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人類的一大步

今年美國航天界走了兩位先驅。先是美國第一位進入太空的女宇航員薩麗·賴德(Sally Kristen Ride)於7月23日去世,享年61歲。接著,聲名更為顯赫的第一位登上月球的尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)於8月25日去世,享年82歲。

這兩位宇航員除了都有「第一」的頭銜,還有兩個相似的地方,在退出宇航界後,他們都在學術界工作,都是教授;另外,他們的個人生活都非常低調。

阿姆斯特朗出生於1930年。在成為宇航員之前,阿姆斯特朗經歷相對豐富。1947年,他獲得以美國海軍四星上將霍洛韋命名的霍洛韋計劃獎學金,在普渡大學學習航空航天工程,學習兩年後入伍海軍服役三年,然後再完成大學最後兩年的學業。在海軍服役的最後一年,他加入朝鮮戰爭,作為飛行員,他獲得過空軍功勞獎章,一顆金星。22歲退役後回到大學,他取得了大學階段最好的成績。不過,看來他的大學成績不算特別優秀,GPA(平均績點)是4.8,而滿分是6,在百分制中相當於80分,算是接近優秀了。在以後的17年職業生涯中,他先後成為工程師、試飛員、宇航員、美國國家航天咨詢委員會的官員以及整個機構的後身美國航空航天局的官員。1971年,他成為辛辛那提大學航空航天系教授,工作了8年。

當然,阿姆斯特朗成為美國國家英雄與他是第一位登上月球的人類有關。有人說美國的登月計劃是政治的產物,因為,蘇聯是第一個將人類送上太空的國家,我們都知道,第一位進入太空的宇航員的名字叫加加林,1961年4月12號乘坐「東方一號」宇宙飛船繞地球一周後返回地球,飛船離地球最遠的時候是301千米。加加林是個矮個子,只有159公分。加加林飛行之後成為全世界的英雄,去了很多國家宣傳蘇聯的航天成就。蘇聯探月計劃早於美國,1959年「月神三號」就率先拍到月球背面的照片。在蘇聯的刺激下,1961年美國總統肯尼迪對國會建議美國開始載人登月計劃。在探月方面,直到1966年,蘇聯一直領先於美國,「月神九號」第一次實現月球軟著陸,而「月神十號」第一次繞月飛行。1966年美國開始實施「阿波羅」計劃。1966年至1968年,美國先後六次進行不載人飛行試驗,1968年至1969年阿波羅7、8、9號進行載人飛行試驗,而到了1969年5月,「阿波羅10號」的兩名宇航員繞月31周,離月面最近時只有15.2千米。

固然,美國的登月計劃有很大政治因素,而整個計劃為人類帶來的航天計劃和經驗則是不可估量的。現在,人類的航天技術已經達到了空前的高度,應用在科學上也取得了很多突破。例如,著名的太空望遠鏡哈勃望遠鏡獲得了最深空的天體照片,在眾多發現中,宇宙加速膨脹就是在哈勃望遠鏡對於超新星的觀測基礎上發現的(2011年諾貝爾物理學獎)。哈勃望遠鏡發射於1990年,發射之後,發現傳回來的天體照片沒有預期的清晰,一定是光學系統出了故障。分析之後知道,光學主鏡打磨出了差錯。為了糾正錯誤,1993年12月,美國宇航員飛至哈勃望遠鏡,花了十天時間人工更換了很多部分。從1993年到2002年,共有四次人工更換和升級儀器。

前面說的只是一個例子,還有很多其他例子。另一個影響極大的天文觀測也是美國的計劃,宇宙微波背景輻射不均勻性探測器(WMAP),這是一個探測宇宙起源的太空射電望遠鏡。WMAP離地球150萬千米,比月亮離地球還遠得多,後者離地球的平均距離是38.4萬千米。為什麼要將這個探測器發射到這麼遠的地方?原因是,這個地方是太陽引力與地球引力平衡的一點,叫第二拉格朗日點。在這一點,飛行器相對穩定,因為比地球更加遠離太陽,是探測宇宙深空最理想的地點。WMAP在9年的觀測中,為我們帶來宇宙大爆炸時代的信息。可以說,哈勃望遠鏡和WMAP是天文學和宇宙學最成功的太空探測器,為宇宙學帶來了黃金時代。目前,在第二拉格朗日點,還有幾個太空探測器,其中一個是歐洲太空署的Planck微波背景探測器,據說,它明年年初將給我們帶來令人驚奇的發現。

