苏联对宇宙探索的贡献（宇宙迷不容错过）

03 送机器人进太空

带我飞向月球

对美国来说，虽然“斯普特尼克号”卫星是技术上的“珍珠港时刻”，但它一直在努力追赶苏联。

在第一个五年太空计划里，苏联突飞猛进，获得了一系列令全世界瞩目的成就：第一颗在轨人造地球卫星，第一个挣脱地球引力的物体，第一次空间数据连接，第一个登陆月球的探测器，第一个飞往金星的探测器，第一个飞往火星的探测器，第一位进入太空的宇航员，第一位进入太空的女宇航员，第一次双人载人航天，以及第一次将狗送入地球轨道并安全返回。¹

1961年4月12日，在哈萨克斯坦一片贫瘠的草原上，尤里·加加林（Yuri Gagarin）搭载的“东方1号”（Vostok 1）载人飞船发射升空，他因此成为世界上第一个绕地球轨道飞行的人。加加林1.57米的身高有利于他适应微小的太空舱。作为预防措施，这次飞行采用全自动模式，只围绕地球飞行一圈，而且加加林也不用控制飞船，因为当时的医学还无法得知，人类在遭受发射过程中产生的高压和接下来的失重时会有什么反应。在紧急情况下，加加林只需打开一个文件，将一串特殊指令输入计算机，就能控制飞船。²尽管如此，“东方1号”宇宙飞船仍被看作一个历史性事件（如图3-1）。³美国再次感受到了当初“斯普特尼克号”卫星发射时的震惊和尴尬。

图3-1 苏联发行的纪念加加林的邮票

注：1961年4月12日，加加林成为世界上第一个进入太空的宇航员。他以空军上校的军衔退休，并被授予“苏联英雄”的称号，这是苏联的最高荣誉。加加林成了世界名人。1968年，他在一次例行飞行训练中坠机罹难。

当时，新上任的美国总统约翰·肯尼迪年轻有为，非常重视航空事业的发展。在加加林绕地球飞行不到两个月，在艾伦·谢泼德（Alan Shepard）在亚轨道飞行了15分钟、成为美国第一个进入太空的宇航员之后不到3个星期，肯尼迪总统就在国会参众两院联席会议上发表了特别演讲：“我相信这个国家应该致力于实现这个目标，在10年之内将人类送上月球并让其安全返回。”⁴

载人航天计划的第一阶段在冷战逐渐加剧的背景下展开。尽管“水星计划”（Mercury program）的第一批宇航员不需要自己驾驶宇宙飞船，但将人类送入轨道只是征服太空的第一步，而征服太空是两个超级大国之间展开竞争的形式。

在肯尼迪阻挠菲德尔·卡斯特罗（Fidel Castro）的秘密计划失败之后，苏联加大了对古巴的军事支持。在欧洲，美国和苏联的坦克在新建的柏林墙两侧对峙。1962年10月，当苏联准备在古巴部署核导弹时，世界似乎已经处在核战争的边缘。美国拥有的核武器超过3万枚，苏联很快迎头赶上。“同归于尽”式的核武器威慑逻辑是无法带来慰藉的。

因此，人类历史上规模最大、技术最复杂的“阿波罗计划”（Apollo program）开始了。⁵在“阿波罗计划”的鼎盛时期，有50万人和2万家公司参与其中。以现在的美元来衡量，该计划耗资超过1 000亿美元。

为了尽快实现登月目标，美国国家航空航天局需要巨额预算，并且紧密地专注于这个目标。在肯尼迪发表演讲时，只有两位宇航员进行过太空飞行。1962年，作为“阿波罗计划”的先导，美国国家航空航天局启动了“双子星计划”（Project Gemini）。

“双子星”宇宙飞船搭载着两位宇航员，通过开展对接技术试验，训练宇航员在宇宙飞船舱外活动的能力，以及开展长时间飞行试验，来模拟往返月球的旅程。“阿波罗计划”早期的所有宇航员都来自“水星计划”和“双子星计划”，他们有着丰富的经验。

