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        NASM里的宇宙空間珍寶
        ——國家廣場館(上)

        2015-05-19 09:04:25
        天文愛好者 2015年2期
        關鍵詞:阿波羅展廳望遠鏡

        □ 張 博

        NASM里的宇宙空間珍寶
        ——國家廣場館(上)

        □ 張 博

        身為航空愛好者,本人可以說是對美國國家航空航天博物館(National Air and Space Museum,簡稱NASM)久仰大名,于是在2010~2012年赴美訪學期間兩度造訪此地。不過在造訪之前,本人只是對館藏的眾多航空器有所耳聞,并沒有意識到在航天以及天文方面,博物館也擁有如此不俗的藏品,這些也算是參觀時帶給自己的驚喜了。

        NASM現(xiàn)在擁有兩處展區(qū),主館位于美國首都華盛頓市中心的國家廣場一側(cè),另外還在華盛頓杜勒斯國際機場附近設有分館——史蒂文?烏德沃爾哈齊中心(Steven F. Udvar-Hazy Center)。說來這座博物館不算很大,尤其是國家廣場的主館,只論面積的話,恐怕還比不上北京小湯山的中國航空博物館;哪怕是后來擴建的史蒂文中心,跟世界最大的軍用航空航天博物館——俄亥俄州代頓市的美國空軍國家博物館相比也是小巫見大巫。但NASM的優(yōu)勢在于質(zhì)量,全美最具歷史意義的航空航天藏品齊聚于此??紤]到美國在這一領域的領先地位,說該館集合了全球最佳的展品,也是毫不夸張的。

        最具歷史意義是個什么概念?只消看一看主館正廳的展品就知道了。

        圖1中都是什么?容我慢慢道來。這間展廳的主題叫作“飛行里程碑(Milestones of Flight)”,每樣展品都是航空航天史上的第一,放到其他博物館也絕對屬于鎮(zhèn)館之寶的級別。展廳四角分別懸掛著美國的噴氣機鼻祖XP-59A、第一架突破音障的載人飛機X-1、查爾斯?林白完成第一次單人不間斷飛越大西洋時的座機圣路易斯精神號,還有當前飛行速度最快、升限最高的載人機X-15(照片中從右上角起,順時針方向)。懸掛在X-1跟圣路易斯精神號之間的是第一架成功的私人航天器太空船一號。聳立在照片左側(cè)的是火箭先驅(qū)羅伯特?戈達德在1926年發(fā)射的火箭,以及在1939年至1941年間測試過的火箭;右側(cè)則是冷戰(zhàn)期間最具威力的導彈兼核裁軍最初的犧牲品——SS-20。大廳正中的天花板上懸掛著蘇美兩國的第一顆人造衛(wèi)星——人造地球衛(wèi)星1號和探險者1號,兩側(cè)還懸掛有第一架造訪其他行星的探測器——水手2號(右),以及第一架造訪木星并率先飛越冥王星軌道的航天器——先驅(qū)者10號(左)。

        參觀時,剛一走進博物館大門,看到這些展品,本人就瞬間熱血沸騰了。航空航天百年啊,這些傳奇一般的里程碑啊,就這樣匯聚一堂,而且還都是真品!也許你想問那些衛(wèi)星和探測器是怎么一回事?那些多半是備份機,跟發(fā)射升空的真身幾乎是沒有區(qū)別的。管理國家廣場上眾多博物館的史密森尼學會號稱是美國的藏寶箱,這間展廳相當有力地論證了這一點。就不說館內(nèi)還保存有萊特兄弟的第一架飛機,也不說館藏質(zhì)量之高且見縫插針之狠,就連陳列在走廊上的疑似破爛,都頂著“第一架可以持續(xù)飛行且姿態(tài)可控的人力機”這么一個頭銜,不過畢竟本文的主題還是要以宇宙空間為主嘛。

        與正廳相連的游客中心,一側(cè)的壁畫(圖2)是太空美術大師羅伯特?麥考爾(Robert McCall)的手筆,以阿波羅登月為主題。他是本人最中意的太空美術家之一,構(gòu)圖繁而不亂,畫風相當豪邁大氣,之前對其向往已久,在這里終于得以一睹真跡。

