第18章 太空竞赛
进军太空仿佛是飞行活动的一种自然延伸，你只要飞得再高一点儿就行。从古代哲学家开始，我们就一直认为气体中空无一物。我们可以如鱼戏水，却无法在空气中畅游。[1]但是仔细想想，空气里怎么可能什么都没有呢。任何人在有微风的户外行走时（更不用说在飓风中）都会明显感觉到空气的作用力。实际上，我们之所以感受不到空气的存在，是因为它通常会以相同的力从各个不同的方向挤压我们。空气其实是有重量的，它形成了每平方英寸[2]14.7磅的力的气压，而这意味着空气其实可以被挤压。飞机和直升机依靠产生的压差，如背后生风般把自己推举起来。气球之所以能飘起来，是因为它比空气轻。太空里也不是空无一物，但它的密度确实只有空气密度的100万的三次方（也就是1后面18个0）分之一，在太空中，每平方英寸只有寥寥几个原子。所以要想在太空中穿行，你就不能依靠空气挤压。
儒勒·凡尔纳于1865年出版的《从地球到月球》一书提出了一种早期解决方案，在小说中，船员们被巨型的大炮发射进入太空。尽管理论上这种方法行得通，但是如果真的付诸实践，那么这种大炮必须比帝国大厦还要大。而且如果真的将船员置于2.2万高斯的强力下，他们不仅会死于非命，而且还会被烧成灰烬。很显然，我们需要一个更具现实性的解决方案。最终这个难题在一个不起眼之处得到了解决：在俄罗斯乡下的一间木屋里，一个古怪的隐士想出了实现太空旅行的方法。1880—1935年，这个名叫康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的人撰写了400多篇有关这个主题的文章。尽管从来没有亲自建造过火箭，但他研究出了火箭的各项基础构造：多级助推器，机动推进器，双基推进剂和低温火箭燃料，再生冷却，空间站，锁风装置，生命维持系统和星际轨道。他1903年的杰出论文《借助火箭装置探索外太空》为太空旅行提供了完整的蓝图，为之后即将到来的一切奠定了基础。
罗伯特·戈达德是第一批检验齐奥尔科夫斯基理论的人之一，他于1926年成功发射了世界上第一枚液体推进火箭。他建造了一个点火测试台，测量出喷管的推力和排气速度（它们是火箭最重要的特性，分别决定了功率和效率）。在工程领域，“知道怎么做”通常比“知道为什么这么做”重要得多。你不需要知道工作原理，有时用不同方法多试几次反倒更加有效。戈达德就是这样做的。最终，他成功制造了排气速度为每秒7000英尺的发动机。以今天的标准来看，这个速度很低，但这在当时是一个给未来所有火箭带来启发的重大突破。戈达德在世界各地拥有众多信徒，其中一位追随者为人类进入太空时代立下了汗马功劳。
韦纳·马格努斯·马克西米利安·弗赖尔·冯·布劳恩是一位非常励志，同时又颇具争议的人物，他先是为纳粹政权研制火箭，然后移居美国，将冷战竞赛带到月球。冯·布劳恩的事业起步很早：12岁时，他就将火箭捆绑在货车上，让货车在小镇上喷着烟火狂奔，他因此被捕。读了关于戈达德实验的文章后，冯·布劳恩热情高涨，决定要穷尽所有手段把人类送上太空。1932年从柏林工业大学毕业后，冯·布劳恩在火箭先驱赫尔曼·奥伯特的手下工作，他很快就发现，自己正生活在军事化政权的阴影之下。[3]