美国希望和苏联展开合作，而不是在登月竞赛中付出双倍的努力。古巴导弹危机的和平解决，将世界从核战争的边缘拉了回来，肯尼迪和尼基塔·赫鲁晓夫之间也达成了和解。1963年，肯尼迪在联合国大会上发表演讲，提出联合开展太空探索的计划。起初，赫鲁晓夫拒绝了这个提议，但当肯尼迪于1963年11月遇刺后，他准备好接受这个提议了。肯尼迪也要防范风险，所以他在合作与竞争之间犹豫不决。19...

美、苏这两个世界超级大国之间的双边关系中充满了虚假消息和误解，这一点是在当时的一些保密文件解密之后才慢慢为人们所知。⁷美国和苏联彼此忌惮，同时也都高估了对方的能力。苏联拒绝开展太空合作，部分原因是不想暴露他们计划中的技术短板。在肯尼迪1961年发表的著名演讲中，他就敢于自我揭短。

早期的太空飞行风险很大。苏联的大部分损失在当时都是保密的，后来才为人所知。⁸1960年，一枚R-16洲际弹道导弹的二级火箭在点燃一级火箭的推进剂时发生了爆炸，造成100多位苏联顶尖军事和技术人才丧生。炮兵部队元帅米特罗凡·涅杰林（Mitrofan Nedelin）当场葬身火海，留下的唯一可辨认的遗物就是他的勋章。

一年后，一位苏联宇航员在高氧含量的实验室里进行测试时被大火烧成了灰烬。苏联甚至抹掉了这位宇航员存在过的所有证据。这是极其不幸的，因为1967年“阿波罗1号”的飞行组员也在相似的情况下丧生，如果知道苏联的那起事故，也许就能重新设计飞船的太空舱。巧合的是，在一次地面测试中，太空舱中的氧气被火花引燃，发生大火，格斯·格里森（Gus Grissom）、爱德华·怀特（Edward White）和罗杰·查菲（Roger Chaffee）被严重烧伤，在氧气耗尽后窒息而亡。同年，在“联盟1号”（Soyuz 1）飞船降落时，降落伞系统发生故障，弗拉基米尔·科马洛夫（Vladimir Komarov）因无法打开降落伞而身亡。

将自己置身于1 900立方米煤油和液氧之上的小金属容器里的人，是极其英勇的。据见证过“土星5号”（Saturn V）发射的人回忆，即使远在3.2千米之外，人们也能感受到它的发动机产生的巨大热浪和压力波直扑胸膛。5台巨大的发动机每秒消耗15吨燃料，产生3 560万牛顿的推力。巨大的“土星5号”火箭比自由女神像还高出20米（如图3-2）。

图3-2 苏联N1/L3火箭（左）和美国“土星5号”火箭（右）

注：“土星5号”火箭有36层楼高，最大推力达到了3 560万牛顿，能将60吨载荷送入地球轨道。

1969年7月，当尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）在一系列技术故障后，对“阿波罗11号”的登月舱实施手动操控时，休斯敦飞行控制中心（Mission Control in Houston）的工作人员极度紧张。阿姆斯特朗在剩下的燃料不够飞行1分钟的情况下，通过控制登月舱，在布满砾石的崎岖不平的月球表面找到了一个合适的地点，并成功登陆月球。坐在休斯敦飞行控制中心的查尔斯·杜克（Charles Duke）通过无线电对阿姆斯特朗说：“你们这帮人都快变成蓝色了。⁽⁴⁾我们又喘过气来了。”⁹

