VAB：地球上的太空丰碑

文/高歌

美国的阿波罗载人登月计划创造了人类的奇迹。这个大奇迹是由许多小奇迹积累起来的，包括众所周知的土星5号火箭、阿波罗飞船等等。今天，我们来说一说其中的一个小奇迹——VAB。

开“三垂”先河

VAB是运载火箭装配大楼（Vehicle Assembly Building）的英文缩写，它最初名为垂直装配大楼（Vertical Assembly Building），1965年2月改成现名。这座装配大楼为美国宇航局肯尼迪航天中心所有，是一个为航天技术服务了半个多世纪的大型配套设施，曾荣获佛罗里达美国建筑师协会授予的“时间检验”设计奖，2020年又荣获美国土木工程师协会佛罗里达分会颁发的国家历史性土木工程地标奖。

▲ 1964年11月9日，俯瞰VAB施工现场

▲ 1965年4月14日，封顶仪式上人们纷纷在一根印着美国宇航局微标的白色工字钢上签名，它作为最后一根结构梁被吊装到楼顶

VAB是阿波罗载人登月计划的产物，也是航天发射专家智慧的结晶。在它建设之前，专家们为找不到一个巨型火箭的总装测试方式伤透了脑筋，因为过去运载火箭的总装测试一直采用水平方式，然后再竖起来送到发射台上完成各种射前作业，但是这种方式用于发射以前的“红石”和“宇宙神”等火箭还不错，对发射登月飞船的火箭就行不通了，因为土星5号火箭太大了，经过总装测试后很难把它整个竖起来，即使勉强竖起来也会产生各种应力和弯曲等问题。经过反复认证，专家们最后找到了一个好方法，这就是改变传统做法，采用垂直方式总装测试火箭，总装测试完成后再垂直送到发射场。这种垂直总装、垂直测试、垂直运输的方式现在被简称为“三垂”方式，它开创了运载火箭的移动式发射系统，除了当时的“土星5号”外，后来美国的航天飞机和欧空局的“阿里安”、中国的“长征二号F”、日本的“H-2”等火箭都采用了这种先进的测发方式。

不过，“三垂”方式也存在显而易见的问题，就是必须研制技术复杂、体积庞大的垂直运输工具，特别是还要建设高大的垂直总装测试厂房。土星5号火箭立项之初就意味着过去装配测试“红石”“宇宙神”等火箭的设施无法用了，可是垂直装配测试技术厂房需要多大规模？建成什么样子？是开敞式还是封闭式？是塔式形状还是一字排列？这些问题当时谁都不明白。考虑到肯尼迪航天中心飓风较多较大，要露天进行几个月的总装测试困难重重，最后确定建设一座封闭式的装配测试大楼。

VAB的首席设计师名叫迪克·伯格曼，当年他接到这个项目时只是一个20多岁的青年建筑师，虽然根本不清楚火箭装配大楼什么样，却拿出了这个包括4个装配测试厂房的田字形布局方案。谁知肯尼迪航天中心首任主任库尔特·德布斯和土星5号火箭总设计师冯·布劳恩却不支持这个方案，他们需要的是一字排列的布局。伯格曼向他们解释了自己方案的理由：佛罗里达州飓风大，如果采用一字排列，这么大的建筑会像帆一样承受巨大风力，而背靠背的方案能使它稳定牢固。两人最后同意了他的方案。“VAB是我职业生涯的亮点。”半个多世纪后，伯格曼说。

▲250吨吊车吊起土星5号试验箭第一级

▲1966年3月14日，175吨吊车准备起吊土星5号火箭

VAB始建于1963年7月。为了保证进度，项目经理菲尔·莫耶组织了四家公司，最多时有1万人日夜辛勤施工，有的人因为意外事故受伤甚至献出了生命，包括坠落和雷击身亡。

1965年4月14日，肯尼迪航天中心为装配大楼举行了封顶仪式。美国宇航局局长詹姆斯·弗莱彻和肯尼迪航天中心的要员，以及各承包商的员工都参加了。人们纷纷在一根白色工字钢上签名。工字钢长11.6米、重3600千克，上面印着美国宇航局的微标，它作为最后一根结构梁被吊装到楼顶。

