文/高歌

美國的阿波羅載人登月計劃創(chuàng)造了人類的奇跡。這個大奇跡是由許多小奇跡積累起來的，包括眾所周知的土星5號火箭、阿波羅飛船等等。今天，我們來說一說其中的一個小奇跡——VAB。

開“三垂”先河

VAB是運載火箭裝配大樓（Vehicle Assembly Building）的英文縮寫，它最初名為垂直裝配大樓（Vertical Assembly Building），1965年2月改成現名。這座裝配大樓為美國宇航局肯尼迪航天中心所有，是一個為航天技術服務了半個多世紀的大型配套設施，曾榮獲佛羅里達美國建筑師協(xié)會授予的“時間檢驗”設計獎，2020年又榮獲美國土木工程師協(xié)會佛羅里達分會頒發(fā)的國家歷史性土木工程地標獎。

▲ 1964年11月9日，俯瞰VAB施工現場

▲ 1965年4月14日，封頂儀式上人們紛紛在一根印著美國宇航局微標的白色工字鋼上簽名，它作為最后一根結構梁被吊裝到樓頂

VAB是阿波羅載人登月計劃的產物，也是航天發(fā)射專家智慧的結晶。在它建設之前，專家們?yōu)檎也坏揭粋€巨型火箭的總裝測試方式傷透了腦筋，因為過去運載火箭的總裝測試一直采用水平方式，然后再豎起來送到發(fā)射臺上完成各種射前作業(yè)，但是這種方式用于發(fā)射以前的“紅石”和“宇宙神”等火箭還不錯，對發(fā)射登月飛船的火箭就行不通了，因為土星5號火箭太大了，經過總裝測試后很難把它整個豎起來，即使勉強豎起來也會產生各種應力和彎曲等問題。經過反復認證，專家們最后找到了一個好方法，這就是改變傳統(tǒng)做法，采用垂直方式總裝測試火箭，總裝測試完成后再垂直送到發(fā)射場。這種垂直總裝、垂直測試、垂直運輸的方式現在被簡稱為“三垂”方式，它開創(chuàng)了運載火箭的移動式發(fā)射系統(tǒng)，除了當時的“土星5號”外，后來美國的航天飛機和歐空局的“阿里安”、中國的“長征二號F”、日本的“H-2”等火箭都采用了這種先進的測發(fā)方式。

不過，“三垂”方式也存在顯而易見的問題，就是必須研制技術復雜、體積龐大的垂直運輸工具，特別是還要建設高大的垂直總裝測試廠房。土星5號火箭立項之初就意味著過去裝配測試“紅石”“宇宙神”等火箭的設施無法用了，可是垂直裝配測試技術廠房需要多大規(guī)模？建成什么樣子？是開敞式還是封閉式？是塔式形狀還是一字排列？這些問題當時誰都不明白?？紤]到肯尼迪航天中心颶風較多較大，要露天進行幾個月的總裝測試困難重重，最后確定建設一座封閉式的裝配測試大樓。

VAB的首席設計師名叫迪克·伯格曼，當年他接到這個項目時只是一個20多歲的青年建筑師，雖然根本不清楚火箭裝配大樓什么樣，卻拿出了這個包括4個裝配測試廠房的田字形布局方案。誰知肯尼迪航天中心首任主任庫爾特·德布斯和土星5號火箭總設計師馮·布勞恩卻不支持這個方案，他們需要的是一字排列的布局。伯格曼向他們解釋了自己方案的理由：佛羅里達州颶風大，如果采用一字排列，這么大的建筑會像帆一樣承受巨大風力，而背靠背的方案能使它穩(wěn)定牢固。兩人最后同意了他的方案?！癡AB是我職業(yè)生涯的亮點?！卑雮€多世紀后，伯格曼說。

▲250噸吊車吊起土星5號試驗箭第一級

▲1966年3月14日，175噸吊車準備起吊土星5號火箭

VAB始建于1963年7月。為了保證進度，項目經理菲爾·莫耶組織了四家公司，最多時有1萬人日夜辛勤施工，有的人因為意外事故受傷甚至獻出了生命，包括墜落和雷擊身亡。

1965年4月14日，肯尼迪航天中心為裝配大樓舉行了封頂儀式。美國宇航局局長詹姆斯·弗萊徹和肯尼迪航天中心的要員，以及各承包商的員工都參加了。人們紛紛在一根白色工字鋼上簽名。工字鋼長11.6米、重3600千克，上面印著美國宇航局的微標，它作為最后一根結構梁被吊裝到樓頂。