无论过去还是现在，登月都是一项壮举。有24位宇航员进行了飞月之旅，他们是少数脱离了地球引力场束缚的人，其中12位宇航员还在月球上留下了脚印。

1970年，“阿波罗13号”的3位宇航员凭借着他们的机智和英勇，成功地将发生氧气爆炸后严重受损的飞船带回了地球，尽管这是一次壮举，但公众对登月的兴趣并没有增加。透过模糊的历史镜头来看，“阿波罗计划”似乎获得了公众的广泛支持，但实际上，大部分人认为政府在太空方面的投入过大。肯尼迪和约翰逊都曾抱怨“阿波罗计划”耗资巨大，所以取消了最后三个登月计划，转而让美国国家航空航天局研究航天飞机，其目的是将航天飞机打造成“太空货车”，定期把宇航员和货物送入近地轨道。实际上，这是从宏大的“阿波罗计划”中抽身的策略。

毕竟，登月计划意义深远。

宇航员虽然都很爱国，但都本能地意识到自己代表了全人类。当他们围绕地球飞行时，他们中的很多人可以不带任何地域偏见地评价地球。在这里，没有政治派别，没有文化边界。脆弱的地球悬浮在黑暗的太空里，犹如一个蓝色的玻璃球，地球这一标志性的形象激起了20世纪60年代末期的环境保护运动。军事工业复合体最伟大的功绩受到了反主流文化积极分子的追捧，这的确非常具有讽刺意味。¹⁰1969年，弗兰克·辛纳屈（Frank Sinatra）在电视节目中演唱《带我飞向月球》（Fly Me to the Moon），表达了自己对“将不可能变成可能”的宇航员们的敬意。这首歌的曲风活泼轻快，完美地表达了飞跃地球边界的宇航员的喜悦。

人鼠之间

太空旅行最困难的部分就是到达太空。

对火箭而言，最重要的量是最大Q值（Max-Q）——在火箭加速过程中由于大气阻力而产生的最大气动压力。当飞行的高度比较低时，压力比较小，因为此时的速度小；当飞得很高时，压力也比较小，因为此时的大气非常稀薄。最大Q值出现在两者之间的某处，它出现之时，也是监控发射过程的工程师们极度紧张的时刻。对“土星5号”火箭和航天飞机来说，最大Q值出现在发射后大约1分钟的时候，此时高度大约为12.2千米。

火箭上的乘客都会感受到巨大的冲击力和振荡，但最危险的是重力。我们在地球上所受到的地球引力向下的加速度为9.8 m/s²，也就是1 g。我们的身体里充满了水，所以很柔软，这使得我们承受加速度的能力很强，当然这也与加速度的方向有关。战斗机飞行员能承受8 g或9 g的加速度，在这种加速度下，血液都流向脚部，只要持续时间不超过几秒钟就没有问题。但在-2 g或-3 g的加速度下，血液会冲向头部，飞行员会失去意识甚至死亡。美国空军上校约翰·斯塔普（John Stapp）是一位空军医生，在20世纪50年代，他冒着生命危险进行了人类能承受的加速度极限测试。斯塔普一次又一次将自己捆绑在火箭滑车上进行试验，在其中一次试验中，瞬间受力达到了46 g，但他成功地活了下来。在这些试验中，斯塔普上校多次肢体骨折，而且永久性地丧失了视力。他最后在家中安然辞世，享年89岁。

在主发动机关闭前，“阿波罗号”的宇航员感受到的最大重力为4 g，当他们再入地球大气层时，重力将近7 g。而航天飞机的宇航员在上升和降落阶段所受的重力不超过3 g，这是你在任何一座过山车里都能感受得到的。但在航天时代早期，医学还无法确定人类能否在太空苛刻的环境中存活，因而用很多哺乳类动物代替人类开展这方面的试验。这种做法有着悠久的传统。1783年时，人们就将一只羊、一只鸭子和一只公鸡放在当时刚发明的热气球上做测试。

