踏上月球之前

忆　人

人类很早就幻想遨游太空，飞向无边的宇宙空间，并且把这些幻想和愿望，通过优美的神话留传给后辈。

今天，经过千百年的努力，人类征服宇宙的理想就将实现了，人类就将作太空的、首先是邻近的行星的主人！

第一步是踏上月球

为什么我们首先要飞上月球？

月球，这是离我们最近的一个天体，它与地球的平均距离是三十八万四千公里，体积约为地球的四十九分之一，表面上的引力为地球表面的六分之一。月球永远有一面向着地球，它的一昼夜相当于地球的一个月。月球上的空气很稀薄、其密度约为地球表面八十公里高空处空气的密度，因而一般可以认为月球上并无大气。月面上的温度变化范围很大，昼夜温差达二百九十度，不适于有生命的生存。站在月球之上人们会有许多与在地球表面上的异样的感觉。在那里，看不到天气变幻、风雨云霞、雷电闪光、江河奔腾等景象。在那里，感觉不到在地球上所习惯的重力作用，听不到空气中的各种声响。那里是一个宁静的沉寂的世界。然而，月球上却有着优越的不受大气层影响的天文观测条件，便于我们更好地探索宇宙空间的秘密、深入观察和研究自己的星球，月球将成为一个巨大的天文观测站和控制地球上的天气的基地。征服月球之后我们将积累经验和准备更遥远的航行，这时月球可以作为星际航行的中间站。月球是我们研究得最多、最熟悉的星球，但是月球上有没有生命，有没有贵金属和新化合物，有多少供我们使用的能量，我们如何和在哪里利用它们，对于增进人类福利与改变地球面貌将起什么作用？这些，在我们征服月球之后是可以得到回答的。将来，可以在月球上建立科学站、居民点、电力站、工厂、矿山……。此外，月球还能作地球上未来的大功率的无线电和电视的传播站。

月球的脱离速度很小(稍大于地球的五分之一和小于火星的二分之一)并且又与地球最近，这就使宇宙飞船往返月球所消耗的能量、花费的时间以及飞船遇到危险的可能性比到达其他星球大为减少。可见，当我们开始星际航行时，第一步将是踏上月球。

宇宙空间条件

必须使星际飞行员安全和健康地往返月球。那么，我们具备哪些知识、进行哪些准备、采取哪些措施呢？

需要掌握充分可靠的大气层之外宇宙空间的生存条件、设法防止可能遇到的危险。

当火箭从地面上起飞，飞行员首先因加速度而承受过载。人体能经受几倍过载？从目前实验数据看来最多能达到十。是不是可以采取一些办法以便增加人的承受过载能力，这是需要进一步研究的。不过作星际飞行的火箭已能满足目前健康人可以承受的过载能力的要求；对于苏联发射的卫星以及火箭上装载的动物的研究证明：动物能经受长时间的横向过载。

飞行员到达宇宙空间，那里没有为维持生命所必须的氧气和气压。气压降低便不能保持氧气在血液中的溶解，以致引起后果严重的血液沸腾。为防此害，需用贮存液氧以及制造植物温室等方法在宇宙飞船中供应氧气，并用专门装置调节气压。目前我们已能完成氧的供应和保证气压的任务，例如，在卫星、高空探测火箭和同温层飞机中都已经使用过。

在无重力的自由空间，星际乘员们会产生失重的奇特感觉，这时正常活动受到一定影响，失去地面上那种“固有的”协调性。然而实验证明这种影响不大而且是暂时的，至少在一定的飞行期限内是如此。被火箭送入天空的动物，在失重情况下的呼吸和血液循环并无多大变化，并且一经适应失重状况之后就不再有晕眩和失调的现象发生。在星际飞行中，人们可以适应并有能力战胜失重现象。

在宇宙航行中危害人员健康和生命的是太阳辐射中紫外线和X射线以及更为严重的流星粒子。我们已有足够的知识、经验和能力防御太阳的紫外线和X射线，对于流星粒子还需进行充分研究，找出防御方法(例如，将飞船装甲、采用特殊的保护设备、发展反流星雷达)。流星流子是宇宙线中高速运动的固体颗粒，冲击宇宙飞船之后可能造成它的溢漏和毁灭。不过情形并不那么可怕，因为，这种相撞的机会很少以至“千载难逢”。这一点可以从苏联发射的卫星都已安全无事地绕行地球数千圈上看到。

在旅途中还要遇到宇宙空间中与人体生理条件的要求不相适应的温度，遇到大气外层的离子化的气体和臭氧的有害作用，这也是我们必须和能够加以防护的。下一步，我们的注意将指向防护设备的简化、重量减轻、提高它们的防御能力和耐久性，寻求更积极的保护方法。