VAB于1966年2月全部竣工，造价1.3亿美元，因此时任肯尼迪航天中心计划项目办公室主任的罗科·佩特龙说：“这栋建筑是我们最昂贵的财产。”

大得超出想象

VAB位于佛罗里达州卡纳维拉尔角的梅里特岛上，是当地的一个标志性建筑，也是地球上的人造奇观之一。对此，首席设计师迪克·伯格曼说：“当时它是世界上体积最大的建筑，也是美国城市以外最高的建筑。”一位施工人员说：“这是我们参加过的最大项目，没有比这更大的了。”

▲1976年为庆祝美国建国200周年绘上的国旗和纪念徽标，1998年纪念徽标被美国宇航局徽标所取代

空口无凭，数据为证。占地面积34200平方米的VAB全长218.23米、宽157.86米、高160.2米，体积364万立方米，能把纽约高154米的联合国总部大厦和高158米的西格拉姆大厦装进去，它的楼顶能放下著名的纽约扬基体育场或者帕萨迪纳的玫瑰碗体育馆。几十年来，这个楼顶一直是佛罗里达州的最高点，往下扔的纸飞机要飞30分钟才落地；赶上天气晴朗可以看到72千米外的奥兰多市。所以当航天飞机计划结束时，这里成为很多雇员离开前最想去的地方。

VAB之大超出了一般人的想象，以至它的模型就给总统肯尼迪留下了深刻印象。1962年9月12日，他在参观航天中心后的第二天就在莱斯大学体育场告诉人们，更先进的土星火箭将在即将兴建的大楼中组装起来。“这幢建筑宽一个街区，长度超过我们这个体育场的两倍。”当它即将竣工时，又发生了这样一个趣闻：美国宇航局打算向公众展示一下它的雄姿，可是摄影师怎么也拍不出理想的照片，因此只好求助一家杂志社。杂志社派来专业摄影师，拍了几百个胶卷，最后却无可奈何地告诉美国宇航局他们也无能为力，因为目前还没有办法用照片反映这座大楼的庞大模样。

VAB的外墙由安装在框架上的铝嵌板组成，南北两面大部分由透光玻璃纤维板组成。南面绘有一面全美国最大的国旗，它高19.4米、宽33.5米，每颗星直径1.83米，每道条纹宽2.74米。这面国旗是1976年为庆祝美国建国200周年绘上的。当年同时绘上的还有它右侧的一个直径33.5米的纪念徽标，1998年它被美国宇航局徽标取代，以纪念美国宇航局成立40周年。

VAB的东侧和西侧共有4扇凸字形垂直升降大门。每扇高139米，可以通过93米高的自由女神像。大门上方由七块门板组成，打开或关闭时能升高或降低。总装测试完成的运载火箭可以垂直地通过大门运往发射台。

为了保证这座巨大建筑能在飓风中稳固牢靠，VAB的地基使用了4225根直径40.6厘米、长16.8米、壁厚约1厘米的钢桩，它们被打到地下52米深的石灰岩床上，同时又浇筑了23000立方米混凝土，因此最大能抵抗每秒64米的风力。尽管如此，它后来也没逃过2004年的两场飓风，先是南墙在“弗朗西斯”飓风中损失了850块嵌板，3个星期后东墙又有25块嵌板被“珍妮”飓风卷走。

▲ 美国第一架实用型航天飞机哥伦比亚号移出VAB

▲ 起吊准备执行航天飞机谢幕飞行任务的阿特兰蒂斯号航天飞机的轨道器

▲ VAB进行技术改造后，正在吊起太空发射系统的芯级火箭

VAB内部同样“高大上”。它由高跨和低跨两部分组成。高跨厂房位于北边，长134.23米、宽157.86米、高160.2米，设有4个总装测试间，能同时装配、测试4枚土星5号火箭。南边的低跨厂房，长84米、宽135米，中央部分高64米，设有8个测试间，用于土星5号火箭第二级和第三级的准备和测试。整个大楼内部到处可见钢筋框架，一共用了来自全国各地钢铁厂的98590吨建筑钢材。