莱卡（Laika）是人类航天事业中众多无名英雄中的一员。它是哈士奇和小猎犬杂交的后代，是莫斯科街头的一只流浪狗。苏联科学家更青睐流浪动物，因为他们认为在大街上流浪的动物适应性更强。在10只流浪狗中，莱卡因为性格沉着冷静而被选中。在经受了离心机和嘈杂环境的考验后，莱卡被苏联科学家连续不断地放入越来越小的空间，它在每个空间都会待一段时间，最长的待了3个星期。然后，莱卡就适应了微小的太空舱。为了能及时发射，以便为纪念布尔什维克革命40周年献礼，赫鲁晓夫给设计者们施加了很大压力。因此，“斯普特尼克2号”搭载着莱卡在匆忙中发射升空，此时距离“斯普特尼克1号”发射升空还不到一个月。

早期的数据显示，莱卡有些焦躁不安，但仍然享用着自己的食物。然而，因为温控系统存在缺陷，莱卡在入轨飞行约7小时后因为过热和压力超标而死亡。事实上，莱卡是不可能活着完成飞行的，因为苏联科学家已经为它准备了有毒的食物，在飞船再入大气层发生炽热燃烧之前，它就会安静地死去。当时的报道是，莱卡在飞行到第六天时因氧气耗尽而死。动物权利组织在世界各地的苏联大使馆表示抗议，还在位于纽约的联合国总部进行了示威游行。¹¹多年以后，苏联解体，参与此事的科学家终于可以畅所欲言了，其中有些人感到很懊悔。莱卡的训练员奥列格·加真科（Oleg Gazenko）中将承认：“用小动物来开展试验对我们所有人来说都是一种折磨。我们像对待不能说话的婴儿那样对待它们。时间越久，我就越后悔，真希望当初没有那么做……我们从这项任务中学到的东西，远不足以为小狗的死辩解。”¹²

苏联用小狗开展试验，美国则更喜欢用猴子，因为猴子与人类更相近。第一只进入太空的猴子名叫阿尔伯特（Albert），它于1948年乘坐V-2火箭升空。阿尔伯特死于窒息。在这类试验进行的前10年里，动物的死亡率非常高。1959年，埃布尔（Able）和贝克（Baker）成为美国第一对飞入太空并活着返回地球的动物，在这个过程中，它们承受住了32 g的重力。埃布尔是一只恒河猴，返回地球后不久就死于一次外科手术。“贝克小姐”（Miss Baker）是一只松鼠猴，后来又活了28年（如图3-3）。贝克小姐每天都会收到150多封来自小学生的信，它死后被安葬在亚拉巴马州亨茨维尔的美国太空和火箭中心的墓地里，有300人参加了它的葬礼。

图3-3 松鼠猴“贝克小姐”

注：“贝克小姐”是一只来自秘鲁的雌性松鼠猴，它是第一只活着完成了太空飞行的动物。当时它被安置在美国空军的一颗弹道导弹的前锥体内，上升到580千米的高度，承受住了32 g的重力，最高速度达到了16 000千米/小时。

1947年，果蝇乘坐一枚缴获的德国V-2火箭，成为第一个被送入太空的物种，然后依次是老鼠、猴子、男人和女人。

从那以后，有许多动物完成了太空旅行。到20世纪60年代初，美国和苏联都成功地将老鼠发射到太空，随后苏联又将青蛙和豚鼠加入他们的发射团队里。法国也用老鼠来做试验。1963年，法国计划将一只名叫菲利克斯（Felix）的猫送入太空，但菲利克斯有自己的计划，它逃走了，法国人只得用一只名叫菲力赛特（Felicette）的猫来代替菲利克斯。1968年，两只乌龟搭载苏联的“探测器5号”（Zond 5），成为第一种飞往月球的动物。与这两只乌龟同行的还有酪蝇、黄粉虫，以及其他生物样本。几年后，美国用“阿波罗16号”和“阿波罗17号”将老鼠和线虫送往月球。航天飞机让动物的太空旅行变得更方便。目前，蜘蛛、蜜蜂、蚂蚁、蚕、蝴蝶、蝾螈、海胆和水母等生物都在轨道上飞行过。不过，宇航员非常担心其中的一些乘客，特别是马达加斯加发声蟑螂和南非扁石蝎。