冯·布劳恩梦想着展开星际旅行，但他得先找到支持资金。德国军方愿意为火箭研究提供资助，因为这样就可以规避《凡尔赛和约》的武器限制（该条约并未提及火箭）。冯·布劳恩于1934年发表的关于液体火箭推进的研究生论文被德国军队归类为机密材料。不久，年轻的冯·布劳恩就开始领导德国火箭计划，并在1942年将第一枚火箭发射升空。第二次世界大战结束前，冯·布劳恩一直在为纳粹政权服务，他与纳粹政权也有着复杂的关系。他需要获得纳粹的支持，但也仅仅把这种关系视作达到目的的手段。[4]尽管他受到纳粹高层的赏识，但同时也被视为潜在的威胁，并曾经因此被盖世太保带回去问话。当盟军和苏联部队行进至德国中心地带，战争进入尾声之际，冯·布劳恩发现自己的名字出现在美国列出的一份科学家名单上。美国人要尽快找到这些科学家，以免他们落入苏联人之手。1945年5月2日，冯·布劳恩和他的火箭研究团队向美军投降。
冯·布劳恩和同事被遣送到美国，他们拿着获发的假雇用文件为美军工作，和纳粹相关的履历则被彻底抹去。冷战已经开始，美国需集中全力以赢得同苏联的竞争。冯·布劳恩火箭研究团队的首项任务就是重新打造并发射V-2火箭。在第二次世界大战结束时，美军缴获了V-2火箭，并将其运送到了新墨西哥州的白沙。这便是美国太空计划的开端。1950年，冯·布劳恩和团队被转移到位于亚拉巴马州亨茨维尔的红石军械库。这里后来成为马歇尔太空飞行中心，而且至今仍然是NASA火箭设计项目的根据地。在亨茨维尔为军队工作期间，这位德国科学家研发制造出一系列越发精密的火箭。
同时，苏联人正在努力建造自己的火箭。美国拥有空中优势，加上美军的欧洲基地又靠近苏联心脏地带，这都让苏联方面更具紧迫感。从苏联的角度来看，打破美国地理位置遥远这一优势的唯一方法，就是拥有无法被拦截的打击能力。这种打击能力意味着他们需要研发一种可以穿越太空进而直接袭击美国的导弹。竞赛由此拉开序幕。苏联的主要领导者是谢尔盖·科罗廖夫。与冯·布劳恩一样，科罗廖夫感兴趣的是出于和平目的的太空探索，但无奈的是，他也只能找到军方的资助。在一帮德国科学家的帮助下，苏联人于1957年研制出世界上第一代洲际弹道导弹R-7，在这场竞赛中拔得头筹。[5]科罗廖夫意识到，这种打击美国的技术能力同时可以用于和平目的，例如，部署在轨卫星。于是苏联便有了制造斯普特尼克号卫星的想法。斯普特尼克号起初很大程度上被当作一种宣传噱头，但它之后却改变了整个世界。
斯普特尼克号在1957年的升空改变了一切。一枚苏联卫星在头顶盘旋，不断发出无线电的啾啾声，这给焦虑的美国民众带来了两样东西：来自天空的威胁，以及太空旅行的伟大可能性。一个月后，苏联发射了斯普特尼克2号，将第一只动物——一只名为莱卡的狗送入轨道。苏联人大获全胜，太空竞赛似乎结束了。作为对斯普特尼克号的回应，美国奉艾森豪威尔总统之命创建了NASA，一个专注于民用航天，致力于“为全人类谋取和平福利”的机构。尽管建立NASA的初衷可能是和平的，但至少从政治宣传的角度看，NASA的设立仍然是为了赢得冷战。经过一番将蓝图实现成可操作系统的忙乱之后，美国计划在1957年12月发射第一颗人造卫星，这距离斯普特尼克号发射仅两个月的时间。然而天不作美，由海军制造的先锋号运载火箭在发射台上爆炸。冯·布劳恩的德国团队被找来救场，两个月后，他们的丘比特号运载火箭将第一颗美国卫星送入轨道。
