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第二百七十五日(5)拯救麥冬大作戰

死在火星上 by 天瑞說符

2020-1-2 18:49

  在那麼一瞬間,唐躍彷彿又回到了一百年前,尤里·加加林與艾倫·謝潑德的時代,工程師們竭盡全力,建造起數百噸的發射台,使用近三十噸重的R-7與紅石火箭,只為了把那七十公斤的有效載荷送上太空。

  這在數學與物理上是極大的不對稱,那麼龐大的資源,最終都匯總在一個小小的個人身上。

  漫長的時光過去,人們有能力建造太空站,有能力登上月球,有能力前往火星,他們都忘了曾經的小心謹慎與步步為營,最早的液氧酒精發動機近地軌道運載能力不到三噸,最早的載人飛船只有兩公尺長。

  但這是人類航天的起步。

  當老貓毅然地說出「我們只要這個零頭」的時候,時代在瞬間回溯,回到了上升一號科羅廖夫說出「不穿太空衣」的那一刻,回到了甘迺迪太空中心里馮·布勞恩說出「倒數計時開始」的那一刻,工程師們耗費成噸成噸的草稿紙,一克一克地計算重量,只為了那個小小的零頭。

  人類航天的輝煌,就是從這個小小的零頭中一步一步爭取而來的。

  「要進入大氣層的,不僅僅是鷹號飛船,還有獵戶座,對不對?」唐躍問。

  「是的。」老貓點頭,「獵戶座才是那艘救生艇,是阿波羅13號的水瓶座。」

  獵戶座二號地火轉移飛船。

  有史以來人類建造過的最龐大的太空船之一,之所以要加上這個『之一』是因為獵戶座一號跟它一樣龐大。與其說它們是飛船,不如說它們是有動力的太空站,為了給六人的乘員組提供足夠的生存空間,並儲存足夠的補給與生活資源,獵戶座飛船的構型與常規飛船完全不同。

  它的主體是一條三段拼接的桁架,長達八十八公尺。

  桁架最前端是寬幅六十公尺的太陽能電池板,一共八塊,這是電力與能源模組。

  中部是指令艙與生活艙,一共有八個艙室,依次對接,圍繞安裝在主桁架上,這是中心模組。

  桁架末端是龐大的推進劑貯箱與九台猛禽10D液氧甲烷高壓補燃發動機,推進劑貯箱可多次加注,發動機可重複使用,這是動力模組。

  在設計上獵戶座飛船是個相當脆弱的結構,它只是一根細細的棍子上串起來的三顆糖葫蘆,無法進入地球或者火星的重力圈。一旦受到重力作用,主桁架毫無疑問承受不了乘員艙與發動機的重量,會立即扭曲折斷。

  進入大氣的那一天,就是它報廢退役的時候。

  獵戶座飛船生於太空,歸於地球。

  「你要讓獵戶座帶著鷹號飛船進入大氣?」唐躍問,「這……這可能嗎?」

  作為一個對航天工程稍有些了解的人,唐躍覺得這個思路實在是太瘋狂,太多問題無法解決。

  直觀地想,獵戶座飛船必然會在高速下落中解體,燃燒爆炸。

  「有時候……」老貓擺了擺爪子,「技術才是最瘋狂的。」

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  「獵戶座二號飛船長度八十八公尺,這是它主桁架的長度。」老貓捏著它那支筆,開始給兩人講解計劃,「如果我們……」

  「把它扔下來。」麥冬和唐躍都知道這隻貓後面要說什麼了。

  「……對,如果我們把它扔下來,扔進大氣層裡,百分之百它會解體墜毀。」老貓捏著筆,橫在桌子上方,「它不能這麼下來,但如果我們把它換個方向……」

  老貓把爪中的筆豎起來。

  「讓它這麼下來,那麼就有可能保證結構的完整,這是桁架的材料和結構所決定的,它在垂直方向上的承力能力是橫向的五至六倍,在降落過程中它是在減速,桁架上所受到的力是擠壓而非拉伸……只要我們讓它在降落過程中一直保持垂直,那麼它就可以堅挺地一插到底!」