这些危险旅程中的大部分都是在近地轨道上完成的，近地轨道的高度为几百千米，也就是一个下午的车程。即使往返月球一趟也不到80.5万千米，很多经常乘坐飞机出行的商务人士每隔几年就会积累到这个里程。

相比之下，飞向行星则要困难得多。

行星探索的艰难历程

20世纪60年代中期，美国国家航空航天局的预算达到了顶峰。作为联邦预算的一部分，美国国家航空航天局的预算从1967年的峰值5.5%迅速缩减到1973年的1%，从这以后，就一直处在1%以下。¹³20世纪70年代，美国国家航空航天局还面临着另一个挑战，虽然这个挑战不像让宇航员在月球上跳跃、驾驶月球车那样伟大，那样激动人心。

从地心说世界观转向多元世界观，是人类思想史上的一次重要转变。地心说认为，地球是独特的、唯一的；多元世界观则认为，宇宙中的天体在物理上和地质上都是相似的。太空旅行以一种通过望远镜观测无法实现的方式，将这些世界带到了我们面前。

1610年以前，行星只是在天空中流浪的不会闪烁的光点。月球上有陨石坑和黑色的“月海”，人们将它们进行组合，形成假想的图案。当伽利略将望远镜指向月球时，他观测到的月球表面“就像地球表面一样，到处是巨大的隆起、深坑峡谷和蜿蜒的河道”¹⁴。但与阿波罗宇航员到达月球后我们看到的情况相比，这简直不值一提。阿波罗宇航员在崎岖的月面行走，并带回了约382千克的岩石样本。现在，我们精确地测定出了月球的年龄，误差不超过1%，也弄清楚了月球的地质史，还知道月球是由地球在婴儿期时被撞击之后的残骸凝聚而成的。

经过几百年的望远镜观测，人们发现了一小部分行星，但对这些行星的确切性质却知之甚少。它们只是夜空中细小而模糊的光斑。其中，火星是个例外，它拥有白色的极冠和网格状结构特征。美国业余天文学家帕西瓦尔·罗威尔（Percival Lowell）一厢情愿地认为，这些网格代表了火星文明的灌溉系统。即使是与我们邻近的火星，望远镜观测能揭示的物理实在也很少。近至1966年，科学家们仍在争论火星上是否覆盖着植被。

宇宙空间广袤无边，这是理解行星探索的背景。我们从沿地球轨道飞行前进到成功登月，就像离开自家后院前往另一座城市进行探索。地球轨道的高度为几百千米，月球距离我们大约40万千米，因此，相比进入近地轨道，登月要困难得多。在最接近点时，地球与火星之间的距离是地月距离的200倍，地球与木星之间的距离是地月距离的1 600倍，而地球与太阳系边缘之间的距离，比这还要大1 000倍。

在太空竞赛中，人类成功地登上了月球，这是一项伟大的成就。通过引导无人航天飞船飞往地球之外数亿千米的天体，美国和苏联能检验它们的技术，扩展它们有关太阳系的知识。然而，失败无可避免。1958年，美国陆军和空军4次发射先驱者系列探测器，但都失败了。与此同时，“月球计划”（Luna program）的前三次任务也以失败告终。苏联通常不会公开未进入预定轨道、发射失败的任务，甚至不会为失败的发射任务分配月球计划的编号。但坚持不懈的努力终于换来了成功。1959年1月，在“斯普特尼克号”卫星成功发射后不到两年，“月球1号”（Luna 1）成为第一个摆脱地球引力的人造物体。到1959年年末，后继的“月球2号”和“月球3号”探测器撞击了月球表面，拍摄到了布满陨石坑的月球背面。这些探测器带来了丰厚的科学回报，我们因此获得了关于月球化学组成、引力和辐射环境的重要信息。