        對于空間和宇宙探測的主題來說,正廳地面上就更有料了,這里展示了美國最早的一批航天器,比如友誼7號水星飛船(圖3),還有完成美國第一次太空行走任務的雙子4號飛船(圖4)。

        當然,在這種場合,怎么可以少了第一艘載人登月飛船——阿波羅11號的身影,圖5是哥倫比亞指令艙,圖6是指令艙背面斑駁的絕熱罩。

        在月巖觸摸體驗區(qū)會發(fā)現(xiàn),巖石表面早已被各路游客摸得油光錚亮(圖7)。這塊巖石成分系玄武巖,與火山活動有關,是由阿波羅17號的宇航員采回的。雖說之前在北京天文館就看到過月巖實物,但親手觸摸采自異星的樣本,感覺還是頗為不同。令人遺憾的是,不少國人旅行團的導游在介紹這塊月巖時都免不了稱“摸過它就可以發(fā)財”,卻鮮少提及技術性背景。我說,大家就不能有點好奇心么,什么東西難道非要冠以發(fā)財二字才能足夠吸引人?

        圖8展示的是率先登陸火星的海盜號探測器。在它的兩個兄弟飛往火星的時候,這臺備份機就在地面上從事通信測試。順帶一提,據(jù)說在1976年國家廣場館落成之時,當時在火星上執(zhí)行探測任務的海盜號就遙控地面上的機械臂執(zhí)行了剪彩指令,聽上去那是相當之拉風,想必在場的嘉賓也會對此留下深刻印象。

        圖9為星塵號彗星探測器的返回艙,其上的球拍狀結(jié)構(gòu)就是彗星塵埃采集器。這架探測器曾在2004年初飛掠了短周期彗星懷爾德2號并為其采樣,然后在2006年返回地球。這是有史以來第一次為月球之外其他天體采樣并返回,所以它也有資格在這間展廳占據(jù)一席之地。

        星塵號的采集器媒介是輕質(zhì)氣溶膠,圖10中左側(cè)是一塊樣品。這種材料雖然看上去縹緲如煙,卻是扎扎實實的固體,具有密度超低、吸附能力超強、硬度高、絕熱性能好等諸多優(yōu)點。在探測器飛掠彗星期間,脆弱的彗星塵埃與低密度氣溶膠相撞并陷于其中,在此過程中采集器不會破損,塵埃自身的理化特性也不會改變,堪稱理想。右側(cè)為探測器搭載的芯片,在星塵號發(fā)射之前,NASA為了提高任務的公眾認知度,開展了“將姓名送上彗星”活動,期間征集的眾多姓名就是記錄在這樣的芯片中的,本人的名字也應該位列其中。

        正廳逛完,讓我們步入正題。國家廣場館的太空相關展品主要分布在太空競賽(Space Race)、在地球之外(Move Beyond Earth)、月球探測器(Lunar Exploration Vehicles)、阿波羅登月(Apollo to the Moon)、行星探測(E?xploring The Planets)以及宇宙探索(Explore the Universe)幾個展廳中,容我逐一介紹。

        顧名思義,太空競賽展廳的主題是當年的美蘇太空爭霸。這場競賽始于人造地球衛(wèi)星1號的發(fā)射,以阿波羅登月告終。其中最惹眼的展品就是大廳中央的早期火箭群,圖11中從左到右依次為前衛(wèi)、木星C型、民兵III型、維京和偵察兵D型,懸掛在天花板上的分別是V-1飛彈(前)與戰(zhàn)斧導彈(后)。值得一提的是,美國的第一顆人造衛(wèi)星就是由木星C型火箭發(fā)射的。

