航天史:33.感冒的代价

上文书说到,阿波罗7号任务是非常漫长的,他们要在太空里绕11天,偏巧,施艾拉感冒了,一直在打喷嚏,鼻窦充血。在太空又失重,脸也浮肿,怎么都下不去,他感冒不要紧,在这么狭小的飞船里,其他人根本没法躲。结果就弄得其他人也跟着被传染。3个人在阿波罗7号里边此起彼伏的打喷嚏。
地面人员当然都知道嘛,飞船里有好几个摄像头呢。这一次,他们要在太空里搞现场直播。需要架设一个专用的摄像头,这个摄像头还是西屋电器公司专门研发的。要知道从太空里把信号发回地球有很多的技术问题要解决。这个东西到底灵不灵还要宇航员们在太空里面安装测试。但是施艾拉心里不爽啊,跟地面控制人员闹别扭了。
地面人员一直在催他,但是他就是不听指令,理由还特别的多。要么就说自己脑袋疼,浑身上下脑袋疼。要么就嫌太空餐不好吃,放糖太多,甜的齁死。其实这已经比双子座飞船的时候待遇好多了。他们的太空餐其实都是针对每个人的口味单独定制的,用塑料袋封装好,有专门的注水口,只要把热水灌进去,泡一会儿就能吃了。
他们还抱怨啊,厕所不好使,要提前半个小时开始准备,要是碰上内急,这东西还来不及。另外,卷筒纸带少了。他们感冒了,擦鼻涕不够用。带的感冒药也不够用。

西屋电气生产的专用摄像头

就听着他们这么抱怨,地面人员也火大啊,休斯顿只是要宇航员把直播用的摄像头的电源给接上。你们怎么推三阻四的?还抱怨了这么一大堆。反正地面上和太空里的宇航员发生了争执,最后还是NASA高层出来调解。最后,宇航员们才调试好了摄像头,准备好了人类第一次对公众的太空直播。
那个时代的摄像头可不是现在的CMOS,那时候的摄像头是电子管的。也叫“硅靶”摄像管。前边有一个感光的半导体材料硅片,封装在真空管里面。光通过镜头在感光材料上成像,把光信号转变成电荷。然后在硅靶的后边,就像老式显像管一样,有个电子枪,打出一束电子,然后在电磁场的操控下,对硅靶进行扫描。电子束扫到哪里,就把那个像素的信号读出来。

当时的直播画面

这个硅靶不大,只有1英寸。那时候用的不是数字设备,因此实际上是没有像素概念的。这个摄像头能够把一幅图像分解成200根线,每秒钟发送10帧画面。以现在的眼光看来,分辨率低得可怜。要想提高一点分辨率,可以放慢扫描速度,一幅画面被分解成500根线,每秒扫0.625帧。没错,1秒钟1帧都不到,这有个专用称呼叫“慢扫描”电视,是业余无线电爱好者最喜欢的方式。
大家可能纳闷,不对啊,上世纪60年代末难道都这么落后吗?普通的电视机都可以做到一秒钟传输30帧彩色画面,每一帧有525条扫描线。这就是美国人采用的标准的NTSC制式。

老电视

说白了其实就是受到了当时无线电收发设备的带宽的限制(这个带宽跟如今我们所说的宽带的带宽不是一码事,这是指无线电信号占用了多少频率范围)。比如说,我国调幅收音机的带宽是9K赫兹,也就是中心频率左右各4.5K赫兹。所以两个广播电台之间的频率差必须大于9K,否则两个电台就串台了。因为这个带宽太窄,所以我们语音里面高频部分都无法容纳,所以中波广播的音质是很差的。调频广播带宽足有150K,正负75K,所以调频广播的音质就很好了,而且这150K的带宽足够藏下左右两路立体声信息。
同样,太空里发送回地球的信号带宽也很窄。因为飞船和地面之间有大量的信号要传输。留给电视和语音的信号带宽不太多。所以,语音的音质也差,画面质量也差。主要是高频部分被丢掉了,因此画面比较模糊(你脸上的皱纹就属于是高频信号,五官轮廓就是低频信号。手机美颜,其实就是在信号频率上做文章)。
高频丢失,也就意味着物体的轮廓边角不清晰,细节也看不清楚。所以,大家看到当年太空直播的历史画面总会觉得非常模糊。而且因为距离远,信号弱,掺杂了大量噪音。所以,画面上有大量的杂点。模拟信号的保真度很差,会有雪花噪点,会有图像的扭曲。但是,实时性很好,从来不会卡顿。
这一次,阿波罗7号宇航员用的还是黑白摄像头。因为飞船用不了多久就能绕地球一圈。其实路过美国上空,以及路过世界各个测控站上空的时间不长。因此通讯信号也就断断续续的,所以直播持续时间也不过才几分钟。不过效果还算不错,三个人在地面观众的面前有说有笑的,一高兴还拿起摄像头对着窗外的地球。地球的景色很美,可惜摄像头画质很渣,地面的观众们还是先凑合着看吧。要拍高质量的画面,还是要靠照相机和胶卷。那个时代,电子影像还远远不能与化学胶片相提并论。

