的說法去做的。很快，LOR處于

領先地位：首先，由于研發巨型“新星”火箭耗費的時間長、資金大，人們越來越清醒地認識了直接升空的概念；其次，該如何使EOR 需要的相對大型的太空飛船在月球環境中進行軟著陸，人們對這方面的技術越來越感到擔憂。就像一位改變了主意的美國航空航天局工程師解釋的那樣：“LOR 的最絕妙之處是，我們可以建造一輛獨立的著陸車。”

首個沖出自己的陣營支持LOR 的主要研究小組是羅伯特·吉爾魯思的太空任務小組，

該小組當時還在蘭利，但是不久后就搬到了休斯敦；第二個站到這一邊的小組是馮· 布勞恩的團隊。他們說服了美國航空航天局總部的關鍵官員，尤其是局長詹姆斯·韋布，使他們相信在1 9 6 9年之前登上月球的唯一方案就是LOR。

1 9 6 2年7月1 1日，經過多次技術辯論和內部競爭之后，經過多次技術辯論和內部競爭之后，總部宣布：LOR 被選為第一次載人登月的首要任務模式。

若是沒有霍博爾特及其同事的研究信息，沒有他們的奉獻及一腔熱忱，那么美國航空

航天局對LOR 的認可是在1 9 6 2年的夏天還是會在更晚的時候，那就是一個留給歷史去推

測的問題了。蘭利研究中心的研究人員做出的基礎貢獻是無可爭辯的，他們是美國航空航天局第一批認識到LOR 概念具有根本優勢的人，而且在2 0世紀6 0年代初這一關鍵時期，他們也是美國航空航天局內部唯一支持這個概念并為之奮斗的人。

“阿波羅”計劃最終得以成功的因素有很多，但是沒有任何一個因素比LOR 概念更為重要。如果美國航空航天局沒有采納這個少數人堅持的意見，現在我們或許仍會登上月球，但幾乎可以肯定的是，肯尼迪總統是不能如愿的。