兜了一圈,我想說明人類對太空的探索不完全是為了展示國力,同時也推動了我們對宇宙的認識。回到阿姆斯特朗乘坐的「阿波羅11號」。「阿波羅11號」的任務是人類登月,飛船上的宇航員共有三位,阿姆斯特朗是11號的指揮,登月艙駕駛員是巴茲·奧爾德林,指令艙駕駛員是邁克爾·柯林斯。1969年7月16號,「阿波羅11號」由「土星5號」火箭運載升空,飛船沿地月過渡軌道飛行兩天半後接近月球,進入環月軌道。阿姆斯特朗和奧爾德林進入登月艙,而柯林斯留在指揮艙內繼續環月飛行。1969年7月20號協調世界時20點17分39秒,登月艙在月表著陸。數小時後,阿姆斯特朗首先出艙左腳落地,說出那句著名的話:「這是一個人的一小步,卻是人類的一大步。」

有三個有意思的細節。在「阿波羅11號」發射前,奧爾德林認為他應該先踏上月球,可是在模擬試驗時,奧爾德林必須爬過阿姆斯特朗才能率先登月,引起不必要的麻煩,所以後來決定還是阿姆斯特朗第一個踏上月表,從而使得他成為一位標誌式的英雄。第二個細節是,兩位宇航員在外面待了兩個半小時後回到登月艙,在準備重新起飛時發現,他們的龐大的太空服不小心碰斷了起飛發動機的點火開關,他們用了一支筆頂斷路器才將登月艙點火。第三個細節最有意思,與阿姆斯特朗那句名言有關,這句名言的原文是「That』s one small step for [a] man,one giant leap for mankind」,所以將a放在括號中,是因為這句話傳到地球時,沒有人聽到這個單詞。如果阿姆斯特朗沒有說出這個字母,那麼這句名言就是一個病句,因為man和mankind都代表人類,而a man才是一個人。後來,一些專家研究後發現,其實阿姆斯特朗說了這個字母,只是因為靜電的原因沒有傳回地球。出於低調,阿姆斯特朗堅持以後的引用將a用括號括起來。

在美國的「阿波羅」計劃中,共有32位宇航員參與了載人計劃,其中24位離開地球軌道進入環月軌道,12位完成了在月表的行走,6位在月表上駕駛了月球車。作為「阿波羅17號」的宇航員,尤金·塞爾南是最後一位登上月球的人,時間是1972年12月。在太空競賽中,蘇聯失敗了,從未實現載人登月。他們後來將精力集中在探索金星以及發展空間站上面。

美國在1972年之後再也沒有回到月球,但沒有停止探索太空。最近的例子是火星探測器好奇者今年8月6日在火星著陸。在美國之後,日本、歐洲航空署、中國和印度先後開始了對月球的探索。

我對阿姆斯特朗不再做宇航員後的從教非常感興趣。他覺得自己學歷低(碩士),拒絕了其他一些著名大學的教職,在較小的辛辛那提大學航空航天系任教。任教8年後,在不加解釋的情況下又突然離開學校。我查了一下,他在南加州大學獲得碩士學位,時間是1970年,那時他已經40歲了,在登月之後,任教之前。很難想像,在中國,一名國家英雄在成名之後還會想繼續學習,到學校任教。阿姆斯特朗是一位極其低調的人,作為普通人眼中的英雄,在得知有人出售他的簽名後,他不再願意為人簽名。一個有意思的故事是,為他理了20年頭髮的理髮師有一次將他的頭髮以3000美元出售,他威脅理髮師如果不將錢捐出他將告上法庭。

我非常喜歡另一位與阿姆斯特朗類似的宇航員,就是開始時提到的美國第一位進入太空的女宇航員賴德。賴德在成為宇航員之前是一位學者,在斯坦福大學獲得英語和物理學士後,又在斯坦福大學獲得物理學博士,研究天體物理和激光。她於1983年隨「挑戰者號」進入太空,1989年回到學術界,在加州大學聖地亞哥分校做教授,任加州空間研究所主任。她還成立了一間公司「薩麗·賴德科學」,幫助高年級小學生和初中生學習科學,尤其強調幫助女生。

這些太空中的英雄,首先生活在地球上並以地球上的人類幸福為事業。