今年五月,我去了亞利桑那州圖森市的 Spacefest V,這是為數不多的活動之一,你最好特別關注你在大廳里遇到的老人,因為他們可能剛剛在月球上行走。一天下午,我看到一群孩子匆匆忙忙地沖下走廊,急著去游泳池,他們當然不知道大樓里有一群歷史人物。他們的父母也不是。整個人只是小心翼翼地從摩托車上的老人身邊經過,沒有撞到他。他們誰也沒有多看他一眼。這個人是斯科特·卡彭特,是第二個繞地球運行的美國人。
斯科特·卡彭特是美國宇航局首批宇航員之一,也是所謂的水星七號之一。但他并不是這個團體中最知名的名字。當然,約翰·格倫是第一個繞地球飛行的美國人,現在是他班上唯一幸存的宇航員。 Al Shepard 是美國第一位宇航員,也是唯一一位在月球上行走的水星宇航員。 Wally Schirra 是唯一一位完成了所有三個阿波羅時代計劃的宇航員——水星、雙子座和阿波羅。 Gus Grissom 的職業生涯引人入勝,直到他在阿波羅 1 號大火中英年早逝。 Deke Slayton 于 1962 年因心臟病而停飛,在執行 1975 年阿波羅-聯盟號測試項目任務之前,他領導了宇航員辦公室。 Gordon Cooper 在他的 Mercury 和 Gemini 飛行中創造了兩項長時間飛行記錄。
卡彭特只執行了一次任務,即 1962 年 5 月 24 日相對較短的三軌道水星飛行。一直存在的遺產是一名宇航員不服從命令,將任務和他自己的生命置于危險之中。 但這遠不是一個公平的評估。 這個故事還有很多。
極光7
卡彭特的飛行任務讓他的同齡人有些意外。德克·斯雷頓原定在約翰·格倫之后飛行,但因心房顫動而退出飛行輪換。但是,美國宇航局沒有將航班交給斯萊頓的后備飛行員沃利·希拉,而是將其交給了格倫的后備卡彭特。邏輯是,幾個月來一直與格倫密切訓練的卡彭特是該機構準備得最好的宇航員。鑒于任務的復雜性,這可能是一個不錯的決定。
格倫已經證明,宇航員不僅僅是太空中的乘客,因此美國宇航局在其第二次軌道任務中決定真正將宇航員推向核心角色。憑借從格倫的飛行中獲得的經驗,并尋求收集盡可能多的科學數據,卡彭特的飛行計劃很快就完成了。
他的任務充滿了科學目標、實驗以及不斷將生物醫學數據發送到任務控制中心。 Carpenter 還可以更好地控制他的航天器。通過結合偏航滾動動作,美國宇航局希望宇航員定位他的航天器以查看日出、晝夜地平線、地球地標,并找到某些恒星作為導航參考。該機構還希望他將他的航天器倒置,將頭朝向地球進行迷失方向實驗。其他科學實驗包括釋放一個拴在太空艙上的彩色氣球,作為太空深度感知的測試,觀察液體在微重力下的行為,使用專門的測光表測量地球上耀斑的能見度,通過天文臺拍攝天氣照片各種不同的過濾器,并研究氣輝層。
隨著發射日臨近,卡彭特將他的航天器命名為 Aurora 7。極光也意味著黎明——在這種情況下是新時代的黎明。”他也恰好在科羅拉多州博爾德的奧羅拉大道和第七大道的拐角處長大。
使命
在凌晨 1 點 15 分的叫醒電話、特制的菲力牛排、荷包蛋、濾過的橙汁、吐司和咖啡的早餐,以及身體檢查之后,卡彭特身上覆蓋著生物醫學傳感器,并緊貼在他的銀色飛行服中。由于大霧而導致的一系列停頓使原本完美無瑕的發射前倒計時停止,直到最后,在上午 7 點 45 分,載有極光 7 的阿特拉斯號呼嘯而至,并將卡彭特帶離地球。
卡彭特進入軌道后的首要任務是將航天器調回正常的向后飛行姿態,這種姿態保證了簡單的逆火燃燒并返回地球。他的任務是手動執行此操作;格倫讓他的機載電腦進行了這個動作,這讓他消耗了大量的燃料。在太空飛行中,燃料是最珍貴的商品之一。