美国终于勉强赶上了苏联。但好景不长，由于苏联的火箭比美国的任何火箭都要强大，所以他们取得了一次又一次的胜利。1961年4月12日，尤里·加加林的绕地飞行标志着苏联首次将人类送入太空。[6]美国人似乎从斯普特尼克号上什么也没学到，苏联人再次赢得了竞争。不到一个月后的5月5日，美国将艾伦·谢泼德送入太空，然而与加加林的环绕地球轨道相比，谢泼德的飞行不过是一场在大西洋上的15分钟亚轨道杂耍。共产主义在世界范围内的影响力日趋强大，美国必须有所作为。1961年5月25日，约翰·肯尼迪总统召开国会联席特别会议，提出美国应该在70年代来临前“将人送上月球，然后把他安全带回地球”。这本是猪湾事件后美国用来转移注意力的一个政治噱头，但它却成了美国历史上最伟大的太空冒险的开端，并且得到美国民众的支持。两年后发生的肯尼迪遇刺事件更坚定了美国人的这一目标。如果美国一开始就赢得了太空竞赛，它可能永远不会登上月球。但是美国输了比赛，现在它必须追赶，重新设立目标，然后赢得竞争。
苏联仍然处于领先地位，并且将继续领先一段时间。[7]月球则是一个精心选择的目标，因为即便对于苏联，登月也是一项艰巨的挑战。这意味着美国为后来居上争取到了时间。我们很难描述美国在1961年离月球还有多远。毕竟美国的第一位宇航员只在太空边缘待了十几分钟而已。没人知道人类是否可以在太空中长期生存，更不知道他们该如何飞行到月球，如何降落在月球，以及如何能跨出太空飞船看月球一眼。双子星座计划（1965—1966年）的提出，就是为了研究如何做到这一切。美国人将飞行计划按照从易到难的顺序排列，并把攻克太空行走、长距离飞行、轨道交会和对接演习等作为项目重点。1967年，NASA宣称航天器已可以在轨道上实现对接，人类则可以从容地在比大众甲壳虫还要小的太空舱中生存两个星期。
与此同时，冯·布劳恩和他的火箭团队也已经备好他们的重器——有史以来最强大的火箭。这枚名为土星5号的运载火箭拥有790万磅的推力，能够将105吨的重物，也就是约27头非洲象送入太空轨道。冯·布劳恩最初主张通过多次发射来组建一个可以降落在月球上的在轨大型航天器，但到1962年，他提出了“月球轨道交会”的想法。按照这个计划，他们只需一次发射，便可将一艘小型飞船送到月球，之后他们可以再用一个更小的登陆艇完成最终的月球着陆。实际上，当年一共有4个航天器部件到达月球，而在命令舱、服务舱、登月舱下降台和登月舱上升台中，只有命令舱（质量不到总发射质量的0.2%）返回了地球。土星5号运载火箭的堆栈比自由女神像高了20%，但乘员组在整个发射过程中乘坐的飞船只有小型货车那么大。
最初的几次阿波罗号飞行原本只是为了执行测试任务，但到1968年下半年，人们的紧迫感越发增强。这时距离肯尼迪完成登月目标的期限仅剩一年的时间，但登月舱的开发工作仍然进展缓慢。与此同时，苏联正在取得重大进展，并且随时可能赢得竞争。[8]随着最后期限的临近，NASA做出了可能是历史上最大胆的决定：它要颠倒阿波罗8号和9号飞船的飞行顺序，即不带着着陆器发射阿波罗8号。这仅仅是阿波罗的第二次载人发射任务，宇航员将在月球周围进行为期一周的旅程，并且没有任何救援措施。1968年可谓美国天翻地覆的一年，这一年先后发生了朝鲜俘获美国军舰、越南春节攻势，以及马丁·路德·金和罗伯特·肯尼迪被暗杀事件。接着，在1968年圣诞节前夜，弗兰克·博尔曼、詹姆斯·洛弗尔和威廉·安德斯成为第一批在遥远太空凝视地球的人类。环绕月球时拍摄的照片《地出》后来成为有史以来最具影响力的摄影作品。看着这个影像，你就能体会到地球这个蓝色绿洲于漆黑茫茫太空中的孤独与脆弱。正如一名评论员对博尔曼所说：“阿波罗8号拯救了1968年。”