  「可是我們怎麼讓它保持垂直?」唐躍問,他沒辦法想像要怎麼才能讓一條八十公尺長的細棍子在高空中維持豎立。

  「科羅廖夫十字!」老貓回答,「或者說,模仿科羅廖夫十字!」

  科羅廖夫十字?唐躍皺眉,他隱約記得這個詞是在形容聯盟火箭釋放助推器。

  「我們有九台猛禽10D發動機,九隻擺動噴管,每一台發動機都有足夠的推力。」老貓解釋,「在高空中豎起這根棍子其實沒有你想像的那麼困難,獵戶座飛船的總重量為四百零九噸,其中三百二十九噸的重量都是推進劑和發動機,也就是說它的重心是在底端的——因為降落時發動機朝下。」

  「只要四台發動機朝四個方向維持推力,那麼這根棍子就會穩穩地立在空中。」老貓把手中的筆豎在爪尖上,「下頭重,上頭輕,重心低,這樣才能保持穩定,如果倒過來就不行了,當然在此過程中不能受到任何橫向的推力,這也得虧了火星上沒什麼大氣,地球上沒辦法這麼幹,有大側風就鐵定完蛋。」

  「熱……熱障呢?」麥冬問。

  「不需要考慮熱障了傻姑娘。」唐躍捏著下巴,沉吟了幾秒,「這隻貓要全程反推降落,控制下落速度,不過獵戶座上的推進劑夠用嗎?」

  「Bingo!這個是重點。」老貓打了個響指,「推進劑是整個計劃的關鍵,我們一共有九台猛禽10D發動機,獵戶座的推進劑貯箱內還有三百噸的燃料,如果推進劑不夠一切都是白扯,那我們可以來算一筆帳。」

  麥冬和唐躍點頭。

  希望就在老貓這一筆帳上了。

  「一台猛禽10D發動機的真空推力是900千牛,也就是九十噸,九台發動機的總推力超過八百噸。」老貓說,「平均一台猛禽發動機消耗燃料的速度是每秒鐘60加侖,換算成公制單位是227升,227升液態甲烷與液氧的混合總質量是202公斤。」

  老貓指了指頭頂上空,「也就是說,那艘飛船的發動機,一台猛禽10火箭,一秒鐘就會燒掉202公斤的推進劑,而我們一共有三百噸的推進劑可供消耗,九台發動機一起開動,這麼多推進劑足夠使用多長時間呢?」

  「一百六十五秒。」麥冬立刻給出了答案,「不到三分鐘。」

  唐躍心裡一驚。

  一百六十五秒的時間絕對不夠。

  要從一百二十五公里的軌道上安全降落下來,一百六十五秒的時間是絕對不夠的。

  「這個時間顯然不夠。」老貓說,「飛船會在幾萬公尺的高空中耗盡燃料,然後摔下來墜毀。」

  「這怎麼辦?」唐躍問,「你說過有希望的。」

  「我們要感謝猛禽10D發動機的設計者們,一台發動機的推力是九十噸,支撐四百噸的飛船降落,我們需要把九台發動機全部開啟嗎?」老貓一笑。

  唐躍立即明白了。

  飛船總重量是四百零九噸。

  一台發動機的推力九十噸,那麼只要開五台發動機,就能夠產生四百五十噸的總推力。

  「我們可以使用節流技術,控制發動機的推力,只開啟五台發動機,那麼你們再算算。」老貓說,「推進劑足夠支撐多長時間?」

  「二百九十七秒。」麥冬的聲音在發顫,「至少二百九十七秒。」

  「是的,至少二百九十七秒,真實情況應該遠大於這個數字,因為火星的重力只有地球的五分之二,所以獵戶座飛船四百多噸的重量在這裡只有一百六十噸。」老貓點點頭,「所以發動機耗費的推進劑比我們計算的還要少,實際上獵戶座的燃料足夠使用十二分鐘。」

  「十二分鐘的時間,我們能把飛船的平均降落速度控制在每秒鐘一百七十三公尺,還不到一個馬赫。」

  唐躍呆住了。

  麥冬的眼眶開始發紅。

  「你可以下來了。」老貓扭過頭來,朝著螢幕上的麥冬抖了抖耳朵,嘿嘿一笑,「麥冬小姐。」

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