阿波罗7号在太空拍摄的照片

反正,三个宇航员和地面控制人员之间的沟通上总是充满了火药味儿。他们在太空足足转了11天,开始要准备返回大气层里。这时候施艾拉就开始作妖了,他拒绝带头盔。也就是在飞船返回大气层的过程里,他不想把头盔带上,他认为,鼻子充血,本来就堵得不行了,现在脑袋上再扣上一个鱼缸一样的头盔,自己更难过,弄不好会造成耳膜出问题,因为耳朵和鼻子是有关联的。
对于宇航员来讲,在太空里基本我行我素。他们要是脾气犯了,开始耍小性子,地面人员根本没辙,因为离得远啊。你又不能派人接替。在狭窄的飞船里也不能关禁闭反省。这种问题,NASA根本没预见到。当然,还有一个原因是施艾拉已经决定离开NASA,所以他也没有多少顾忌。

施艾拉面对阿波罗7号的舷窗

所以,有这个三朝元老的坚持,地面人员也没办法,施艾拉参与过水星计划、双子座计划和阿波罗计划,人家真是经验丰富。所以,地面人员也就只能听他的意见,不带头盔也就不带吧。万幸的是美国人倒是没在这方面出过事儿。但是,两年以后,苏联人就在这个问题上吃了大亏,白白搭进去三条命。所以,现在的宇航员在返回地球的时候,是一定要穿上宇航服的,头盔是一定要带的。这是后话,我们以后会讲到。
这三位乘坐阿波罗7号飞船落在大西洋里,附近的埃塞克斯号航空母舰等候多时了,这三位也就顺利的回了家。他们还是圆满的完成了阿波罗7号的任务,但是NASA也就此接受了教训。那就是不能让宇航员带着病上天,哪怕是最普通的感冒也不行。

3位宇航员在埃塞克斯号航母上被人围观

当时施艾拉在太空里吃的感冒药是伪麻黄碱类的药物,主要的功效是缓解鼻窦充血。我在《通俗医学史》里面讲到过这东西,大家有兴趣,不妨去听一下讲到毒品的那几集。
这东西和冰毒就隔着一层窗户纸,因此有人就收购这种感冒药,用来合成新型毒品。所以这种药现在是管制药物。这种药是一种兴奋剂,副作用有中枢神经系统的刺激,失眠,精神紧张,兴奋,头晕和焦虑。所以施艾拉的情绪失控,可能和药物的副作用是有关的。
所以最好不要在太空里生病,更不能带着病上太空,哪怕是感冒都不是小事儿。现在的宇航员在上太空之间都要有一段隔离期,就是要确保没有带着什么健康上的隐患上太空。你看我们国家的航天员在出发之前,高层领导接见他们,或者是新闻媒体采访,他们都是站在大玻璃后面,和其他人完全不接触,就是因为他们在上太空前半个月就开始进入隔离状态了。
尽管阿波罗7号的任务完成了,但是这三位宇航员再也没能上太空。施艾拉早就打算走人,这是他最后一次太空任务。后来他成了哥伦比亚广播公司的顾问。阿波罗登月的电视转播就是由他担任的解说嘉宾。他后来进入商界,混的很不错。
唐·艾斯利还是在NASA工作,曾经担任过阿波罗10号的后备宇航员。但是没有机会再上太空。后来从宇航员办公室调到了兰利研究中心。后来还是离开NASA去了商界。瓦尔特·康尼翰后来参与了NASA的天空实验室空间站项目,后来他去哈佛商学院进修了一段时间,最后也去了商界。
我想这三个没能在上太空肯定是有原因的。很可能和他们几个在太空的表现有关系。不听指挥是很严重的问题,可这事儿就不能直说。你弄的满城风雨,NASA的脸上也不好看。不过这三个人的NASA优异服务奖章一直没有发,按理说上过一次太空,就应该是能拿到一枚。但是一直没拿到手。一直到2008年,NASA才想起来把奖章颁发给他们。这时候只剩下康尼翰还活着。艾斯利的遗孀替他领了奖,施艾拉也去世了,他的奖是阿波罗8号的宇航员安德斯代领的。
颁奖仪式上,阿姆斯特朗、奥尔德林等等宇航员都来了。当初跟施艾拉吵架的飞行总监克里斯托弗·卡夫还发来了一段视频表示祝贺。这个奖来的有些太迟了,足足延迟了40年。