VAB于1966年2月全部竣工，造價1.3億美元，因此時任肯尼迪航天中心計劃項目辦公室主任的羅科·佩特龍說：“這棟建筑是我們最昂貴的財產?！?/p>

大得超出想象

VAB位于佛羅里達州卡納維拉爾角的梅里特島上，是當地的一個標志性建筑，也是地球上的人造奇觀之一。對此，首席設計師迪克·伯格曼說：“當時它是世界上體積最大的建筑，也是美國城市以外最高的建筑?！币晃皇┕と藛T說：“這是我們參加過的最大項目，沒有比這更大的了?！?/p>

▲1976年為慶祝美國建國200周年繪上的國旗和紀念徽標，1998年紀念徽標被美國宇航局徽標所取代

空口無憑，數據為證。占地面積34200平方米的VAB全長218.23米、寬157.86米、高160.2米，體積364萬立方米，能把紐約高154米的聯合國總部大廈和高158米的西格拉姆大廈裝進去，它的樓頂能放下著名的紐約揚基體育場或者帕薩迪納的玫瑰碗體育館。幾十年來，這個樓頂一直是佛羅里達州的最高點，往下扔的紙飛機要飛30分鐘才落地；趕上天氣晴朗可以看到72千米外的奧蘭多市。所以當航天飛機計劃結束時，這里成為很多雇員離開前最想去的地方。

VAB之大超出了一般人的想象，以至它的模型就給總統(tǒng)肯尼迪留下了深刻印象。1962年9月12日，他在參觀航天中心后的第二天就在萊斯大學體育場告訴人們，更先進的土星火箭將在即將興建的大樓中組裝起來?！斑@幢建筑寬一個街區(qū)，長度超過我們這個體育場的兩倍?！碑斔磳⒖⒐r，又發(fā)生了這樣一個趣聞：美國宇航局打算向公眾展示一下它的雄姿，可是攝影師怎么也拍不出理想的照片，因此只好求助一家雜志社。雜志社派來專業(yè)攝影師，拍了幾百個膠卷，最后卻無可奈何地告訴美國宇航局他們也無能為力，因為目前還沒有辦法用照片反映這座大樓的龐大模樣。

VAB的外墻由安裝在框架上的鋁嵌板組成，南北兩面大部分由透光玻璃纖維板組成。南面繪有一面全美國最大的國旗，它高19.4米、寬33.5米，每顆星直徑1.83米，每道條紋寬2.74米。這面國旗是1976年為慶祝美國建國200周年繪上的。當年同時繪上的還有它右側的一個直徑33.5米的紀念徽標，1998年它被美國宇航局徽標取代，以紀念美國宇航局成立40周年。

VAB的東側和西側共有4扇凸字形垂直升降大門。每扇高139米，可以通過93米高的自由女神像。大門上方由七塊門板組成，打開或關閉時能升高或降低?？傃b測試完成的運載火箭可以垂直地通過大門運往發(fā)射臺。

為了保證這座巨大建筑能在颶風中穩(wěn)固牢靠，VAB的地基使用了4225根直徑40.6厘米、長16.8米、壁厚約1厘米的鋼樁，它們被打到地下52米深的石灰?guī)r床上，同時又澆筑了23000立方米混凝土，因此最大能抵抗每秒64米的風力。盡管如此，它后來也沒逃過2004年的兩場颶風，先是南墻在“弗朗西斯”颶風中損失了850塊嵌板，3個星期后東墻又有25塊嵌板被“珍妮”颶風卷走。

▲ 美國第一架實用型航天飛機哥倫比亞號移出VAB

▲ 起吊準備執(zhí)行航天飛機謝幕飛行任務的阿特蘭蒂斯號航天飛機的軌道器

▲ VAB進行技術改造后，正在吊起太空發(fā)射系統(tǒng)的芯級火箭

VAB內部同樣“高大上”。它由高跨和低跨兩部分組成。高跨廠房位于北邊，長134.23米、寬157.86米、高160.2米，設有4個總裝測試間，能同時裝配、測試4枚土星5號火箭。南邊的低跨廠房，長84米、寬135米，中央部分高64米，設有8個測試間，用于土星5號火箭第二級和第三級的準備和測試。整個大樓內部到處可見鋼筋框架，一共用了來自全國各地鋼鐵廠的98590噸建筑鋼材。