动力源

宇宙飞行的第一个障碍是地心引力，为了挣脱这个无形的绳索的束缚，宇宙飞船从地面起飞后需要加速到每秒11.1公里的速度(这时它飞到月球所用的时间是5昼夜，如果加速到每秒11.2公里，只需要51小时)。如何得到这样大的速度呢？这要依靠火箭发动机。据乔尔可夫斯基公式，飞船在推进剂消耗终了的速度取决于燃气排出速度和飞船的质量比(即为起飞时的总重与推进剂耗尽后的净重之比)。为了增加飞船的速度，必须合理地选用推进剂和采用好的结构。火箭发动机因推进剂不同可分为许多种，目前使用化学推进剂的多级火箭已能完成地球——月球航行的任务。然而它，不论现在还是将来，每一次航行都需要巨量的燃料，这个缺点使它在未来的频繁的航行中不能成为主要的动力源。

下一阶段，原子飞船在星际航线上将被广泛使用。原子推进剂的特点在于，其比冲量(每秒钟消耗一公斤燃料产生的推力)比化学推进剂大得多；高能化学推进剂的比冲为400，原子推进剂的比冲为1000。因而两个同样大小的飞船，使用原子发动机时能够运载更多的人员、货物、科学仪器，或作更长远的航行。

离子飞船使用的是比冲量约为5000的离子推进剂，这种发动机中的离子室产生的离子和电子，经过静电加速器(电子加速器和离子加速器)分别加速后形成喷流或者用等离子区造成喷流。

在今后对热核反应控制的基础上，以热核为能源推动飞船是可能的。它的比冲量超过10000，使用热核火箭发动机产生推力的途径之一是依靠推进剂、冷却剂和反应产物共同形成的喷流。

大气高层蕴藏很多的能量，在星际旅行中我们应当设法和充分利用它们。可以制造这种发动机：进入发动机中的离子被静电加速器加速，以更高的速度喷出；或者是采用一定的接触剂，使离子在它的作用下迅速复合，放出的复合能加热粒子并以高速排出。显然，这类发动机需在辅助动力源的帮助下才能开始工作。

返航与着陆

为了飞船从宇宙空间返回地面和在月球上着陆，需要逐渐减小它的速度，一直到停下来为止。采用向前进方向喷气的发动机来减速是一种有效的办法，然而这要花费极高的代价。减速的最便宜的方法是利用大气层的空气阻力。在这种情况下，例如，可以使用宇宙滑翔机、特殊的降落伞、可调节的头部钝形装置，还可以使它们与制动用的发动机配合进行工作，以便使飞行器的速度降低下来。

我们有可能制造这样一种制动器，它所使用的是电离层中的能量。其中之一的工作情形与前面提到的相仿，只是它利用脉冲式原理和弯曲通道的装置，使进入发动机中的离子被加速后(或复合后)向前方而不是后方喷出。另一种方案是在飞行器前端设有可调的凹形装置，冲向那里的离子在接触剂的作用下连续爆发产生制动力。

另一种减速的方法是磁力制动，它依据的原理是电流与磁场相互作用的结果便有力产生。火箭在飞行中，前端表面附近因高温被电离的气体，相当于导体，不断向后移动，它与火箭前部事先造成的并可调节的磁场相互作用产生电流，该电流再与磁场作用便产生一个使火箭减速的力。

月球上几乎没有大气，我们不能利用空气阻力制动和着陆，在这里，除了发动机和利用月面上稀薄气体中离子所含的能量进行制动外，曾有人提出着陆时宇宙飞船要用专门的设备在月球上造成人造大气，依靠它，飞船速度渐减下来。对此需做进一步研究和实验。

为节省起飞和着陆消耗的能量，将来，可在地球——月球航线上使用两种类型的飞船，一种是用于起飞和着陆的备有专门着陆设置和动力外形的小型飞船，它们往返于星球表面和卫星中间站之间。另一种是航行于自由空间的大型飞船，它们在星际中间站之间运转。

控制、导航、通讯

火箭运行于漫无边际的空间，严格地保持自己在预定的轨道上，对于节省燃料、时间、减少危险都是重要的；在飞行之中还要经常的与其他地点联系。飞船上用的控制、导航、通讯设备的目的是：控制飞船的内部变量，保证发动机规定的性能和一定的工作程序；引导飞船处于所要求的位置上并具有规定的大小和方向的速度；完成飞船与发射站之间、飞船与卫星之间、飞船与飞船之间的通讯，防止飞船与流星粒子和陨石、飞船与飞船的碰撞。

飞船的导航一般采用自动控制，但是在任何时候都允许驾驶员有操纵的余地，这是特殊情况所需要的。在陀螺式、惯性式和天文导航式的三种自动控制系统中，天文导航可能在星际旅行中广泛应用，它是根据恒星在天空的位置来确定飞船的位置和方向的。在某些情况下飞船的导航也可以采取遥控的方式。

现代无线电定向通讯已能在太阳中任意两点之间实现，不过全方向的通讯还短得多，我们需要继续增加无线电作用距离和设备的精确度。在发展反流星雷达的基础上，将来我们不仅能从很远的地方躲开迅速冲来的较大的流星粒子，而且会使它未到来之前就在远方偏转或爆炸。