洛弗尔、安德斯、博尔曼

就在阿波罗7号成功之后两个月之后,美国人紧锣密鼓的展开阿波罗8号的任务。这次可比上次刺激多了,这一次,弗兰克·博尔曼、吉姆·洛弗尔和威廉·安德斯要乘坐阿波罗8号完成绕月飞行的任务。这次可不是用土星1B火箭了,这次可是货真价实的土星5号。
博尔曼和洛弗尔是飞过双子座7号的老手了,安德斯是个新手。这样的安排也合理,毕竟去月球可不比绕着地球打转转。地球还是可以随时回来的,只是不确定掉在哪里。去月球,那可就不是你想回来就能回来的了。二老带一新,也算是双保险吧。

这个登月舱模型1968年曾用于地面测试,现在收藏在休斯顿航天中心

本来呢,绕月飞行是阿波罗10号的事儿。在此之前,还是要赶快测试登月舱。但是当时登月舱的问题太多。分包登月舱的是格鲁门公司,他们1968年底把登月舱模型送到了卡纳维拉尔角。结果一检查,发现了100多个毛病。这东西不折腾到1969年2月是折腾不完的。NASA的人急得不行。这要是万一让苏联人超越了,那脸往哪儿放啊?最近中情局那边打听到一些风声,苏联人的计划也在稳步执行。
所以美国人决定,阿波罗8号的任务就定为绕月飞行,为了保险,绕月也不要飞太多时间,绕个10圈也就够用了。顺便看一看未来登月在哪里降落比较合适。说白了,阿波罗8号是去打前站的。

正在吊装的土星五号第1级,可见其巨大的体量

1968年12月21日早上7:51,土星5号火箭顶着阿波罗飞船顺利升空了。火箭的第1级推力稍微有点偏小。比预定的数值低了0.75%,但是这也就意味着燃料的消耗也少了一点。发动机多开2.45秒,也就刚好能把推力不足损失的能量补回来。火箭是个超级复杂的组合,因此也要考虑容错性。即便是有点错,还是可以通过替他手段补救。发动机推力不足,或者是好多台发动机里有一台熄火,都是可以通过其他的发动机多烧一会儿来临时补救的。

飞船的吊装阶段,顶上的圆锥体是指令舱,中间圆柱体是服务舱,下面的锥体里面装着登月舱

土星5号的第2级火箭工作基本正常,经过两级火箭的努力。把第三级送入了地球轨道,高度大概是185公里左右。先绕着地球转,然后等到位置合适,角度合适,再开第3级火箭加速,对准月球飞过去。当然这个对准月球的轨迹不是直线,而是一根特殊的转移轨道。第三级火箭开了5分多钟。把航天器的速度从7.9公里/秒加速到了将近11公里/秒。航天器进入到了地月转移轨道。

阿波罗8号的轨迹

第三级火箭烧完了,也该抛弃了。当然,还是要练习编队飞行任务的,也就是利用火箭的第三级,和阿波罗飞船编队飞行。这个过程中,阿波罗飞船需要掉个头,屁股朝前。当飞船掉过头,他们看到了完整的地球。这是人类第一次看到这个完整的球形。此前在近地轨道,这个球太大,人的视野无法完全容纳。现在离得远了,倒是可以看到全貌。

舱内的博尔曼

下一个挑战就是范艾伦辐射带了,这也是第一次有人类穿越范艾伦辐射带,此前的载人航天都没有穿越过这个辐射带。他们也要记录数据,提供给NASA,NASA正好要研究一下辐射带对人体的伤害严重不严重。说实话,在飞船里,保护的很严密。宇航员接受的照射也不算高。人体承受是没有问题的。
在一切都折腾完毕,飞船也进入稳定状态了。飞船开始进入缓慢的自转状态,这样可以保证每个面都晒到太阳,否则的话会出现一面晒太阳,温度急剧飙升,温度的不平衡会惹来热胀冷缩均匀,导致出问题。三个人忙前忙后的折腾了足足16小时,现在是该休息了,该睡一觉了,哪知道就是睡觉出了大问题。我们下回再说。
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