1962年，“水手2号”（Mariner 2）成功下降到距离金星32 000千米以内，美国完成了首次行星探测飞行。两年后，“水手4号”完成了首次火星探测飞行。让行星探测器成功到达目的地是一项科技创举。以高尔夫运动来做个类比，行星探测飞行就像用球杆将高尔夫球打进一个球洞里，而这个球洞直径不到2.54厘米，且远在366米之外。

让航天器在行星上登陆并传回探测数据更是难上加难。

苏联率先成功了。1970年，“金星7号”（Venera 7）探测器成功登陆金星，并传回了23分钟的数据。但这是在经历了15次尝试之后才成功的。在“金星号”系列探测器之前，有3艘航天器未能成功挣脱地球引力，另有1艘发生了爆炸。在经历了7次失败任务后，1971年，苏联的“火星3号”（Mars 3）登陆飞船才传回不到20秒的数据。由于火星任务困难重重，苏联曾放弃他们的火星探测达10年之久。

当美国国家航空航天局的工程师们开始将他们的专业知识应用于太阳系探索时，他们才意识到他们当中没有人从事行星科学研究。因此，他们开始劝说和诱惑大学招收这方面的科研人员与博士后，行星科学这一学术领域由此形成。行星科学是地质学和天文学的交叉科学，不断吸引着具有创新精神和传奇色彩的人物。

虽然行星探索的发展历程很惨烈，但研究成果非常丰富。自“阿波罗计划”以来，在美国国家航空航天局工作的一群志向远大的年轻行星科学家精英，发射了火星轨道飞行器和登陆器（“海盗1号”和“海盗2号”）、木星探测器和土星探测器（“先驱者10号”和“先驱者11号”），以及太阳系外行星天王星和海王星探测器（“旅行者1号”和“旅行者2号”）。

这些任务始于20世纪70年代，取得了巨大成功。“先驱者10号”和“先驱者11号”分别发射于1972年和1973年，它们都飞越了木星及其卫星，“先驱者11号”还近距离观测了土星。两个探测器都携带了一块镀金铝板，上面刻有人类的图像和有关探测器来源的信息，期待某天这两个探测器能被外星人发现。“先驱者10号”和“先驱者11号”都已经离开了太阳系，“先驱者10号”目前距离地球160亿千米之遥。自1977年发射以来，“旅行者号”探测器一直向地球传回数据，已经持续36年。“旅行者2号”造访过天王星和海王星，“旅行者1号”是目前飞得最远的人造航天器，正沿着距离地球193亿千米的星际空间飞行。1975年发射的“海盗号”探测器，在火星表面不同的地点释放了两个登陆器，并开展了第一次，也是唯一的一次火星土壤生命检测。这一时期可以说是行星科学的“黄金时代”（如图3-4）。

图3-4 第一张火星表面的照片

注：这是第一张从另一颗行星表面传回来的照片。1976年7月20日，“海盗1号”成功登陆火星。经过放大处理，这张火星表面局部图呈现了一个干燥、寒冷的火星，打破了人们数十年来对这颗红色行星的遐想。靠近中心的石头直径大约为10厘米。

20世纪80年代是行星科学的低潮期，探测的脚步逐渐放缓，但1997年发射的“卡西尼号”（Cassini）探测器，至今仍在对土星系统进行探测。“卡西尼号”与一辆汽车差不多大，搭载了十几台科学仪器。它飞越16亿千米去窥探新的世界，第一次看到了令人惊奇的景象：水世界木卫二的断裂冰面下存在海洋，土卫六上存在由乙烷和甲烷构成的湖泊，木卫一上的火山每年为这颗小卫星覆盖上2.54厘米厚的硫，以及像煤烟一样黑和像镜子一样亮的卫星。2005年，“卡西尼号”探测器释放的“惠更斯号”（Huygens）登陆器在土卫六上软着陆，向我们展示了一个有湖泊、河流、云层和雨水的异域世界。“惠更斯号”重约300千克，在电池耗尽之前，它对土卫六的大气进行了采样，并拍摄了几个小时土卫六表面状况的照片。“惠更斯号”目前仍然是飞行距离最远的人造航天器。¹⁵