几个月后的1969年7月20日，在全球5.3亿人的屏息凝视下，阿波罗11号指挥官尼尔·阿姆斯特朗走出登月舱，成为第一个踏足另一个世界的人类。1969—1972年，阿波罗号执行了6次登月任务，总共有12名宇航员登上了月球。在最后的三次任务中，宇航员为了扩大活动范围，把一辆漫游车带到了月球。一位地理学家也在最后一次任务中首次登上月球，此人便是哈里森·施密特，他成了唯一一个到访过另一个世界的科学家。即便如此，阿波罗到过的月球表面也有限。所有着陆点都在月球正面的赤道站点，所有任务的地面探测时间累计起来也不过24个小时。说我们“探索”了月球，其实就跟我们在6个购物中心的停车场停一下车便声称已经探索了地球一样。
NASA最终也成了成功的受害者。打败苏联的目标已经实现，公众对航天事业的兴趣日渐消退。尽管尼克松总统曾与阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯一起参与游行，但他还是取消了阿波罗的最后三次任务。NASA的预算被削减了80%，它不得不做出艰难选择。原本的计划包括一些颇具野心的项目，比如永久的月球基地，地球在轨空间站，飞越小行星和金星，可重复使用的太空飞船，以及登陆火星。按照此前的规划，这些任务将在20世纪80年代有序推进，火星登陆计划也将在1990年前完成。但由于预算削减，NASA只能忍痛割爱，仅留下其中的一项。最后，他们选择聚焦于太空飞船的研发，因为太空飞船有希望降低人类进入太空的成本，为日后更具雄心的项目奠定基础。由此诞生的航天飞船的确是一项技术奇迹，但是由于设计上的折中，它最终成为一项巨大的战略失败。它并没有降低飞向太空的成本，反而令成本大增。由于无法飞行到地球轨道以外，航天飞船只得用于唯一适合它的项目——建造空间站。于是，世界最终拥有了一个国际空间站。建立国际空间站并不是我们的最优选择，而是因为我们只能做到这一步。就这样，探访外太空世界的任务留给了机器人和下一代探险家。
【注释】
[1]实际上，在空间站里你可以通过划动胳膊和腿在空中“游泳”，尽管速度很慢。
[2]1平方英寸≈6.5平方厘米。
[3]奥伯特是一位火箭技术专家，他在1922年和1929年出版了基础书籍《进入星空的火箭》和《太空飞行的途径》。
[4]讲述冯·布劳恩生平的电影《我志在星空》于1960年上映，后来有人给这部电影起了个副标题——“但有时我也攻击伦敦”。
[5]R-7是个成员丰富的火箭家族：其变体“联盟号”如今负责将宇航员（包括美国宇航员）送到国际空间站。
[6]加加林从未触碰过控制系统。控制系统都已锁定，非紧急情况无须操作。苏联将机械化与现代化等同起来，而美国则强调“英雄先锋”的形象。1963年，苏联人首次将女航天员瓦伦蒂娜·捷列什科娃送入太空，一些美国人因此认定苏联的航天器已经高度机械化到女性也可以操作的程度。这听上去不仅有严重的性别歧视，而且还很怪异，因为之前两国都早已有了狗、猴子以及黑猩猩等动物“航天员”。
[7]苏联的几个“第一”：第一颗卫星，第一位进入太空的人类，第一位进入太空的女性，第一次太空行走，第一次月球探测，第一张月球背面照片，第一次（机器人）登月，第一次对另一颗行星探测（金星）。
[8]苏联有两个独立的月球计划：一个目标在轨道，一个在于着陆。这两个计划的测试任务都失败了，但是如果它当时只专注于其中一个计划，就可能成功。在输掉登月竞赛后，苏联人淡化了这场竞争，声称他们从未做过这方面的尝试。