由于空間太大，這里沒有空調，只靠通風設備或者開門保持空氣流通，有趣的是禿鷲有時候會趁機飛進來破壞電纜，即使裝了攔阻網也擋不住，只能靠野生動物收容人員捕捉它們。

吊車是火箭總裝離不開的大型器械。VAB內部安裝了141臺大大小小各類吊車，最大的兩臺是安裝在高跨廠房的250噸吊車，它們橫跨兩個總裝測試間，每臺能同時吊起約30頭非洲大象。加上另一臺可以穿行于高跨和低跨廠房之間的175噸吊車，3臺吊車能把每一級火箭從地面到138米之間吊到指定位置。后來，兩臺250噸吊車因為起吊不了航天飛機固體火箭助推器而被兩臺325噸吊車替換，它們能以每秒千分之一英寸的速度上升或下降。

不是一座紀念碑

1966年5月25日，VAB的大門滑開了，總裝測試完畢的土星5號試驗箭出現在大門口。3年后的5月20日，VAB的大門再次滑開，發(fā)射阿波羅11號飛船的土星5號火箭豎立在移動式發(fā)射平臺上駛向39A發(fā)射臺。

此前，兩枚火箭憑借VAB完成了一系列總裝測試。首先是對第一級火箭關鍵部件進行仔細檢查，確認狀態(tài)正常后，再用吊車把它吊裝到移動式發(fā)射臺上。接著檢查第二級火箭，然后對接到第一級火箭上面，工程師和工人依靠3根銷釘把它們連接在一起并裝上緊固件。第三級火箭同樣采用這種方法與第二級火箭總裝起來。每級火箭吊裝時的精準程度能達到驚人的水平，例如吊車工能把一個250噸的重物吊放到一只生雞蛋之上，而雞蛋殼不被壓碎。

總裝完成后接著進行的是456次各種試驗和測試，包括發(fā)動機、陀螺儀、計算機，以及各種閥門、管路、電纜、插頭等所有箭載儀器設備。試驗和測試一般需要幾個星期。測試之后再把阿波羅飛船裝到火箭頂端。

VAB為20世紀六七十年代的航天技術發(fā)揮了杰出作用，完成了包括阿波羅計劃、天空實驗室計劃、阿波羅與聯盟飛船聯合飛行計劃在內的20多枚土星火箭的總裝測試。實踐證明，VAB創(chuàng)造了可控的裝配測試環(huán)境，避免了外界氣候的干擾影響；集中了裝配測試工位，節(jié)省了人力和成本；縮短了火箭在發(fā)射臺的停留時間，提高了發(fā)射場的利用率。最終達到了縮短火箭發(fā)射前準備時間，提高質量和可靠性的目的。更重要的是它開創(chuàng)了一種優(yōu)異的總裝測試模式，并使后來大型火箭的發(fā)展避免了設備設施的重復投資。例如在長達30多年的時間里，航天飛機計劃始終沿用了VAB，在經過適應性技術改造后，1號和3號高跨廠房用于總裝測試航天飛機軌道器，2號和4號用于檢驗和儲存外掛推進劑貯箱，先后共完成135次航天飛行的總裝測試。可以說，VAB為航天飛機計劃提供了不可替代的技術支持，為美國航天技術的發(fā)展創(chuàng)造了新輝煌。

如今，這座世界上最大的火箭總裝測試廠房已經成為美國宇航局的一張珍貴名片，它接待過眾多著名人士來訪，包括美國前總統(tǒng)吉米·卡特、貝拉克·奧巴馬，副總統(tǒng)邁克·彭斯，英國前首相撒切爾夫人，美國電影演員格里高利·派克、羅伊·羅杰斯、湯姆·漢克斯等。

▲ 2019年，VAB首席設計師迪克·伯格曼（左一）在VAB樓頂

2023年，VAB將迎來它的60歲生日。早在2013年，美國宇航局就決定VAB將繼續(xù)服役50年，并為此進行了技術改造，包括從 3號高跨廠房移除航天飛機的工作平臺，拆除陳舊電纜，配備新的最先進的指揮、通信、控制和動力系統(tǒng)。此后，VAB成為太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）火箭的總裝與測試場所。SLS是世界上研制中最強大的運載火箭，它將從這里起步飛向太空，與獵戶座飛船一起執(zhí)行阿爾忒彌斯重返月球計劃。屆時，VAB將以服務于美國三大航天計劃的光輝成就，成為世界航天史上第一個百年功勛建筑。

盡管庫爾特·德布斯說過“VAB這座建筑不是一座紀念碑”，事實上它已經成了地球上的太空豐碑。