通过行星探测器上的数字相机，我们得以一窥这些遥远世界的不同特点和“个性”。这些新型相机以数百万的像素而非单个像素传输数据。1990年，“旅行者1号”经过12年的飞行，长途跋涉64亿千米，最终到达太阳系边缘，这是前所未有的。“旅行者1号”还为地球拍了一张照片，照片中，地球只是漆黑背景中的一个光点。地球的这一形象引起了人们的广泛共鸣，卡尔·萨根（Carl Sagan）将这个光点形象地称为“暗淡蓝点”（Pale Blue Dot），并以此为号召，呼吁人类善待彼此、保护地球：“在宇宙中，我们的地球只是被黑暗包围的一粒孤独的尘埃……不会有来自其他地方的帮助拯救我们……我们这个渺小世界的遥远图像……提醒我们应该善待彼此，爱护和珍惜这个暗淡蓝点，这是目前我们所知的唯一的家。”¹⁶

人，抑或机器

太空探索困难重重，这也让我们意识到了人类无法在太空中存活下来这个事实。让我们想象一下，在无任何保护的情况下，身处太空中的人会怎么样。

想象一下你正在一个大型空间站末端的房间里，房间里有空气，但没有食物和水，你也没有穿航天服。你需要穿过一条长长的通道才能到达安全地带，但这条通道在被一颗流星撞击后破裂了，通道里现在处于完全的真空状态。你估计，到达通道另一端需要5秒钟，打开气闸舱还需要大约10秒钟，然后才能进入增压区。你能成功吗？

如果你在这个过程中深吸了一口气，那就不会成功。真空是致命的，因为它会让你肺部的空气膨胀，破坏脆弱的肺部组织。因此，呼出肺部的空气是个很好的策略。虽然身体组织内的水分会蒸发，血管内会形成气泡，但皮肤可能会阻止你爆炸。然而，在大脑因缺氧而失去意识之前，你几乎不可能成功到达安全区，虽然这只需要大约15秒的时间，之后你会立即死亡。与这些困难相比，适应零重力环境就像在公园里散步一样容易。

我们已经证实了人类能在太空中生活和工作，但人类太脆弱了，保护太空中的人类的安全成本太高，因此，对于究竟是用人还是机器开展太空探索更好，人们一直争论不休。机器人的优势在于更坚固、紧凑、耐用，相对更便宜，但人有能力适应任何情况并做出实时、复杂的判断。

登月虽耗资巨大，但仍是一个壮举。在那之后，美国认为太空探索的目标已经达成。随着资金的缩减，美国国家航空航天局改装了剩下的“土星5号”运载火箭，用于发射天空实验室空间站，以及运送宇航员到天空实验室空间站。同时，美国国家航空航天局开始研发可重复使用的运载工具，以期实现以大约每周一次的频率将宇航员和设备送入近地轨道。航天飞机最多能搭载8位宇航员和25吨货物。此外，在经历了4次连续的N1运载火箭发射失败，以及第二次相当于5 000吨TNT炸药量级的发射台爆炸之后，苏联放弃了登月计划。1971年，苏联首先发射了空间站，并命名为“礼炮号”（Salyut）空间站。处于真空状态的太空是非常危险的，举一个令人恐惧的例子：第二批到达“礼炮号”空间站的3位宇航员在准备再入大气层时，飞行舱失压，导致这3位宇航员在40秒内窒息而亡。随着美国和苏联这两个超级大国的关系逐渐解冻，太空竞赛也随之结束。1975年，“阿波罗号”飞船和“联盟号”飞船成功对接，美国宇航员汤姆·斯塔福德（Tom Stafford）和苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫（Alexey Leonov）历史性的握手，标志着美国和苏联在太空竞赛方面的关系得以缓和。