水星飛船的能力有限。它可以讓一名宇航員活著,并通過其三個逆火發動機的一次燃燒將他送回地球,并通過圍繞其三個軸旋轉來改變其姿態。主要的姿態控制系統是自動穩定和控制系統(或 ASCS),它有 12 個推進器,以 32 磅過氧化氫燃料為燃料。計算機可以控制這個系統,或者宇航員可以使用電傳操縱命令強制控制。有一個由 6 個推進器組成的輔助手動控制系統,以 23 磅的燃料為燃料。分離系統及其各自的燃料儲存是美國宇航局納入航天器的冗余之一,但它并非萬無一失。危險在于一個稱為雙重權限控制的問題:宇航員可以在不關閉手動系統的情況下切換到電傳飛行,從兩個油箱中抽取燃料。
但除了有限的燃料儲存之外,還有更多的潛在問題。一系列儀器監測太空艙的方位,并將數據輸入機載計算機,以供自動穩定系統保持其姿態。這些儀器讀數和計算機的任何缺陷都會失去方向。
卡彭特在試圖按照他打包好的飛行計劃在軌道上旋轉 Aurora 7 時,并沒有意識到他的地平線掃描儀,該儀器以光學方式將俯仰姿態信息提供給他的機載計算機,偏離了大約 20 度。他也沒有意識到,在按照飛行計劃的規定在電傳操縱和手動控制之間切換時,他在第一個軌道上使用了六次雙權限控制。到他的第二個軌道結束時,卡彭特的燃料供應已經下降到令人擔憂的低水平——大約 42% 在手動油箱中,45% 在自動油箱中。休斯頓告訴卡彭特,40 是一個神奇的數字。只要他在兩個油箱中都有 40% 的燃料,他就可以按時進行逆火并在整個再入過程中保持他的航天器的方向。再少一點,任務就可能以災難告終。
Carpenter 似乎并不擔心他的低油位,但飛行總監 Chris Kraft 卻是。隨著飛行從任務控制中的控制臺進行,卡夫特看著兩個油箱中的數字穩步下降,通過卡彭特不斷發送命令,要求卡彭特節省燃料。 Aurora 7 的計算機也擔心燃油油位下降。在第一個軌道之后,它給了卡彭特一個低燃料警告燈。他立即用膠帶蓋住它,以免打擾他。
卡彭特繼續進行預定的實驗,并在他的第三個軌道上進入一段漂流飛行以節省燃料。在他最后一次飛越夏威夷時,他設法在兩個油箱中保持了神奇的 40% 燃料。但他非常專注于將相機中的膠卷更換為最后一輪照片,并調查讓格倫在飛行中困惑的“螢火蟲”,以至于他遲到了開始他的預燃檢查清單。就在此時,當他需要快速完成關鍵步驟時,卡彭特注意到了他的地平線掃描儀的缺陷。自動穩定系統無法保持再入所需的 34 度俯仰和零偏航姿態。解決這個新問題使他更加落后,當他使用電傳操縱模式時,他忘記關閉手動系統。 10 分鐘內,兩個系統都在燃燒燃料。
Carpenter 設法讓 Aurora 7 對準逆火,但這不是一個完美的方向,也不是及時;飛船向右傾斜了大約 25 度,燃燒開始晚了三秒。只是在逆火之后,卡彭特才注意到兩個控制系統都在消耗燃料。此時,手動系統是空的,自動系統只剩下 10%。 Carpenter 謹慎地使用電傳操縱來保持地平線在視線范圍內,設法保持了 Aurora 7 的姿態。剩余的燃料被輔助阻尼模式消耗,該模式在航天器墜入大氣層時最大限度地減少了振蕩。
在 15,000 英尺處,卡彭特武裝了他的主降落傘并在 9,500 英尺處手動展開。他在距預定濺落點約 250 英里的大西洋上輕輕著陸。在從美國宇航局得知回收人員至少還有一個小時的路程后,卡彭特選擇離開狹窄、熱的太空艙。他爬過 Aurora 7 的脖子,把救生筏扔進海里,然后撲通一聲摔了下去。想到獨自一人在大西洋的塑料筏上,卡彭特并不擔心,他花時間獨自思考這次飛行。三小時后,救援飛機抵達,海軍潛水員游上救生筏時,一位平靜的卡彭特從他的救生包中給他們提供了一些食物。
木匠玷污的遺產
盡管卡彭特知道他還活著,但卡夫特不知道,全國其他人也不知道。目前尚不清楚美國宇航局的第四次任務是否會成為其第一次死亡。當發現卡彭特還活著時,卡夫特松了口氣,但很生氣。他將這次任務的問題歸咎于卡彭特的糟糕表現,稱這位宇航員忽視了多次指示,以節省燃料并檢查他的制導儀器。正如他在 2001 年的回憶錄中所寫的那樣,卡夫特當時發誓,卡彭特再也不會在太空中飛行了。而他沒有。卡彭特于 1963 年從宇航員團休假,然后于 1967 年完全離開美國宇航局。