        身為高能天體物理研究者,圖12左邊最矮的這個小家伙顯然不能忘:空蜂(Aerobee)150。Aerobee探空火箭家族對于空間天文學的發(fā)展貢獻良多,早期的先驅(qū)者以它為平臺進行了無數(shù)實驗,如早期的太陽空間觀測以及第一個X射線源的發(fā)現(xiàn),后者還讓里卡爾多?賈科尼獲得了2002年諾貝爾物理學獎。

        1957年12月美國發(fā)射了前衛(wèi)1號衛(wèi)星(圖13)。這顆衛(wèi)星的運載火箭在點火之后發(fā)生了故障,因此衛(wèi)星爆炸,這才讓蘇聯(lián)占了先。如果它成功的話,恐怕整個航天史就要改寫了。

        圖14是人造地球衛(wèi)星1號僅存的部件——插在衛(wèi)星電池系統(tǒng)以及發(fā)射機之間的絕緣銷,這個零件直到發(fā)射前才被拔開。另一套類似的部件安裝在運載火箭上,待星箭分離之后脫開,之后衛(wèi)星才能傳輸無線電信號。至于正廳懸掛的衛(wèi)星,那是后來的復制品,探險者1號倒是正經(jīng)的備份機。

        圖15展示了蘇美軌道太空第一人——尤里?加加林(右)以及約翰?格倫(左)的宇航服。還有太空行走第一人列昂諾夫的出艙場景(圖16)。

        太空競賽的高潮是登月,以美國勝利而告終。圖17是美國阿波羅計劃所用的宇航服。另外,當時蘇聯(lián)也開發(fā)了自己的探月項目,而且連登月宇航服都準備好了(圖18)。

        競賽結(jié)束后,美蘇開始了太空合作。第一個合作項目是阿波羅—聯(lián)盟飛船對接,兩國的航天器設計風格差異很是明顯,可以看出蘇聯(lián)風格確實粗獷(圖19)。

        圖20為美國最早的空間站——天空實驗室的生活區(qū)艙段,內(nèi)里設有廚房、衛(wèi)生間、浴缸和健身設備,可供參觀。不過美國獨立建造的空間站也就止步于此了,之后主要的發(fā)展方向是航天飛機。如今與他國合作的國際空間站又是后話。

        NASA在20世紀60年代末到70年代初開發(fā)了升力體M2-F3(圖21)。所謂升力體,是指不具備單獨機翼,只靠機身產(chǎn)生升力的飛行器。一系列升力體的試飛結(jié)果大大幫助了航天飛機的研制。

        圖22是冷戰(zhàn)期間的小插曲——1958年發(fā)射的索拉德1號衛(wèi)星。它是第一顆太陽觀測衛(wèi)星,也是最早的天文衛(wèi)星,曾用于太陽輻射的測量,確定了射電信號的中斷與太陽X射線輻射之間的關系。同時該衛(wèi)星還承擔有截取蘇聯(lián)防空雷達信號情報的機密任務。在航天史上,它還以率先采用一箭多星的方式發(fā)射而聞名于世。

        哈勃空間望遠鏡的測試鏡(圖23)在展廳一角頂天立地,它建成于1975年,用途是論證大型空間望遠鏡的可行性,應該算是正式升空的望遠鏡的前身。在望遠鏡發(fā)射之后,測試鏡還曾經(jīng)用于宇航員的維修訓練。其實哈勃望遠鏡本身跟太空競賽關系不大,不過鑒于這貨塊頭實在太大,其他展廳怕是也沒有合適的地方容納它了。

        由于哈勃望遠鏡的主鏡存在球差,嚴重影響成像質(zhì)量,1993年12月,宇航員進行了第一次望遠鏡維修任務,為哈勃安裝了矯正視力的設備:COSTAR光學改正系統(tǒng)(圖24)。2009年,這臺儀器在望遠鏡的最后一次維修任務期間被拆除,更新的宇宙起源光譜儀取代了它。宇航員將COSTAR帶回了地球,作為對這臺功勛卓著的空間望遠鏡的紀念。圖25為用于訓練宇航員維修哈勃望遠鏡的電力系統(tǒng)模擬柜。

        (未完待續(xù))

        注:圖1~圖25均為作者拍攝。

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