由于空间太大，这里没有空调，只靠通风设备或者开门保持空气流通，有趣的是秃鹫有时候会趁机飞进来破坏电缆，即使装了拦阻网也挡不住，只能靠野生动物收容人员捕捉它们。

吊车是火箭总装离不开的大型器械。VAB内部安装了141台大大小小各类吊车，最大的两台是安装在高跨厂房的250吨吊车，它们横跨两个总装测试间，每台能同时吊起约30头非洲大象。加上另一台可以穿行于高跨和低跨厂房之间的175吨吊车，3台吊车能把每一级火箭从地面到138米之间吊到指定位置。后来，两台250吨吊车因为起吊不了航天飞机固体火箭助推器而被两台325吨吊车替换，它们能以每秒千分之一英寸的速度上升或下降。

不是一座纪念碑

1966年5月25日，VAB的大门滑开了，总装测试完毕的土星5号试验箭出现在大门口。3年后的5月20日，VAB的大门再次滑开，发射阿波罗11号飞船的土星5号火箭竖立在移动式发射平台上驶向39A发射台。

此前，两枚火箭凭借VAB完成了一系列总装测试。首先是对第一级火箭关键部件进行仔细检查，确认状态正常后，再用吊车把它吊装到移动式发射台上。接着检查第二级火箭，然后对接到第一级火箭上面，工程师和工人依靠3根销钉把它们连接在一起并装上紧固件。第三级火箭同样采用这种方法与第二级火箭总装起来。每级火箭吊装时的精准程度能达到惊人的水平，例如吊车工能把一个250吨的重物吊放到一只生鸡蛋之上，而鸡蛋壳不被压碎。

总装完成后接着进行的是456次各种试验和测试，包括发动机、陀螺仪、计算机，以及各种阀门、管路、电缆、插头等所有箭载仪器设备。试验和测试一般需要几个星期。测试之后再把阿波罗飞船装到火箭顶端。

VAB为20世纪六七十年代的航天技术发挥了杰出作用，完成了包括阿波罗计划、天空实验室计划、阿波罗与联盟飞船联合飞行计划在内的20多枚土星火箭的总装测试。实践证明，VAB创造了可控的装配测试环境，避免了外界气候的干扰影响；集中了装配测试工位，节省了人力和成本；缩短了火箭在发射台的停留时间，提高了发射场的利用率。最终达到了缩短火箭发射前准备时间，提高质量和可靠性的目的。更重要的是它开创了一种优异的总装测试模式，并使后来大型火箭的发展避免了设备设施的重复投资。例如在长达30多年的时间里，航天飞机计划始终沿用了VAB，在经过适应性技术改造后，1号和3号高跨厂房用于总装测试航天飞机轨道器，2号和4号用于检验和储存外挂推进剂贮箱，先后共完成135次航天飞行的总装测试。可以说，VAB为航天飞机计划提供了不可替代的技术支持，为美国航天技术的发展创造了新辉煌。

如今，这座世界上最大的火箭总装测试厂房已经成为美国宇航局的一张珍贵名片，它接待过众多著名人士来访，包括美国前总统吉米·卡特、贝拉克·奥巴马，副总统迈克·彭斯，英国前首相撒切尔夫人，美国电影演员格里高利·派克、罗伊·罗杰斯、汤姆·汉克斯等。

▲ 2019年，VAB首席设计师迪克·伯格曼（左一）在VAB楼顶

2023年，VAB将迎来它的60岁生日。早在2013年，美国宇航局就决定VAB将继续服役50年，并为此进行了技术改造，包括从 3号高跨厂房移除航天飞机的工作平台，拆除陈旧电缆，配备新的最先进的指挥、通信、控制和动力系统。此后，VAB成为太空发射系统（SLS）火箭的总装与测试场所。SLS是世界上研制中最强大的运载火箭，它将从这里起步飞向太空，与猎户座飞船一起执行阿尔忒弥斯重返月球计划。届时，VAB将以服务于美国三大航天计划的光辉成就，成为世界航天史上第一个百年功勋建筑。

尽管库尔特·德布斯说过“VAB这座建筑不是一座纪念碑”，事实上它已经成了地球上的太空丰碑。