自 1963 年以來,卡夫特一直對卡彭特的罪行保持立場,而且他并不孤單。設計水星太空艙的 Max Faget 稱卡彭特是一位比宇航員更好的詩人。去年,我遇到了前任務控制技術人員 Jerry Bostick 和 Glynn Lunney,向他們詢問了 NASA 在飛行途中編寫任務規則的故事,因為他們都在學習。他們告訴我這并不完全正確。水星當然是一種學習體驗,但總是有一個飛行計劃,盡管有些人,他們在向隔壁桌的卡彭特示意時低聲補充道,沒有遵守規則。
除了格倫之外,水星的其他宇航員也更多地支持卡夫而不是卡彭特。一路走來,Aurora 7 被昵稱為“Stigma 7”,因為它給宇航員的集體聲譽蒙上了陰影。下一個飛行的 Wally Schirra 將自己的個人目標定為證明宇航員在太空中的作用多于幫助而不是負擔。他將他的航天器命名為 Sigma 7 以反映他對工程完美的目標,并于 1962 年 10 月 3 日,他在太空中漂流了六個軌道的大部分,并以驚人的速度降落在他的濺落目標點附近,并有足夠的燃料可供使用。 Schirra 的任務并沒有向 NASA 教授太空知識,但它返回了當時至關重要的工程信息。
圍繞卡彭特飛行的爭議說明了美國宇航局當時面臨的一個更大的問題。 1962 年春天,航天局進行了兩次亞軌道飛行和一次軌道任務,但尚未弄清楚人與機器在太空中的關系。一方面,任務控制中心的技術人員實時監控飛行的各個方面,繪制再入路徑,并密切關注在發生緊急情況時他們可以將航天器安全帶回家的時間和地點。另一方面是宇航員,所有經驗豐富的戰斗機飛行員都習慣于在不利條件下測試新飛機,并習慣于在瞬間做出挽救生命的決定。軌道上的宇航員想要指揮他的任務,但飛行主管也想要。通常,宇航員和飛行總監對工程數據的共同關注會緩和控制權的斗爭。但卡彭特的情況并非如此。他對飛行實驗的關注使他與卡夫公司產生了分歧。
關于這次飛行的一些爭議不應該繼續質疑卡彭特的能力或卡夫的控制本性。相反,關于 Aurora 7 不完善的燃料使用和超程著陸的問題應該被視為一個案例研究。這是一個很好的例子,說明航天機構在太空時代的早期是如何通過實踐來學習的,以及兩種管理任務的方式——一種是由地面上的工程師負責,另一種是由飛行員在空中負責——是如何形成的先。這也是不同類型的人如何處理太空飛行業務的一個例子——卡夫特堅定不移地關注工程精度,卡彭特則以飛行員的判斷力和對我們星球的美麗和脆弱的非常人性化的欣賞。不幸的是,對于卡彭特來說,水星不是一個為滿天星斗的宇航員準備的項目。
Aurora 7 飛行后,宇航員與任務控制中心的合作進展緩慢。直到雙子座計劃,由于這些交會任務的復雜性,宇航員獲得了更核心的作用,緊張局勢才真正緩解,并建立了更好的工作關系。
真正的傳奇
我在 2012 年 11 月的一次宇航員獎學金基金會活動中遇到了 Scott Carpenter。我不記得我對他說了什么,但我敢肯定,我是多么榮幸見到美國第一批宇航員之一,這是一些磕磕絆絆的評論。我有很多問題,但是當我坐在他旁邊時,我想不出一個。因為無論他的名聲如何,他仍然是在世界進入太空時代時站在最前沿的精英群體之一,而這些人是我二十多年來一直在讀的。他再好不過了,擺姿勢拍照并簽署我的舊版《新海洋》,這是美國宇航局水星計劃的官方歷史,已成為非常珍貴的財產。
我的故事不是很好,但我很高興我至少有一個關于與水星宇航員斯科特·卡彭特會面的故事。他于 2013 年 10 月 10 日去世,享年 88 歲。
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