1981—2011年，航天飞机共执行了135次飞行任务，将300位宇航员送入了太空。在早期的任务中，航天飞行既用于科学研究，也用于军事载荷试验；在后期的任务中，航天飞机则用于完成国际空间站的组装，同时也提醒我们太空旅行的危险性和高成本。¹⁷

1986年1月28日，“挑战者号”航天飞机发射仅仅73秒后，就在清澈的蓝天下发生爆炸，震惊了美国。后来调查发现，一侧的固体燃料推进器上的一个O型密封环失效引发泄漏，导致航天飞机在以2倍声速飞行时受到了极大的气动压力。因为美国国家航空航天局挑选了中学教师克丽斯塔·麦考利芙（Christa McAuliffe），作为世界上第一位进入太空的教师，所以数百万学生观看了发射过程。令人恐惧的是，在航天飞机解体时，乘员舱是完好无损的，也就是说，7位乘员很可能死于随后坠入海洋时的撞击（如图3-5）。¹⁸17年后，悲剧重演，“哥伦比亚号”航天飞机以20倍声速的速度再入地球大气层时发生爆炸。在“哥伦比亚号”航天飞机发射时，一块泡沫绝热材料从外部燃料箱脱落，撞击到了航天飞机左翼前缘，形成裂隙。在这两起灾难中，共有14位乘员丧生。

图3-5 “挑战者号”航天飞机爆炸时的情景

注：1986年1月28日，在发射73秒后，“挑战者号”航天飞机爆炸解体，7位乘员丧生。这起灾难以及2003年发生的“哥伦比亚号”航天飞行失事事故（7位宇航员丧生），深刻地提醒着我们太空旅行的巨大危险性。

航天飞机并没有原来计划的那么经济和灵活。原来计划的是，每个星期飞行一次，而实际上，航天飞机每两个月或三个月才飞行一次。在整个航天飞机计划期间，发射一次的成本大约为10亿美元，折算成将每千克物体送入轨道的成本是8万美元。只有在获得了巨额政府补贴的前提下，商业实体才有能力使用航天飞机。因为发射力度不够，再加上5架航天飞机中有2架因灾难性事故而损失，美国军方对航天飞机失去了耐心，转而研发了不需要宇航员的重载火箭。

然而，在让宇航员而不是机器人开展太空工作的重要性方面，航天飞机提供了研究案例。与训练有素的宇航员相比，机器人并不是全能的，也没有宇航员可靠。在燃料几乎耗尽的情况下，阿姆斯特朗手动控制“阿波罗11号”飞越了一片砾石区，并成功登陆月球；“阿波罗13号”的宇航员操控着受损的飞船围绕月球飞行，并成功地返回地球，他们都很好地诠释了那种“凭经验”解决问题的能力，而这种能力是我们都渴望拥有的。尤其值得一提的是，在哈勃空间望远镜的5次维修任务中，宇航员的技术水准得到了充分展现，他们多次在太空中长距离行走，完成具有挑战性的技术工作，并在紧急情况下做出艰难的决定。因为担心宇航员可能遭受的风险，美国国家航空航天局前局长迈克·格里芬（Mike Griffin）曾经拒绝了最后一次哈勃空间望远镜维修任务。但最后，由于用机器人执行维修任务太困难了，注定会失败，他还是让宇航员在2009年为哈勃空间望远镜进行了最后一次升级。

在机器人和人之间二选一，本身就是错误的。机器是探路者，是高级侦察员，它们可以尽可能地学习，为人类的后续跟进做好准备。到目前为止，我们已经运用无人探测器对太阳系进行了探索，但这些无人探测器的功能有限。机器是人类探索太空时的延伸，当人类最终在太空中定居下来时，它们将会成为我们的搭档。

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